数字通信系统设备性能的System View仿真 - 通信/网络 - 电子

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现代通信系统的发展使通信系统和通信技术日趋复杂，为了寻求某种通信系统在一定条件下是否具有最佳性能，软件仿真已成为必不可少的一部分。美国Elanix公司推出的System View动态系统仿真软件，是一个相当优秀的EDA仿真软件，他提供了丰富的图符库资源，强大的分析功能和可视化开放的体系结构，已成为各种通信、控制及其他系统的分析、设计以及通信系统综合实验平台。

1 数字通信系统的一般组成

电子通信根据信道上传输信号的种类分为模拟通信和数字通信。数字通信系统设备种类多种多样，其基本构成如图1所示。


在数字通信系统中，误码率是一个非常重要的指标，数字通信系统以及相关组件都必须满足误码率最低规范的要求。为了能在已知信噪比情况下达到这一指标，不仅要设计合理的基带信号，选择调制解调方式，采用时域、频域均衡，还要根据设备要求采用必要的纠错编码和交织环节来使系统误码率尽可能的降低，以满足系统指标的要求。差错编码和交织方法是提高通信系统可靠性的关键。

2 数字通信系统的System View仿真

2．1 数字通信的仿真系统

在数字通信系统中，无论是何种编码、交织都是很复杂的，除了复杂的数学模型外，其实际电路也非常复杂。为方便用户对纠错码的仿真和性能研究，System View通信库中提供了专门的纠错码编码、译码器，只要选择系统所需要的编码方式并输人参数即可。

建立一个System View通信仿真系统如图2所示，其中信号源采用码速率为20kHz的PN伪随机序列，图符1为RS(15，9)编码，图符79为(15，15)交织器。由于RS码为非二进制码，在进入编码之前，需要将二进制数据进行图符74的比特符号转换，系统的误码率计算由图符11完成。


在该系统中，信道模拟成一个高斯噪声信道(AWGN)，在噪声图符5后面加入一个增益图符来控制信噪比的大小，受控的增益图符在系统菜单中设置全局关联变量，以便每一个测试循环完成后将系统信噪比的值改变一次。设置信噪比从0dB开始逐步加大，每次循环后将递增1dB，设置该系统循环运行5次。

2．2 2DPSK调制解调系统

本系统采用嵌套系统图符83来完成2DPSK调制以使系统图简洁化，其内部结构如图3所示，其中图符144为调制信号输入端，图符145为已调制信号输出端，图符143为高斯噪声输入端，图符131是调制解调系统中的模拟信道，他的带通为调制输入信号频率的2倍。在该系统中，信噪比为图符131输出端有效信号的平均功率与噪声的平均功率之比。


3 系统仿真结果

设置系统采样率为1．5MHz，运行时间为0．05s，循环5次，在没有噪声源情况下进行仿真，可以得出该系统PN二进制码及其还原码信号，取其初始部分信号如图4、图5所示，可见该系统可以完好地实现数据传辅，两信号间的延迟即该系统的总延迟。


将噪声源加入系统中，即可得到该数字通信系统误码率随时间变化的曲线，通过计算器将该曲线经过BER运算转换为所需的BER／SNR关系曲线如图6所示。设置图3的2DPSK调制解调系统以同样的噪声参数，可得出其相应的BER／SNR关系曲线如图7所示。比较这2种曲线可以看出数字通信系统中采用差错编码和交织器可以明显地改善系统抗噪声的能力(注意这2条曲线信噪比参数起始值不同)。


利用System View可以方便快捷地建立数字通信系统的仿真模型，还可以在编码系统中建立不同的调制解调系统，加入不同的实际信道观察该通信系统的误码率一信噪比曲线，以寻求一种具有最佳性能的系统方案，方便地完成复杂通信系统的建模、设计和测试。System View还可以将测出的BER/SNR曲线与标准的FSK，PSK，QPSK等调制的BER曲线进行比较来衡量一种信道的优劣。