【文章內(nèi)容簡介】 ，除介紹的上述分析功能外，還可以做系統(tǒng)的誤碼率分析，此內(nèi)容在第二部分中另行介紹。還有許多其它分析功能限于本書篇幅未做介紹，有興趣的讀者可進一步探索SystemView更廣泛的應用領域。第二部分 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真分析舉例這部分內(nèi)容通過幾個較為典型的分析舉例，介紹利用SystemView進行數(shù)字通信系統(tǒng)仿真分析時主要涉及的概念和操作方法。 簡單基帶傳輸系統(tǒng)分析【分析內(nèi)容】構造一個簡單示意性基帶傳輸系統(tǒng)。以雙極性PN碼發(fā)生器模擬一個數(shù)據(jù)信源，碼速率為100bit/s，低通型信道噪聲為加性高斯噪聲（標準差＝）。要求： 1．觀測接收輸入和濾波輸出的時域波形； 2．觀測接收濾波器輸出的眼圖?！痉治瞿康摹空莆沼^察系統(tǒng)時域波形，特別是眼圖的操作方法?！鞠到y(tǒng)組成及原理】簡單的基帶傳輸系統(tǒng)原理框圖如圖211所示，該系統(tǒng)并不是無碼間干擾設計的，為使基帶信號能量更為集中，形成濾波器采用高斯濾波器。PN碼發(fā)生器低 通高 斯噪聲源加性高斯低通型信道圖211 簡單基帶傳輸系統(tǒng)組成框圖＋形 成濾波器接 收判 決 【創(chuàng)建分析】 第1步：進入SystemView系統(tǒng)視窗，設置“時間窗”參數(shù)如下：① 運行時間：Start Time: 0秒； Stop Time: ； ② 采樣頻率：Sample Rate：10000Hz。 第2步：調(diào)用圖符塊創(chuàng)建如圖212所示的仿真分析系統(tǒng)：圖212 創(chuàng)建的簡單基帶傳輸仿真分析系統(tǒng) 系統(tǒng)中各圖符塊的設置如表211所示：表211編號圖符塊屬性（Attribute）類型（Type）參數(shù)設置（Parameters）0SourcePN SeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2,Phase=0 deg1CommPulse ShapeGaussian,Time Offset=0 sec,Pulse Width= sec,Std Dev=.2Adder3SourceGauss NoiseStd Dev=,Mean=0v.4OperatorLinear SysButterworth Lowpass IIR,5 Poles,Fc=200Hz.5OperatorSamplerInterpolating,Rate=100Hz,Aperture=0 sec,Aperture Jitter=0 sec,6OperatorHoldLast Value ,Gain=2,Out Rate=+3Hz7OperatorCompareComparison=’=’,True Output=1V,False Output=0v,A input=t6 Output0,B input=t8 Output08SourceSinusoidAmp=0v,Freq=0Hz,Phase=0 deg9SinkAnalysisInput from t0 Output Port010SinkAnalysisInput from t1 Output Port011SinkAnalysisInput from t4 Output Port012SinkAnalysisInput from t7 Output Port0其中，Token1為高斯脈沖形成濾波器；Token3為高斯噪聲產(chǎn)生器，設標準偏差 Std Deviation=，均值Mean=0v；Token4為模擬低通濾波器，來自選操作庫中的“LinearSys”圖符按鈕，在設置參數(shù)時，將出現(xiàn)一個設置對話框，在“Design”欄中單擊Analog…按鈕，進一步單擊“Filter PassBand”欄中Lowpass按鈕，選擇Butterworth型濾波器，設置濾波器極點數(shù)目： Poles=5（5階），設置濾波器截止頻率：LoCuttoff=200 Hz。 第3步：單擊運行按鈕，運算結束后按“分析窗”按鈕，進入分析窗后，單擊“繪制新圖”按鈕，則Sink9～Sink12顯示活動窗口分別顯示出“PN碼輸出”、“信道輸入”、“信道輸出”和“判決比較輸出”時域波形，如圖212所示： 第4步：觀察信源PN碼和波形形成輸出的功率譜。通過兩個信號的功率譜可以看出，波形形成后的信號功率譜主要集中在低頻端，能量相對集中，而PN碼的功率譜主瓣外的分量較大。在分析窗下，單擊信宿計算器按鈕，在出現(xiàn)的“System Sink Calculator”對話框中單擊Spectrum按鈕，分別得到Sink9 和Sink10的功率譜窗口（w4:和w5:）后，可將這兩個功率譜合成在同一個窗口中進行對比，具體操作為：在“System Sink Calculator”對話框中單擊Operators按鈕和Overlay Plots按鈕，在右側窗口內(nèi)壓住左鍵選中“w4：Power Spectrum of Sink9” 和“w5：Power Spectrum of Sink10”信息條，使之變成反白顯示，最后單擊OK按鈕即可顯示出對比功率譜，如圖213所示。 第5步：觀察信道輸入和輸出信號眼圖。眼圖是衡量基帶傳輸系統(tǒng)性能的重要實驗手段。當屏幕上出現(xiàn)波形顯示活動窗口（w1:Sink10和w2:Sink11）后，單擊“System Sink Calculator”對話框中的Style 和Time Slice按鈕，設置好“Start Time[sec]”和“Length[sec]”欄內(nèi)參數(shù)后單擊該對話框內(nèi)的OK按鈕即可，兩個眼圖如圖214所示。圖212 （a） 代表信源的PN碼輸出波形圖212 （b） 經(jīng)高斯脈沖形成濾波器后的碼序列波形圖212 （c） 信道輸出的接收波形圖212（d） 判決比較輸出波形PN碼功率譜高斯濾波形成輸出功率譜圖213 PN碼和波形形成器輸出功率譜對比信道輸入眼圖信道輸出眼圖圖215 信道輸入和輸出信號眼圖從上述眼圖可以看出，經(jīng)高斯濾波器形成處理后的基帶信號遠比PN碼信號平滑，信號能量主要集中于10倍碼率以內(nèi)，經(jīng)低通型信道后信號能量損失相對小一些。由于信道的不理想和疊加噪聲的影響，信道輸出眼圖將比輸入的差些，改變信道特性和噪聲強度，眼圖會發(fā)生明顯變化，甚至產(chǎn)生明顯的接收誤碼。 利用Costas環(huán)解調(diào)2PSK信號【分析內(nèi)容】構造一個2PSK信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，利用Costas環(huán)對2PSK信號進行解調(diào)，以雙極性PN碼發(fā)生器模擬一個數(shù)據(jù)信源，碼速率為50bit/s，載波頻率為1000Hz。以PN碼作為基準，觀測環(huán)路同相支路輸出和正交支路輸出的時域波形， 【分析目的】通過分析理解Costas環(huán)的解調(diào)功能。 【系統(tǒng)組成及原理】2PSK 調(diào)制和Costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)組成如圖221所示：PN碼產(chǎn)生器載波產(chǎn)生器VCOLF低通低通圖221 2PSK 調(diào)制和Costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)其中： 經(jīng)過低通濾波器后，得到的同相分量和正交分量分別為：通常，環(huán)路鎖定后 很?。ㄔ诜抡娣治鰰r可設為0）。顯然，同相分量 ，正交分量近似為0。實際上，Costas環(huán)可以同時完成載波同步提取和2PSK信號解調(diào)，這與常用的平方環(huán)有所不同。 【創(chuàng)建分析】 第1步：進入SystemView系統(tǒng)視窗，設置“時間窗”參數(shù)如下：① 運行時間：Start Time: 0秒；Stop Time: 1秒；② 采樣頻率：Sample Rate=5000Hz。第2步：調(diào)用圖符塊創(chuàng)建如圖222所示的仿真分析系統(tǒng)。與前邊創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)比較，出現(xiàn)了幾個“圖符參數(shù)便箋”。 生成“圖符參數(shù)便箋”的操作方法如下：在全部圖符參數(shù)確定后，執(zhí)行“NotePadsCopy Token Parameters to NotePad”命令，再用附著了“Select”條框的鼠標單擊某個圖符塊，立刻生成該圖符塊的“圖符參數(shù)便箋”。單擊便箋框使之被激活，拉動四邊上的“操作點”可調(diào)節(jié)其幾何尺寸；用鼠標壓住便箋框，使之顯示略微變暗，可移動其位置。圖222 創(chuàng)建帶有“圖符參數(shù)便箋”的仿真分析系統(tǒng)第3步：創(chuàng)建完仿真系統(tǒng)后，單擊運行按鈕，分別由Sink8 、Sink9和 Sink10顯示PN碼、同相分量和正交分量的時域波形，如圖223所示。PN碼同相分量正交分量圖223 PN碼、同相分量和正交分量的時域波形 二進制差分編碼／譯碼器【分析內(nèi)容】創(chuàng)建一對二進制差分編碼／譯碼器，以PN碼作為二進制絕對碼，碼速率Rb＝100bit/s。分別觀測絕對碼序列、差分編碼序列、差分譯碼序列，并觀察差分編碼是如何克服絕對碼全部反相的，以便為分析2DPSK原理做鋪墊。 【分析目的】通過分析理解差分編碼／譯碼的基本工作原理。 【系統(tǒng)組成及原理】二進制差分編碼器和譯碼器組成如圖231所示，其中：{an}為二進制絕對碼序列，{dn}為差分編碼序列，D觸發(fā)器用于將序列延遲一個碼元間隔，在SystemView中此延遲環(huán)節(jié)一般可不使用D觸發(fā)器，而是使用操作庫中的“延遲圖符塊”。^QCKDan發(fā)送碼時鐘dn1dnDQCK位同步時鐘dndn1^an(a) 發(fā)送差分編碼器(b) 接收差分譯碼器圖231^^ 【創(chuàng)建分析】 第1步：進入SystemView系統(tǒng)視窗，設置“時間窗”參數(shù)如下：② 運行時間：Start Time: 0秒；Stop Time: ；② 采樣頻率：Sample Rate=10000Hz。 第2步：首先創(chuàng)建如圖232所示的仿真分析系統(tǒng)，主要圖符塊參數(shù)如便箋所示。其中，Token1和Token4都是來自操作庫的“數(shù)字采樣延遲塊”，由于系統(tǒng)的采樣頻率為10000Hz，絕對碼時鐘頻率為100Hz，故延遲一個碼元間隔需100個系統(tǒng)采樣時鐘。 第3步：觀察編、譯碼結果。在分析窗下，差分編碼器輸入（絕對碼）、差分編碼輸出及差分譯碼輸出序列分別由Sink9給出，如圖233所示。圖232 差分編碼／譯碼器仿真分析系統(tǒng)圖233 仿真分析波形差分編碼器輸入（絕對碼）波形差分編碼器輸出波形差分譯碼輸出波形圖243 Sink9波形對比(c) 差分譯碼器輸出波形 第4步：得到仿真結果后，將差分編碼器與差分譯碼器之間插入一個非門（NOT），再看仿真結果?？梢杂^察到，差分編碼和譯碼方式可以克服編碼輸出序列的全反相，差分譯碼序列與不反相的相同。充分理解了這一原理，就能很快理解2DPSK是如何解決載波180176。相位模糊問題，同時將有助于讀者自行創(chuàng)建包含差分編碼與譯碼的2DPSK系統(tǒng)。 QPSK調(diào)制原理分析【分析內(nèi)容】創(chuàng)建一個QPSK正交調(diào)制系統(tǒng)，被調(diào)載頻為2000Hz，以PN碼作為二進制信源，碼速率Rb＝100bit/s。分別觀測I通道和Q通道的2PSK波形、兩路合成的QPSK波形、QPSK信號的功率譜。 【分析目的】通過分析理解QPSK正交調(diào)制系統(tǒng)的基本工作原理。PN碼串/并載波ΣQ通道I通道QPSK輸出二進制碼輸入圖241 QPSK正交調(diào)制系統(tǒng)I通道同相2PSKQ通道正交2PSK＋－ 【系統(tǒng)組成及原理】QPSK 調(diào)制屬于四進制移相鍵控信號，調(diào)制系統(tǒng)組成如圖241所示：其中，PN碼序列為： I通道同相信號和Q通道正交信號分別為： ； QPSK輸出信號為： 應注意，經(jīng)串/并轉換處理后，二進制碼序列{an}變成四進制碼序列{ a2k, a2k+1 }，I通道和Q通道信號的碼速率比二進制碼序列（即PN碼）的速率降低了一倍，即四進制碼周期Ts是二進制碼元周期Tb的2倍?！罢徽{(diào)制”方式體現(xiàn)在I通道使用同相載波進行2PSK調(diào)制，Q通道使用正交載波進行2PSK調(diào)制。 【創(chuàng)建分析】 第1步：進入SystemView系統(tǒng)視窗，設置“時間窗”參數(shù)如下：③ 運行時間：Start Time: 0秒； Stop Time: ；② 采樣頻率：Sample Rate=30000Hz。第2步：調(diào)用圖符塊創(chuàng)建如圖242所示的仿真分析系統(tǒng)。圖