SystemView仿真在通信原理教学中的应用

吴莉　刘丽

摘要：通信原理是通信工程、电子信息工程等专业重要的一门专业基础课，理论性强、抽象概念较多，难以理解。本文基于SystemView系统仿真平台，通过仿真实例，介绍了仿真技术在通信原理教学中的应用。在教学中引入SystemView仿真环节，可以很好地反映通信系统的动态工作过程，有助于学生直观地了解通信系统，不仅加深了对理论知识的理解，而且培养了学生的分析能力和设计能力。

关键词：SystemView，通信系统，仿真

1 引言

传统的通信原理教学理论性强，涉及的抽象概念较多，主要研究对象是通信系统。包含了模拟调制系统、脉冲编码调制系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统。学生在学习时仅从框图中难以理解各个通信系统的工作原理。目前通信系统仿真在相关领域已得到广泛应用，在教学中引入仿真技术，通过建立系统模型，设置仿真参数，动态分析通信系统，了解其工作过程，从而有助于学生理解抽象的内容。

SystemView仿真软件是美国ELANIX公司设计和开发的动态系统分析平台，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足数字信号处理、滤波器设计、复杂通信系统的设计要求。具有开放友好的用户界面，丰富的库资源、动态分析和后台处理等特点，尤其在通信系统分析和设计领域具有广泛的应用前景。

SystemView软件进行通信系统仿真步骤如下：

（1）设计通信系统原理框图。

（2）建立仿真模型：在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取需要的功能模块，搭建通信系统。

（3）设置仿真系统参数：包括运行系统参数设置和功能模块运行参数。

（4）运行仿真系统：根据系统设计要求调试各个模块的参数，观察分析结果。

2 仿真实例

下面以FSK调制解调系统为例介绍仿真过程。主要分为三个步骤：系统框图设计，仿真模型构建，仿真结果分析。

2.1 FSK调制解调系统的设计

FSK是用两个不同频率的载波来传输数字信号的“0”和“1”。其抗噪声与抗衰减性能较好，所以在中低速数据传输（传输速率在1200bit/s以下）中得到了广泛的应用。FSK调制方法有直接调频法、键控法。FSK信号的解调方法有相干解调、非相干解调、鉴频法、差分检波法及过零检测法。

其中键控法是由两个独立的载波发生器的输出受控于输入的PN码，按照“1”或者“0”分别选择一个载波作为输出，利用两个模拟乘法器和加法器即可得到FSK信号。过零检测法是利用数字调频波的过零点数随不同的载频而异，故检测出过零点数，即可得到不同的频率。

本例调制部分采用键控法来实现，如图1所示；解调部分采用过零检测法如图2所示。

2.2 仿真系统构建

基于SystemView平台建立FSK系统仿真模型，如图3所示。

图中图符Token0是频率为10Hz的PN序列，Token1是频率为50Hz的载波，幅度为1V。Token9是频率为10 Hz的载波，幅度为1V。图符Token7是反相器，图符Token3，8是乘法器，图符Token10是加法器。Token17是观察示波器，用来观测FSK信号。

Token35是高斯噪声源，用来模拟传输信道中的噪声。

在仿真模型中Token15，19，21，23，25实现过零检测。其中Token15是限幅器，Token19是微分器，Token21是全波整流器，Token23是脉冲发生器，Token25是Butterworth低通滤波器，其截止频率为10Hz。Token31是缓冲器，对通过低通滤波器的信号进行抽样判决，最后在Token30处观察解调后的PN序列。

2.3 仿真结果及分析

本系统定时设置为：抽样点数=1024，抽样频率=1000Hz。运行后结果如图4，5，6所示。

从图4看到“1”对应50Hz的载波，“0”对应10Hz的载波，符合FSK调制规则。从图5观察到解调后的波形与原始信号相同，只是在时间上有点延时，这与实际电路吻合。从而证明过零检测法可以很好地还原出原始信号。图6是 FSK信号的频谱，从图上看出两个尖峰处分别对应频率为10 Hz 和50Hz的载波。

3 结束语

在通信原理教学中引入SystemView仿真技术， 利用其可视化结果，有助于学生理解通信系统的原理及工作过程。学生在仿真设计过程中，从建立模型，调试参数，到最后的结果分析。可以培养学生的分析能力和设计能力，从而达到良好的教学效果。

参考文献

[1]罗卫兵，孙桦，张捷.SystemView动态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.

[2]青松，程岱松，武建华.数字通信系统的SystemView仿真与分析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[3]樊昌信.通信原理教程[M].北京：电子工业出版社，2004.

[4]孙屹.SystemView 通信仿真开发手册[M].北京：国防工业出版社，2004.

[5]张力军，钱学荣，张宗橙等.通信原理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[6]江力.数字通信原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.

作者简介：吴莉，华中科技大学武昌分校，讲师，硕士。