通信综合实验2.ppt

通信综合实验 电子工业出版社 通信原理 主要内容 3 SystemView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 9 分析窗口 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 16 17 18 19 20 21 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 Source Noise PN PNSeq Amplitude 1 Rate 1 No Levels 2Token2 Source Noise PN GaussNoise ConstantParameter Densityin1ohm Density 1Token3 Operator Gain Scale Gain Gainunits dBPowerToken4 Communications Processors BER No Trials 10000 Threshold 0 5 offset 0 Token5 Function NonLinear Limit InputMax 0 OutputMax 1Token6 Sink Analysis StopSink SelectAction GotoNextLoop Threshold 100Token7 Sink Numeric FinalValue 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 Source Noise PN PNSeq Amplitude 1 Rate 1 No Levels 2Token1 Operator Sample Hold Sampler Samplearte 1Token2 Communications Encode Decode BlkCoder Blockcode BCH Codelengthn 7 InformationBitsk 4Token7 Function Algebraic Polynomial x 1Coeff 2 X 0Coeff 1 其它0 Token4 Operator Sample Hold Hold HoldValue LastSample Gain 1Token11 Source Noise PN GaussNoise ConstantParameter Densityin1ohm Density 1Token13 Operator Gain Scale Gain Gainunits dBPowerToken5 Communications Filter Data Int Dmp Output Continuous IntgTime 0 5714286 Offset 0 Token6 Operator Sample Hold Sampler Samplearte 1 75Token9 Communications Encode Decode BlkdCode Blockcode BCH Codelengthn 7 InformationBitsk 4Token15 Operator Sample Hold ReSample SampleRate 1Token8 Communications Processors BER No Trials 1000 Threshold 0 5 offset 9 OffsetOptions BitsorSymbols Token14 Sink Analysis StopSink SelectAction GotoNextLoop Threshold 25Token3 Sink Numeric FinalValue 实验三 频分复