通信综合实验2

CCEE通信综合实验电子工业出版社通信原理主要内容1通信原理理论知识复习2Systemview软件回顾3PSK通信系统实验4误码率测试实验3SystemView软件回顾4一、SystemView动态仿真软件介绍二、图符库三、系统定时5概述SystemView的运行环境工具栏分析窗口6概述SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真。SystemView以模块化和交互式的界面，在Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试。SystemView的各种专业库特别适用于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。7概述SystemView的运行环境工具栏分析窗口SystemView动态仿真软件介绍8工具栏系统定时分析窗口9分析窗口刷新显示12一、SystemView动态仿真软件介绍二、图符库三、系统定时13基本库信号源库算子库函数库信号接收器库扩展功能库通信图符库逻辑库图符库14一、SystemView动态仿真软件介绍二、图符库三、系统定时15系统定时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。各种系统在仿真时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最后输出时，在观察窗内按要求画出各点的位置或拟合曲线161718192021系统定时设置与分析时间，采样点数等有关时间参数，这些参数的设置直接影响着系统的仿真效果。系统采样频率过低，有可能得不到正确的仿真结果。系统采样频率过高，会增加仿真时间。22系统定时——设定系统定时窗口采样速率在仿真过程中控制着时间步长。系统的采样速率应设为所要仿真系统中最高信号频率的3~7倍。采样速率=1/采样间隔采样点数=（终止时间-起始时间）×采样速率+1实验一：简单高斯噪声信道模型的BER仿真简单高斯噪声信道模型的BER仿真实验目的：比特误码率是衡量一个通信系统优劣的重要指标之一。本实验将利用systemview软件仿真测试和生成一个仅含高斯噪声的简单通信系统的BER曲线。实验说明最简单的通信系统。信道为高斯噪声信道（AWGN），输入信号经AWGN信号后在输出端进行硬判决。带噪声的接收信号大于判决电平时判决为1，反之判决为0.与原输入信号比较的结果可用于统计系统误码率。信号源信道判决加性高斯白噪声BER计算实验内容信号源：伪随机序列（PNsequence）高斯噪声源：增益模块：控制噪声大小，从而控制信噪比。该增益模块需要在系统菜单中设置全局关联变量限幅器：将接收信号幅度限制在1以内。BER计数器模块：No.Trial：对比实验的比特数如果希望测出1e-4的BER，则至少进行1e+5个比特的对比试验，这样得到的BER才比较可信。同理，希望得到1e-2的BER，至少应进行1e+3比较。即要获得尽可能低的BER值，必须将此值设得足够大。Threshold：参考信号与借条信号差异的门限值，即噪声的门限值。当二者之差大于该门限时判为错误，BER计数器累加1.当二者之差小于该值时判为正确。Offset：时间偏移量，决定系统从什么时候开始进行比较试验。通常可选择用系统采样比特数表示，或用绝对时间表示。通常没有系统延时的情况下可设为零。输出：三种选择0：实时BER值选择1：BER累加均值选择2：错误总数终值接收计算器：连接BER累计均值输出端。在每个循环结束时显示本次循环的BER均值。也用于计算BER曲线。停止接收计算器：当输入值超过设定的门限值时，停止本次循环，进入下一循环的仿真运算。连接BER计数器图符的错误总数输出。全局变量的关联：将噪声增益控制与系统循环次数进行全局变量关联，使噪声逐步减小，即信道的信噪比由0dB开始逐步增大。每次减小的步长与循环次数相关，具体函数可设定。BER曲线的生成：接收计算器图符7显示的是系统累计误码率相对于时间的关系曲线。必须按分析窗口中的接收计算器按钮将该曲线转换为BER/SNR关系曲线。将窗口的Y轴设为对数坐标显示。与理论BER曲线比较：系统定时实验要求：画出简单高斯噪声信道模型的BER仿真曲线图。与PSK、FSK、QPSK相关接收理论BER曲线图对比。主要模块及参数设置：token0:SourceNoise/PNPNSeq,Amplitude=1,Rate=1,No.Levels=2Token2:SourceNoise/PNGaussNoise,ConstantParameter=Densityin1ohm,Density=1Token3:OperatorGain/ScaleGain,Gainunits=dBPowerToken4:CommunicationsProcessorsBER,No.Trials=10000,Threshold=0.5,offset=0Token5:FunctionNonLinearLimit,InputMax=0,OutputMax=1Token6:SinkAnalysisStopSink,SelectAction=GotoNextLoop,Threshold=100Token7:SinkNumericFinalValue实验二：BCH编码的BER仿真BCH编码的BER仿真实验目的：比特误码率是衡量一个通信系统优劣的重要指标之一。本实验将利用systemview软件仿真测试和生成一个BCH编解码系统的BER曲线。熟悉对于系统延时的处理。实验说明BCH编解码电路。信道为高斯噪声信道（AWGN），输入信号经BCH编码后在AWGN信道中传输。在输出端对接收信号进行BCH解码。解码结果与原输入信号比较的结果可用于统计系统误码率。信号源信道判决加性高斯白噪声BER计算BCH编码解码Systemview系统是一个多速率系统，在所有系统仿真模块中可能同时存在不同采样速率的功能图符。信号经过许多滤波器、编码器时会产生固有的处理时延。BER计数器图符有两个输入，两个输入必须是严格的为同步才能正确判决，即两个输入的采样率必须完全一致且绝对同步。实验内容伪随机序列发生器：产生1HzPN码采样模块1：保证每个比特对应一个采样，采样率为1Hz。BCH编码器：选择[7,4]BCH码BCH编码器：[7,4]BCH每输入4比特数据就产生一个7比特的编码序列。占用的时间间隔仍与4比特的输入信号间隔一样是4秒。则编码后信号的比特率为7/4=1.75，每个编码位的时间宽度为4/7=0.571428571秒。此模块的时延为4秒。5阶多项式模块（函数库）：将单极性信号变为双极性保持模块：即将加入的AWGN信号的采样率与系统的采样率一致，而BCH编码输出采样率较低，为使二者相加，必须使用相同的采样率。插入一个保持器图符将信号恢复为系统采用率。高斯噪声源：增益模块：控制噪声大小，从而控制信噪比。该增益模块需要在系统菜单中设置全局关联变量积分清算子（通信库）:积分时间设置为BCH码的码元宽度，即4/7秒。用于最佳接收。该模块有4/7秒延时。采样模块6：为保证BCH译码器图符的输出数据率为1Hz，其输入数据率应为1.75Hz。采样模块6用于将采样率设为1.75Hz。BCH译码器：选择[7,4]BCH码。Offset时间偏移应设为4/7秒或一个采样。这是由于积分清算子的时延。此模块的时延为4秒。重采样器：保证BCH译码器输出信号采样率为1Hz，并且将时延调整为整数个采样。系统时延：BCH编码器,4秒（或4个采样）积分清算子，4/7秒BCH译码器，4秒（或4个采样）整个系统总时延：8.571428571秒BER计数器的采样率为1Hz，即每秒对输入数据判决一次，系统总时延应该为整数个采样时间。此时总时延为9个采样周期。延时图符：将输入信号延时9个采样以便与输出信号对比计算BER曲线。BER计数器模块：设置方法与实验1一致。Offset：由于存在时延的原因，系统忽略前9个采样再开始进行比较试验。终值接收计算器：连接BER累计均值输出端。在每个循环结束时显示本次循环的BER均值。也用于计算BER曲线。停止接收计算器：当输入值超过设定的门限值时，停止本次循环，进入下一循环的仿真运算。连接BER计数器图符的错误总数输出。全局变量的关联：将噪声增益控制与系统循环次数进行全局变量关联，使噪声逐步减小，即信道的信噪比由0dB开始逐步增大。每次减小的步长与循环次数相关，具体函数可设定。BER曲线的生成：接收计算器图符7显示的是系统累计误码率相对于时间的关系曲线。必须按分析窗口中的接收计算器按钮将该曲线转换为BER/SNR关系曲线。将窗口的Y轴设为对数坐标显示。确定时延方法二：对于复杂的系统模型，不可能通过推导来计算时延。此时可利用原始信号与输出信号的互相关运算来求出其系统时延。确定步骤：将延时图符（图符12）时延设置为0，关闭噪声。设定一个相对较小的系统采样周期，并运行系统。进入分析窗口，按接收计算器按钮。选择交叉相关功能。确认后生成互相关曲线图。互相关曲线图按工具栏上统计按钮，会出现统计表窗口。激活该窗口‘sampleNo’选项。其中互相关曲线图中最大相关值位置显示为‘@s9’，表示在第9个采样点有最大互相关值。因此可确定系统的总时延为9个采样。将图符12延时值设为9个采样，恢复噪声幅度，将系统采样周期恢复，即完成了系统延时的设置。实验要求：画出BCH编解码电路的BER仿真曲线图。主要模块及参数设置：Token0:SourceNoise/PNPNSeq,Amplitude=1,Rate=1,No.Levels=2Token1:OperatorSample/HoldSampler,Samplearte=1Token2:CommunicationsEncode/DecodeBlkCoder,Blockcode=BCH,Codelengthn=7,InformationBitsk=4Token7:FunctionAlgebraicPolynomial,x^1Coeff=2,X^0Coeff=-1,其它0Token4:OperatorSample/HoldHold,HoldValue=LastSample,Gain=1Token11:SourceNoise/PNGaussNoise,ConstantParameter=Densityin1ohm,Density=1Token13:OperatorGain/ScaleGain,Gainunits=dBPowerToken5:CommunicationsFilter/DataInt-Dmp,Output=Continuous,IntgTime=0.5714286,Offset=0Token6:OperatorSample/HoldSampler,Samplearte=1.75Token9:CommunicationsEncode/DecodeBlkdCode,Blockcode=BCH,Codelengthn=7,InformationBitsk=4Token15:OperatorSample/HoldReSample,SampleRate=1Token8:CommunicationsProcessorsBER,No.Trials=1000,Threshold=0.5,offset=9,OffsetOptions=BitsorSymbolsToken14:SinkAnalysisStopSink,SelectAction=GotoNextLoop,Threshold=25Token3:SinkNumericFinalValue实验三：频分复用的数字调制系统设计系统要求：三个用户采用频分复用的方式复用信道。三个用户分别采用2ASK、2DPSK及2FSK系统。三个用户数据均为数据率为10Hz的数字信号（采用伪随机系列发生器产生）。信道为AWGN信道其它参数自行设置系统要求：能正确接收三