目录 SystemView简介 1 脉冲编码调制PCM, 4 奈氏第一准则及眼图观察 错误：未定义书签。 2ASK的调制与解调. 18 2FSK调制与解调. .22 2PSK、2DPSK调制解调.26 4ASK调制解调 错误：未定义书签。 4FSK调制解调 33 QPSK调制解调。 36 QDPSK正交调制与解调…… 39 MSK正交调制， .42 16QAM调制与解调. .47
1 目 录 SystemView 简介.............................................................................................................. 1 脉冲编码调制 PCM .......................................................................................................... 4 奈氏第一准则及眼图观察.....................................................................错误!未定义书签。 2ASK 的调制与解调....................................................................................................... 18 2FSK 调制与解调........................................................................................................... 22 2PSK、2DPSK 调制解调................................................................................................ 26 4ASK 调制解调....................................................................................错误!未定义书签。 4FSK 调制解调............................................................................................................... 33 QPSK 调制解调.............................................................................................................. 36 QDPSK 正交调制与解调................................................................................................. 39 MSK 正交调制............................................................................................................... 42 16QAM 调制与解调........................................................................................................ 47
SystemView简介 一、概述 SystemView仿真软件是美国ELANIX公司设计和开发的信号级系统仿真软 件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足从数字信号处理、滤波器设 计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求，是迄今为止专用于动态 系统仿真的优秀软件，特别是在通信系统分析和设计领域具有广阔的应用前景。 SystemView提供大量的信号源、接收端、功能块、算子图符和函数库便于设计和 分析各种系统：其无限制的分层结构使建立大而复杂的系统变得容易：另外他还 提供对于外部数据文件的接口，使信号分析更加灵活方便。 使用SystemView.只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间 去编程建立系统仿真模型，用户只要用鼠标从SystemView库中选择要求的图符并 将这些图符拖拽到设计窗口中连接起来，就能构成各种线性和非线性，离散和连 续，模拟、数字和混合模式的系统以及各种多速率系统。Systemview的所有图符 都有相似的参数定义窗口，我们所要做的只是修改各个图符的参数。无需编程即 可实现系统的设计和模拟，不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中 是否存在编程错误。 二、SystemView的特点 该软件以其方便的系统构建、丰富的部件库资源、强大的分析功能和开放的 体系结构，可用作系统的系统设计平台、系统仿真平台和综合实验平台。其中 SystemView开放的体系结构表现在：一方面可支持用户代码库。用户可用任一种 C语言生成的动态连接库(.DL)建立自己的图标，从而扩充系统部件。另一方面， SystemView支持用户处理外部真实世界的数据信号。它使输入的信号源和输出 的接收端都可以与外部文件相联。一个非SystemView的外部文件可在 SystemView的仿真环境中作为信号源：同样，在SystemView环境下运行系统所 得到的结果可存入到一个非SystemView的外部文件中去，便于用户再作进一步 的处理。另外，它还为用户在信号源库、函数库、操作库和信号处理库中，提供 了自定义功能(Custom)。用户可根据自己的需求，设计实现一些特定功能。 SystemView软件功能还在不断扩展，并不断有新版本推出。在目前的最新
2 SystemView 简介 一、概述 SystemView 仿真软件是美国ELANIX 公司设计和开发的信号级系统仿真软 件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足从数字信号处理、滤波器设 计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求，是迄今为止专用于动态 系统仿真的优秀软件，特别是在通信系统分析和设计领域具有广阔的应用前景。 SystemView提供大量的信号源、接收端、功能块、算子图符和函数库便于设计和 分析各种系统；其无限制的分层结构使建立大而复杂的系统变得容易；另外他还 提供对于外部数据文件的接口，使信号分析更加灵活方便。 使用SystemView只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间 去编程建立系统仿真模型，用户只要用鼠标从SystemView库中选择要求的图符并 将这些图符拖拽到设计窗口中连接起来，就能构成各种线性和非线性，离散和连 续，模拟、数字和混合模式的系统以及各种多速率系统。SystemView的所有图符 都有相似的参数定义窗口，我们所要做的只是修改各个图符的参数。无需编程即 可实现系统的设计和模拟，不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中 是否存在编程错误。 二、 SystemView 的特点 该软件以其方便的系统构建、丰富的部件库资源、强大的分析功能和开放的 体系结构，可用作系统的系统设计平台、系统仿真平台和综合实验平台。其中 SystemView 开放的体系结构表现在:一方面可支持用户代码库。用户可用任一种 C 语言生成的动态连接库(.DLL)建立自己的图标，从而扩充系统部件。另一方面， SystemView 支持用户处理外部真实世界的数据信号。它使输入的信号源和输出 的接收端 都可以 与外部 文件相联 。一个 非 SystemView 的 外部文 件可在 SystemView 的仿真环境中作为信号源；同样，在 SystemView 环境下运行系统所 得到的结果可存入到一个非 SystemView 的外部文件中去，便于用户再作进一步 的处理。另外，它还为用户在信号源库、函数库、操作库和信号处理库中，提供 了自定义功能(Custom)。用户可根据自己的需求，设计实现一些特定功能。 SystemView 软件功能还在不断扩展，并不断有新版本推出。在目前的最新
版本中，又增加了兼容Mat1ab库、CDMA库、自适应滤波器(ADP)库、数字视频 广播(DVB)库等技术上较为先进的功能库。 三、SystemView)应用步骤 l.SystemView系统时间设置 SystemView系统是一个离散时间系统，在每次系统运行之前，首先需要设定 一个系统频率。仿真时，首先对各信号以系统频率进行采样：然后按照系统对信 号的处理，计算各个采样点的值，系统定时是系统运行之前一个必不可少的步骤， 一般为了获得较好的仿真波形，系统的采样频率应设为系统中最高信号频率的 5-7倍。当采样频率设为系统中最高信号频率的10倍以上时，仿真波形就几乎没 有失真了。采样点数是由系统的运行时间和采样频率共同决定的，它们之间的关 系如下 采样点数=（终止时间-起始时间）×采样频率+1 因此，系统的运行时间、采样频率和采样点数三者之间是相互关联的。在仿 真中系统固定的采样频率一直不变，除非用户修改。用户更改了某一个时间参数 后，单击更新按钮，系统即会根据最新修改的参数对其它参数进行相应的修改 并在对话框的下端给出该系统运行所需的大约时间及系统的总采样点数。 2.根据具体实验原理选取适当的电路图符，搭建并调试实验电路：（详见各 实验演示) 3.运行实验电路，观察并分析实验结果；（详见各实验演示）
3 版本中，又增加了兼容 Matlab 库、CDMA 库、自适应滤波器(ADP)库、数字视频 广播(DVB)库等技术上较为先进的功能库。 三、 SystemView应用步骤 1. SystemView 系统时间设置 SystemView系统是一个离散时间系统，在每次系统运行之前，首先需要设定 一个系统频率。仿真时，首先对各信号以系统频率进行采样；然后按照系统对信 号的处理，计算各个采样点的值，系统定时是系统运行之前一个必不可少的步骤。 一般为了获得较好的仿真波形，系统的采样频率应设为系统中最高信号频率的 5-7倍。当采样频率设为系统中最高信号频率的10倍以上时，仿真波形就几乎没 有失真了。采样点数是由系统的运行时间和采样频率共同决定的，它们之间的关 系如下: 采样点数=（终止时间- 起始时间）×采样频率+1 因此，系统的运行时间、采样频率和采样点数三者之间是相互关联的。在仿 真中系统固定的采样频率一直不变，除非用户修改。用户更改了某一个时间参数 后，单击更新按钮，系统即会根据最新修改的参数对其它参数进行相应的修改， 并在对话框的下端给出该系统运行所需的大约时间及系统的总采样点数。 2.根据具体实验原理选取适当的电路图符，搭建并调试实验电路；（详见各 实验演示） 3.运行实验电路，观察并分析实验结果；（详见各实验演示）
脉冲编码调制PCM 一、实验目的 1.掌握脉冲编码调制PCM原理。 2.掌握systemview仿真软件的使用方法。 3.实现PC仿真电路设计，对仿真结果进行分析 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、脉冲编码调制PCM基本原理 对模拟信号进行抽样并把样值量化通过编码转换成数字信号的调制方式，简 称脉码调制。脉码调制是时分多路通信中的一种主要制式。 PCM系统的原理方框图如下图1所示。 模拟 输入L吓☐抽样保持电路一量化器]编码器下CM信号 信号 图1PCM的原理 抽样器用冲击函数（脉冲）对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样 值。这个抽样值仍是模拟量。在量化前，通常用保持电路将其作短暂保存，以便 电路有时间对其进行量化编码。在实际电路中，常把抽样和保持电路放在一起做， 称为抽样保持电路。 四、脉冲编码调制PCM仿真电路 1.仿真参数设置 1)信号源参数设置：输入模拟信号为三个正弦信号的叠加，频率分别设 为波特，=500：、2=1000：和∫)=1500：。 2)系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应 大于等于10倍的载频。本次仿真取10，即15000Hz 4
4 脉冲编码调制 PCM 一、实验目的 1． 掌握脉冲编码调制 PCM 原理。 2． 掌握 systemview 仿真软件的使用方法。 3． 实现 PCM 仿真电路设计，对仿真结果进行分析。 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、脉冲编码调制 PCM 基本原理 对模拟信号进行抽样并把样值量化通过编码转换成数字信号的调制方式，简 称脉码调制。脉码调制是时分多路通信中的一种主要制式。 PCM 系统的原理方框图如下图 1 所示。 模拟 输入 LPF 抽样保持电路 量化器 编码器 PCM 信号 信号 图 1 PCM 的原理 抽样器用冲击函数（脉冲）对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样 值。这个抽样值仍是模拟量。在量化前，通常用保持电路将其作短暂保存，以便 电路有时间对其进行量化编码。在实际电路中，常把抽样和保持电路放在一起做， 称为抽样保持电路。 四、脉冲编码调制 PCM 仿真电路 1．仿真参数设置 1）信号源参数设置：输入模拟信号为三个正弦信号的叠加，频率分别设 为波特， f 500Hz 1 = 、 f 1000Hz 2 = 和 f 1500Hz 3 = 。 2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应 大于等于 10 倍的载频。本次仿真取 10 s f ，即 15000Hz
3)系统时间设置：通常设系统Start time=-0。一般取系统Stop time=6T^8T。 2.PCM仿真电路图 PCM仿真电路如图2所示，其中信号源子系统如图3所示。 输入信号 压缩信号 还原信号 调制输出信号 采样时钟 SystemView by ELANIX 图2PCM基本原理 Source:Sinusoid =1e+3H 0 deg (Token 0) Sinusoid Amp -1 5e+3 Hz +中 a l/O:Met tri uts to 4 (Token 3) (Token 4) Systemview by ELANIX 图3信号源子系统
5 3）系统时 间设置： 通常设 系统 Start time=0 。一般取 系统 Stop time=6T~8T。 2．PCM 仿真电路图 PCM 仿真电路如图 2 所示，其中信号源子系统如图 3 所示。 图 2 PCM 基本原理 图 3 信号源子系统
五、仿真结果参考 1.信号源波形如图4 203 5R5 703 5- 图4信号源波形 2.经过压扩处理后的波形图如图5 5A- 2 53 Tme od 图5压扩后波形
6 五、仿真结果参考 1．信号源波形如图 4 图 4 信号源波形 2．经过压扩处理后的波形图如图 5 图 5 压扩后波形
3.接受端恢复波形如图6 解调出衫 25e-3 5e-3 S8- 图6恢复波形 7.信号源频谱如图7 图7信号源频谱 六、自行搭建调试仿真电路，完成设计任务
7 3．接受端恢复波形如图 6 图 6 恢复波形 7．信号源频谱如图 7 图 7 信号源频谱 六、自行搭建调试仿真电路，完成设计任务
奈氏第一准则及眼图观察 一、实验目的 1.掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，以及通过观察眼图来分析码间 干扰和噪声对系统性能的影响。 2.热练掌握Systemview在通信仿真方面的应用 3.进行仿真电路的设计以及对仿真结果进行分析。 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、基带传输特性及眼图 1.基带传输特性 要获得良好的基带传输系统，就必须使码间干扰和噪声足够小。基带系统 的分析模型如图1所示。 ∑a-n四 ∑at-n0 H() 入 识别电路 -6] 图1基带系统的分析模型 设输入的基带信号为： ∑an61-nTs)，Ts为基带信号的码元周期。 则系统输出的信号为：∑anh(t-nTs) 种u0=云oeo 要达到无码间干扰必须使基带传输系统在时域满足： h(kTs)=f1 -0 0为其它整数时
8 奈氏第一准则及眼图观察 一、实验目的 1．掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，以及通过观察眼图来分析码间 干扰和噪声对系统性能的影响。 2．熟练掌握 Systemview 在通信仿真方面的应用。 3．进行仿真电路的设计以及对仿真结果进行分析。 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、基带传输特性及眼图 1．基带传输特性 要获得良好的基带传输系统，就必须使码间干扰和噪声足够小。基带系统 的分析模型如图 1 所示。 H(w) 识别电路 ( )s n an t −nT ( )s n anh t−nT ' an 图 1 基带系统的分析模型 设输入的基带信号为： n a n (t − nTs) ， Ts 为基带信号的码元周期。 则系统输出的信号为： n a nh(t-nTs) 其中 h(t)= w w w H e d j t ( ) 2 1 − 要达到无码间干扰必须使基带传输系统在时域满足： h(kTs)= 0 1 k为其它整数时 k = 0
频域满足： Ts H(o)o 其它。 如下图2所示： 图2理想基带传输特性 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在 得不到严格定时时，码间干扰就可能达到最大。在一般情况下，只要满足： ∑o+=o-+o+o+= 1ols元 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性的H()时是适 宜的。当滚降系数为1时。这时H(o)可用下式表示： +om受4s兴 H(o)={2 Ts 9
9 频域满足： H (w) = 0 Ts w w 其它 Ts 如下图 2 所示： Ts Ts − Ts 图 2 理想基带传输特性 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在 得不到严格定时时，码间干扰就可能达到最大。在一般情况下，只要满足： ) , 2 ) ( ) ( 2 ) ( 2 ( Ts Ts H H Ts H Ts i H i + = − + + + = w w w w ︳ w ︴ Ts 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性的 H (w) 时是适 宜的。当滚降系数为 1 时。这时 H(w) 可用下式表示： + = Ts Ts Ts T H s w w w w 2 0, 2 ), 2 (1 cos 2 ( )
这种滤波器减小了码元干扰并且对定时提取都有利，不足之处就是频带利用率 低。 2.眼图 虽然噪声也可能使基带信号在传输过程中产生码间干扰，但是在信噪比较大 的情况下，不会对信号的传输产生太大的影响，而且噪声是不可消除的，一般情 况下，只能尽量减少其对信号传输的影响。每个传输系统都具有一定抗噪能力， 一旦噪超过这个抗噪限度，基带信号将会差生严重的码间干扰。 眼图反映了系统的最佳抽样时间，定时的灵敏度，噪音容限，信号幅度的畸 变范围以及判决门限电平，因此通常用眼图来观察基带传输系统的好坏。 四、仿真电路设计 1.仿真参数设置 1)信号源参数设置：基带信号码元速率设为R。=VT=100波特，低通截频 设为∫=50h。 2)系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大 于等于10倍的信号最高频率。本次仿真取1000H2。 3)系统时间设置：通常设系统Start time=0。为能够清晰观察码间干扰影 响，在仿真时一般取系统Stop times=10T15T:为观察眼图，一般取系统Stop time=1000T5000T。 2.仿真电路图 1)奈奎斯特第一准则验证电路图如下图3
10 这种滤波器减小了码元干扰并且对定时提取都有利，不足之处就是频带利用率 低。 2．眼图 虽然噪声也可能使基带信号在传输过程中产生码间干扰，但是在信噪比较大 的情况下，不会对信号的传输产生太大的影响，而且噪声是不可消除的，一般情 况下，只能尽量减少其对信号传输的影响。每个传输系统都具有一定抗噪能力， 一旦噪超过这个抗噪限度，基带信号将会差生严重的码间干扰。 眼图反映了系统的最佳抽样时间，定时的灵敏度，噪音容限，信号幅度的畸 变范围以及判决门限电平，因此通常用眼图来观察基带传输系统的好坏。 四、 仿真电路设计 1．仿真参数设置 1）信号源参数设置：基带信号码元速率设为 RB =1 T =100 波特，低通截频 设为 f Hz s = 50 。 2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大 于等于 10 倍的信号最高频率。本次仿真取 1000Hz。 3）系统时间设置：通常设系统 Start time=0。为能够清晰观察码间干扰影 响，在仿真时一般取系统 Stop time=10T~15T；为观察眼图，一般取系统 Stop time=1000T~5000T。 2．仿真电路图 1）奈奎斯特第一准则验证电路图如下图 3