通信系统的ＳｙｓｔｅｍＶｉｅｗ软件仿真

摘 要：通过仿真软件可对通信系统进行多种方案设计和参数实验,得到最佳设计方案。介绍通信系统原理用美国Elanix公司系统仿真软件SystemView仿真和分析的方法,详细阐述对通信系统的动态仿真步骤。给出2FSK调制与解调的仿真电路图及其仿真结果分析。利用该软件可直观地了解通信系统,同时系统的动态性仿真是对验证性实验的有益补充。 

关键词：SystemView仿真；通信系统；调制与解调；动态仿真

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)10-185-02

Simulation of Communication Systems Based on SystemView Software 

WU Qiong,ZHA Genlong

(Suqian College,Suqian,223800,China)

Abstract：Multi-schematic design and experiment parameters can begotwith simulation software,and then the best schematic design also can be got.The method for simulation analysis with SystemView in experimentation of communication principle is presented.And the process of communication system simulation is discussed in detail.Simulation circuits and waves on modulation &demodulation of 2FSK are shown.With SystemView,studedents can know communication system easily,andsimulationis good to improvement of testing experiment.

Keywords：SystemView simulation;communication system;modulation & demodulation;dynamic simulation

随着计算机虚拟现实技术的发展,仿真技术已被逐渐应用到大学课程教学领域,尤其是基于信号的系统级设计与仿真^[1]。《通信原理》是电信类专业中一门非常重要的课程这门课在专业课程设置中起着承上起下的作用,因此加强学生的理解是非常重要的。如何将理论与实践、原理与应用紧密相结合,是课程教学所面临的较大问题^[2]。而这门课程的特点是数学公式和理论推导相对较多,理论性也很强。如果在教学上单纯依靠课堂的理论讲解,有关知识是不容易被掌握和理解,只有借助一些辅助的工具才能让学生更好的学习这门课程。SystemView以其强大的系统设计功能脱颖而出,利用他能在一定程度上帮助学生理解和掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法,更好地掌握理论知识,打下良好的理论基础。

1 动态系统仿真软件SystemView简介

美国Elanix公司的SystemView是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化设计环境。他运行于微软的Windows,并提供一种开发模拟和数字电子系统的工具,包括数字信号处理、通信、控制以及构造通用数学模型,为用户提供先进的嵌入式的模块化分析引擎。随着SystemView软件版本的升级,软件的功能也不断增加,新的模块和选项、系统分析和设计能力都更加丰富和增强,如与Excel,C,C++,FPGA和Matlab等软件联合使用。总之,SystemView是一个先进的动态系统模拟、仿真和设计平台。

2 SystemView软件进行通信系统的动态仿真步骤

《通信原理》这门课,从原理上讲,核心内容有2个：模拟信号的调制与解调；数字信号的编码与译码。模拟部分又可以分为AM，FM，PM；数字部分又可分为：数字调幅（ASK）、数字调频（FSK）、数字调相（PSK）。教材上对这些信号的产生、处理与传输及其解调都有详细介绍,但是这些只是停留在静态的理论分析与推导上。学生很难理解或进行形象的思维。为了使得学生更直观掌握这些技术,本文采用动态仿真软件SystemView从动态上对其进行仿真分析。 使用SystemView进行系统仿真,一般要经过以下几个步骤：

（1）建立通信系统的基本数学模型：

根据通信系统的基本工作原理,确定总的系统功能,将各部分功能模块化,然后找出各部分之间的关系,画出系统框图。

（2）建立仿真电路图：

在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接受器图符库中选取满足需要的功能模块、将其双击或拖动到设计窗口,按设计的系统框图组建系统。即从各种功能库中选取、双击或拖动可视化图符,组建通信系统。

（3）设置仿真系统参数：

参数设置包括运行系统参数设置和功能模块运行参数,如正弦信号的频率、幅度、初相。

（4） 运行仿真电路：

根据系统性能指标,不断调整各模块参数设置,实现系统运行仿真,可在系统的关键点处设置观察窗口实时显示,观察分析结果。

3 基于SystemView软件实现2FSK系统仿真实例

本文主要通过二进制频移键控（2FSK）的动态仿真说明SystemView软件在通信原理教学中的应用及其优越性。频移键控的原理载波频率是随着调制信号而变化。

3.1 建立仿真电路

首先分析二进制频移键控（2FSK）的调制原理,SystemView软件绘制如图1所示的仿真电路,该电路是分别使用调频法和键控法产生2FSK信号的2种方法的综合仿真图。具体方法是在SystemView的设计窗口中从功能库中找到相应的图符,按照2FSK信号调制和解调的原理框图连接图符即完成电路图的建立。SystemView可自动对系统的连接进行检测,如果功能模块之间没有连接,则会对用户提出警告并会显示没有被连接的模块,包括现在多层子系统中未被连接的模块^[3]。用鼠标双击代表每种功能模块的图标,对其进行参数定义。其中的参数设置为第一路信号频率是f1=50 Hz,幅度是1 V,初相位是0°；第二路信号频率是f2=100 Hz,信号的幅度也为1 V,初相位是110°；这些参数可方便地在系统窗口进行更改和设置。

3.2 仿真结果

运行系统图1得到仿真结果,即可在分析窗口中得到图2所示的各观察点上的仿真波形。在分析时间内,输出调制波形与输入数字信号比较,完成2FSK的调制。由键控法2FSK的输出波形看其相位不连续。调制与解调是一对逆变换。本文同时建立FSK的相干解调仿真电路图（如图3所示）,其中图3信号源信号是一组二进制随机序列。

通过对上面几对波形的比较,学生们很容易加深对这种调制和解调方法的记忆与理解,进而熟练的掌握这种调制方法。利用SystemView软件的强大动态仿真功能,可对以上的各种频带调制方法进行仿真。可以通过绘制实际的硬件描述电路,得到最后的仿真结果,对仿真结果进行分析、比较在不同初始条件下得到的不同结果。在使用SystemView软件的辅助教学,使得原本枯燥无味的理论知识变得生动起来,对于提高学生的学习效率与积极性、培养学生科研能力都有很大的帮助。

4 结 语

实践证明,SystemView软件拥有强大的功能模块,使用起来方便而且简单,利用该软件在通信类的基础课和专业课中进行辅助教学,无疑使教学的方法更加简便,应用更加宽广。一方面解决了学生对理论知识的理解与验证。另一方面降低了对实际仪器的要求。仿真软件的应用改变了传统的教学模式,使教与学的方式发生了很大变化,其可视性、交互性、灵活性、多样性等特点,显示和促进了教学的最优化,这是教学改革和发展的重要目标。另外该软件还可用于实验教学中,这是对验证性实验很好的补充,具有现实意义。

参 考 文 献

［1］宋爱军,余环虎,陈育兴.SystemView仿真软件在实验教学中的应用［J］.中国计量学院学报,2003,14（2）：147-149.

［2］吴怡,陈俊.SystemView仿真软件在《通信原理》课程教学中的应用［J］.福建师范大学学报:自然科学版,2004,20(3):35-37.

［3］曾捷,滕建辅.SystemView软件在通信系统仿真中的应用［J］.天津通信技术,2000(4)：36-39.

［4］罗卫兵,孙桦,张捷.SystemView 动态系统分析及通信系统仿真设计［M］.西安：西安电子科技大学出版社,2001.

作者简介 吴 琼 女，1981年出生,江苏宿迁人,硕士。主要从事通信与信息系统方面的教学研究。