基于System VieW的BPSK語音通信系統仿真設計

劉紅梅 譚傳武

摘要：在《通信技術基礎》的教學中，利用SystemView仿真軟件強大的運算、頻譜分析、濾波等功能，能直觀形象的仿真信號在各個通信設備中傳輸的波形和頻譜變化，且通過理解設備的具體功能，從而提高學習通信基本原理的效率。該文以BPSK作為系統調制解調技術，采用SystemView設計了語音通信系統基本拓撲結構和數據配置。通過觀察過程中輸入與輸出波形之間的前后差異，分析本次設計系統的傳輸質量和安全性能。

關鍵詞：SystemView仿真;BPSK調制解調技術;波形分析

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0228-02

1概述

在《通信技術基礎》的教學中，利用SystemView仿真軟件強大的運算、頻譜分析、濾波等功能，能直觀形象的仿真信號在各個通信設備中傳輸的波形和頻譜變化，且通過理解設備的具體功能，從而提高學習通信基本原理的效率。本文以BPSK作為系統調制解調技術為例，介紹SystemView設計了語音通信系統的基本要求和數據配置。

2BPSK基本原理

BPSK是在數字通信中將模擬信號轉換為數字信號的轉換方式之一，是利用載波的不同相位或相位變化來傳遞信息的，BPSK可分為絕對相移鍵控（2CPSK）和相對相移鍵控（2DPSK）兩種類型。在二進制數字調制中，調制過程中常采用模擬調制法（圖1）和鍵控法（圖2）。

相移鍵控的解調方法有兩種：一種是極性比較法，也就是相干解調法;另一種是相位比較法，它是一種非相干解調法。根據BPSK的調制特點，我們常采用與調制載波同頻同向的正弦信號和調制信號相乘，再經過一個低通濾波器，就可以在一個周期中得到2個正向的半波信號（對應數據“0”）或2個負向的半波信號（對應數據“1”），然后用邏輯電路進行解調。圖3為BPSK解調原理圖。

3系統仿真及分析

本系統采用BPSK調制解調技術，在svstemView仿真軟件中選擇合適的圖符傳真設備設計整個通信系統。首先使用隨機數字序列（設備0）作為數字基帶信號，BPSK模擬調制用數字基帶信號與正弦載波信號（設備1）相乘進行模擬調制。為了更真實的仿真實際工程通信系統的噪聲，系統仿真設計中用三個高斯白噪聲（設備13、14、15）疊加仿真傳輸信道中的噪聲。系統接收端進行相干解調，設計接收端乘以一個與調制同頻同相的正弦載波（設備6），然后再通過低通濾波器（設備4）將這些高頻信號成分濾除，得到需要的直流分量，最后用判決器（設備5）解調出原始的基帶信號，整個系統仿真設計如圖4所示。

以上仿真系統設計中，各圖符具體的屬性、類型及詳細參數設置如下表1所示。

為了觀察仿真過程中輸入與輸出波形之間的前后差異，分析本次設計系統的傳輸質量和安全性能，本仿真中設計了四個示波器（設備8、9、10、11）。設備8中顯示的是數字基帶PN碼信號波形，如圖5所示。

設備9中顯示的是已調信號波形，從圖6可以看出BPSK相干解調中已調信號與載波信號相乘輸出的波形中含有很多高頻信號成分，且用高頻信號的不同相位表示原數字基帶信號的0和1。

設備10中顯示的是相干解調信號經過低通濾波后的波形，經過低通濾波器濾除了大部分高頻信號成分。如圖7所示。

判決結果信號波形顯示在設備11中，可以看出BPSK相干解調出的信號波形與原基帶信號基本保持一致，雖然有一點延遲，但是在允許范圍之內，仿真結果波形正確。如圖8所示：

4結論

《通信技術基礎》課程中涉及通信過程的基本原理，系統中信號的傳輸與變換都很抽象，故教學過程中常借助SystemView仿真軟件輔助教學，本文以BPSK調制解調系統的仿真設計和分析為例，采用SystemView設計了語音通信系統基本拓撲結構和數據配置。通過不同觀察點的波形和頻譜，從而直觀形象的說明通信系統中各個設備的功能和信號在通信系統中傳輸時的波形和頻譜變化過程。

【通聯編輯：代影】