System通信基础原理 6

第11章SystemView设计应用实例123地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真扩频通信系统仿真多路时分复用系统仿真45载波同步仿真OFDM无线通信系统仿真1211.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播系统DVB-T传输系统框图DVB-T采用的COFDM信道调制技术提供两种子载波数量2k和8k模式，三种子载波调制方式（QPSK，16QAM，64QAM），四种保护间隔（1/4，1/8，1/16，1/32），支持组建单频网和多频网，支持等级调制，支持模拟电视8MHz，、7MHz、6MHz带宽，并提供强大灵活的信道编码，以适应复杂的地面传输环境。DVB-T传输系统框图如下图所示。311.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播系统DVB端对端调制方式原理框图在DVB-T中，端对端DVB调制方式如下所示。（a）DVB单支路QPSK调制原理框图（b）DVB单支路16QAM调制原理框图411.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播系统DVB端对端调制方式原理框图在DVB-T中，端对端DVB调制方式如下所示。（c）DVB单支路64QAM调制原理框图511.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播系统根据上述原理框图，在SystemView平台上对整个DVB端到端系统仿真的电路图如下图所示。端对端DVB系统仿真电路图6数字无线电视广播系统11.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真运行系统，可以发现误码率为0（Token15,17）。源信号和经过调制解调输出的信号分别由观察窗20、21显示，对比可以发现，两路信号完全相同，如下图所示。源信息与调制解调后的输出波形对比

711.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播的调制与解调DVB系统16QAM2k模式调制解调仿真图在上一节的例子中，使用了DVB调制解调图符。该图符的功能也可由用户采用DVB库中的其他图符结合基本库、通信库中的相关图符来组合完成。如下图所示。811.1地面无线数字视频广播（DVB-T）仿真数字无线电视广播的调制与解调16QAM2k模式调制解调输出波形运行系统，波形如下图所示，从图中可以发现两条通路的功能完全相同。911.2扩频通信系统仿真直接序列扩频通信原理参考法直扩系统原理框图直接序列扩频调制就是载波直接被伪随机序列调制。下图所示是一个完整的参考法直接序列扩频通信系统（简称参考法直扩系统）原理框图，包括一个发射机和一个接收机。1011.2扩频通信系统仿真DS-CDMA扩频系统仿真参考法直扩系统仿真图根据上述原理框图，在SystemView平台上对整个直扩系统仿真的电路图如下图所示。1111.2扩频通信系统仿真DS-CDMA扩频系统仿真发射机子系统仿真图上图中共使用了四个子系统来分别仿真发射机和接收机的一次、二次、三次变频电路。其中，发射机子系统内部仿真图如下图所示。1211.2扩频通信系统仿真DS-CDMA扩频系统仿真调制子系统仿真图上图发射机子系统使用了调制子系统，其内部仿真如下图所示。一次变频实现了由射频导中频的变频，其仿真图如下图所示。一次变频子系统仿真图1311.2扩频通信系统仿真DS-CDMA扩频系统仿真二次变频子系统仿真图二次变频实现了限幅放大器和解扩，其仿真图如下图所示。三次变频实现了最后信息解调的科斯塔斯环，其仿真图如下图所示。三次变频子系统仿真图1411.2扩频通信系统仿真DS-CDMA扩频系统仿真源信息数据波形和解调输出波形对比图运行该系统，可以得到源信息数据和解调输出信号。利用接收计算器的图形重叠功能，结果如下图所示。图中方波信号为源信息波形图，曲线为解调输出波形。从图中可见，解调输出波形与发送信息数据波形基本一致。1511.3多路时分复用系统仿真时分复用原理时分复用原理时分复用是利用不同时间间隙来传送各路不同信号，其原理示意图如下图所示。1611.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真通信图符库在TDMA多路时分复用系统仿真中，可使用SystemView提供的时分复用器图符和分路器图符来实现时分复用。要使用时分复用器图符，首先拖一个通信库图符到设计区域，然后双击该图符打开通信符库窗口，如下左图所示。选择Modulators（调制器）组，然后选TDMux图符，单击【Parameters】按钮，SystemView将打开如下右图所示的窗口供用户设置时分复用器图符的参数。设置时分复用器参数1711.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真通信图符库设置分路器图符时同样是拖一个通信库图符到设计区域，然后双击该图符打开通信符库。选择Demodulators（解调制器）组，然后选TDDMux（时分复用解调器）图符，如下左图所示。单击【Parameters】按钮打开参数设置窗口进行参数设置，设置的参数如下右图所示。时分复用系统分路器参数1811.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真完成图符的设置，然后再设置好信号源、接收器等图符就完成了整个时分复用系统SystemView模型的设计工作，如下图所示。时分复用系统的SystemView模型1911.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真三路信号分别是正弦信号、阶跃信号和斜升信号。为了使时分复用器图符能够正常工作，在信号送入时分复用器前进行了重新采样。因为如果不重新进行采样，送入时分复用图符的数据速率和系统的采样频率是相同的，这样时分复用图符器的输出将是系统最大采样频率的3倍，这在SystemView仿真中是不允许的。最后，设置系统时间参数，如下图所示。时分复用系统的SystemView模型2011.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真下图为三路信号与复用后的信号波形图。时分复用系统就是输入信号在时间轴上进行压缩，然后再分别分成和时隙长度相同的段，最后按次序将各个分段的信号放到不同时隙中去。接收端分路的过程与之相反。复用信号2111.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真正弦信号阶跃信号斜升信号2211.3多路时分复用系统仿真TDMA多路时分复用系统仿真下为正弦信号源信号与接收端恢复出的第一路信号的对比图。可见，经过时分复用和接收端的分路，能够对信号实现正确地传输，该时分复用系统模型的设计是正确的。正弦信号源（上）与接收端恢复信号（下）波形2311.4载波同步仿真插入导频法抑制载波双边带信号的导频插入在信号中插入导频时，导频的插入位置应该在信号频谱为零的位置，否则会与信号频谱成分重叠，接收时不易提取。下图所示为插入导频的一种方法。2411.4载波同步仿真插入导频法插入导频法发射接收原理图插入的导频并不是加入调制器的载波，而是将该载波移相90°后的“正交载波”。其发端原理图如下图所示。2511.4载波同步仿真插入导频法同步仿真插入导频法载波同步仿真原理图根据上述原理框图，在SystemView平台上对插入导频法同步仿真原理图如下图所示。2611.4载波同步仿真插入导频法同步仿真使用正交导频信号调制在接收端解调出不含直流成份的调制波形当发射端使用90°移相后的正交载波作为导频信号时，接收端低通滤波器的输出中无直流分量，如下图（a）所示；将载波频率的信号直接作为导频信号，在接收端低通滤波器中可以观察到有直流分量存在，如下图（b）所示。使用正交导频信号调制在接收端解调出含直流成份的调制波形2711.5OFDM无线通信系统仿真OFDM原理OFDM调制解调系统框图OFDM的调制过程如下图上半部分所示。输入比特序列先进行信道编码，然后根据所采用的调制方式，进行数字调制，形成调制信息序列。对调制信息序列进行IFFT，将数据的频谱变换到时域上，得到时域抽样序列。再对每个符号间插入保护间隔，最后再进行数字变频，得到OFDM已调信号的时域波形。解调过程与调制过程相反，如下图下半部分所示。2811.5OFDM无线通信系统仿真OFDM的调制与解调仿真OFDM调制解调仿真原理图根据上述原理框图，在SystemView平