通信电子中的系统仿真技术研究

第３３卷第４期　２０１２年４月　宇　航学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ　Ｖ０１．３３　Ｎ０．４　Ａｐｒｉｌ　２０１２　

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能　

仿真研究　

薛敦伟　，周旭平。　

（１．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京１００１９１；２．上海航天电子有限公司，上海２０１８２１）　

摘要：针对直接序列扩频通信系统中的窄带强干扰信号，研究了基于即时干扰频率估计与陷波滤波器的自　适应开环干扰抑制方法。重点比较了２阶ＩＩＲ，３系数ＦＩＲ与５系数ＦＩＲ陷波滤波器对扩频信号波形畸变和系统误　码率的不同影响。探讨了使用此３种干扰抑制方法构建一个抗窄带干扰能力达６０ｄＢ以上的扩频通信系统的可行　性。研究结果表明在具有成形滤波器的直扩通信系统模型下，与ＲＳ（２５５，２２３）码结合使用，２阶ＩＩＲ陷波滤波器的　处理增益为１０２３的单纯直接序列扩频系统在信噪比一１０ｄＢ及系统误码率１０　的条件下具有６０ｄＢ以上的抗窄带　干扰能力；而使用３系数或５系数ＦＩＲ陷波滤波器的扩频通信系统不可能达到６０ｄＢ的抗窄带干扰能力。　关键词：ＩＩＲ陷波滤波器；ＦＩＲ陷波滤波器；扩频通信；窄带干扰；误码率　中图分类号：ＴＮ９７５　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１３２８（２０１２）０４－０５００－０７　ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３２８．２０１２．０４．０１３　

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　ＩＩＲ　Ｎｏｔｃｈ　Ｆｉｌｔｅｒ　ｉｎ　Ｓｐｒｅａｄ　

Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＸＵＥ　Ｄｕｎ．ｗｅｉ　。ＺＨＯＵ　Ｘｕ．ｐｉｎｇ。　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１８２１，Ｃｈｉｎａ）　

基于Proteus的虚实结合通信电子电路实验教学

随着信息技术的不断发展，电子通信技术在日常生活中扮演着越来越重要的角色。对通信电子电路实验教学的需求也与日俱增。如何利用现代技术手段，提高通信电子电路实验的教学效果，是当前教学改革的一大挑战。本文将探讨如何利用Proteus软件，实现虚实结合的通信电子电路实验教学。

一、Proteus软件介绍

Proteus是一款专业的电子电路设计软件，集成了原理图绘制、电路仿真和PCB设计等功能。它可以帮助学生更好地理解电子电路的工作原理，提高他们的动手能力和实验设计能力。在通信电子电路实验教学中，Proteus可以提供丰富的模拟电路和通信模块，使教学内容更加生动和直观。

1. 基本原理的讲解

在教学开始阶段，可以利用Proteus软件进行基本原理讲解。通过Proteus的原理图绘制功能，演示不同类型的通信电子电路的工作原理，比如调制解调器、天线、接收机等。学生可以通过观察电路的连接和分析电压、电流的变化，更直观地理解电路的工作过程。

2. 系统性能的分析

在教学的实验环节，可以利用Proteus软件进行系统性能的分析。比如利用Proteus的仿真功能，对不同类型的调制解调器进行性能比较，实验不同频率下的调制解调效果。这样可以帮助学生更全面地了解和比较不同通信电子电路的性能。

3. 实际应用的验证

1. 提高教学效果

利用Proteus软件进行虚实结合的通信电子电路实验教学，可以提高教学效果。通过动态的仿真演示和实际的实验操作，可以使学生更好地理解通信电子电路的工作原理和实际应用。

2. 提高学生的创新能力

3. 降低实验成本

利用Proteus软件进行虚实结合的通信电子电路实验教学，可以降低实验成本。相比传统的实验装备和材料，Proteus软件提供的电路元件和模块更加方便和经济，可以满足大规模的实验教学需求。

２　００　２年８月　第２Ｏ卷第３期　西北工业大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ａｕｇ．　２００２　Ｖｏｌ＿２Ｏ　Ｎｏ．３　

第三代移动通信系统部分　

关键技术及仿真结果　

周德锁，王永生　

（西北工业大学电子工程系，陕西西安　７１００７２）　

摘　要：依据２００１年３月ＩＴＵ发布的最新版本Ｒｅｌｅａｓｅ４，论述了我国提出的３Ｇ标准——　

ＴＤ—ＳＣＤＭＡ的体系结构、系统优势、技术特点和发展前景等，重点研究了在ＴＤ—ＳＣＤＭＡ系统中　联合优化使用智能天线和多用户联合检测技术的原理和方法，并在３ＧＰＰ规定的环境下对其进行　了仿真，结果表明所研究的算法满足系统性能要求，并具有良好的工程可实现性。　

关　键　词：移动通信，智能天线，多用户检测，宽带ＣＤＭＡ　中图分类号：ＴＮ９２９．５，ＴＮ９７１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—２７５８（２００２）０３—０４４０—０４　

国际电联（ＩＴＵ）于１９８５年提出了３Ｇ的概念，　并在１９９６年正式定名为国际移动电信系统ＩＭＴ一　２０００，其主要特征是：全球化、多媒体化、综合化、智　

能化、个人化。为了满足这些要求，３Ｇ系统必须要使　用当今最先进的通信理论和技术才能全面实现并满　

足系统的性能要求。本文首先论述了由我国提交的　３Ｇ标准——ＴＤ—ＳＣＤＭＡ的技术特征、系统优势　及技术难点，然后给出了对该系统部分关键技术的　仿真原理和结果。　

１　ＴＤ—ＳＣＤＭＡ系统特征和关键技　

术　

我国提交的ＴＤ—ＳＣＤＭＡＥ１］（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ—　

Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）系统　方案，是一个分时同步码分多址接入系统，集　ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ和ＦＤＭＡ技术优势于一体，且由于　采用了智能天线［２　］（Ｓｍａｒｔ　Ａｎｔｅｎｎａ，ＳＡ）、多用户　

联合检测（Ｊｏｉｎｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ＪＤ）［４　］、同步ＣＤＭＡ、　可变扩频、多时隙和功率控制等先进技术，使其具有　

第6期2021年3月No.6March，2021

0 引言计算机仿真工具对于硬件与系统的设计、可行性分析等都有着重要的意义。光纤通信的发展迅速，光通信系统愈加趋于复杂。层出不穷的器件和复杂的网络结构让光纤系统设计变得困难[1-2]。光纤通信的虚拟仿真工具Optisystem，具有强大的模拟环境，支持自定义器件与快速低成本的设计模型，其本质是通过建造系统模型进行由表及里、从外到内的试验性研究，找出不足并保留优点，以期达到系统模型及其运行的最佳状态[3-4]。本文使用Optisystem工具，对光纤通信系统中的光发送机、光接收机以及波分复用（WDM）系统进行仿真设计，实现直接调制的光发送机系统设计与仿真、基于PIN光电二极管的光接收机系统设计与仿真以及四路复用的单模光纤WDM通信系统设计与仿真。设计完成后在Optisystem中进行仿真模型搭建和运行，观测各处的数据并进行对比分析。1 光纤通信系统总体设计一个完整的光纤通信系统包含光发送机和光接收机两个部分，光发送机的作用是将传输过来的电信号转化成光信号，而光接收机的作用则是将光信号转化成电信号，这个转化的过程简称为“电—光—电效应”，而光纤通信系统正是通过“电—光—电效应”来传输信息的通信系统。在利用Optisystem工具进行光纤通信系统的总体设计之前，考虑到实际应用，进行如下总体设计。（1）光发送机及光接收机调制方式选择不归零码（NRZ）制式。输入的光信号经过NRZ调试之后频谱特性会变得更为紧密，解调更为快速方便，十分容易。（2）光发送机系统选择直接调制。直接调制是直接调制信号电流强度，使输入功率随着电流强度的变化而变化，直接调制方式简单而方便。外调制方式一般适用于更高级的通信系统，故不采纳。（3）光发送机系统选择低通高斯响应滤波器（Low Pass Gauss Filter）。理想低通滤波器可供理论研究的结果趋于完美。但实际应用时，必须考虑理想模型和实际电路之间的差异对结果的影响。（4）为了便于观测整个系统的实时运行状态，需要在NRZ脉冲仪器加入一个示波器，观测未调制前的时域波形，在直接调制元件加入光谱仪、光功率计和光时域观察仪，以获取调制后波形的光谱、功率以及时域波形，加入眼图和误码率分析仪则是为了获取整个系统的分析数据，从而判断其运行状态。（5）WDM系统中，发送端由四路发射器件组成并产生信号，经过复用器接入信道。信道连接解复用器且最后将信号传输到接收端，在系统关键节点接入显示模块，观测数据以此评估所搭建系统的性能。2 系统设计与仿真2.1 光发送机系统设计与仿真光发送机系统的设计流程如下：第一步，随机码发生器生成随机信号序列。第二步，已经生成的信号经过NRZ脉冲将数字信号转化为电信号输入低通高斯滤波器。第三步，高斯滤波器开始处理电信号，将其信号的信噪比增大，得到较为清晰的波形与真实的信号，此时设置截止频率为0.75比特/赫兹。第四步，分路器将路线一分为二，一路信号直接进入MZ（Mach-Zehnder结构）调制器，另一路则是经过信号增益放大进入调制器，同时激光器所发射的光信号也进入其中。为便于采集信号的波形，设置两个示波器，观察波形。第五步，开始在MZ调制器进行信号的调制，即将两路信号合成一路信号，进行信号的调制。同时在调制器后面链接上一个光时域观察仪，获取其调制后的信号波形、图像、啁啾量等试验结果。图1所示为光发送机系统的模型及其仿真模型。系统采用外部直接调制的方式，在Low Pass Gauss Filter、调制器输出、放大器输出模块分布放置示波器1、光频谱分析仪和示波器2，以进行波形数据观察。2.2 光接收机系统设计与仿真光接送机系统的设计流程如下：第一步，随机元序列生成随机数字信号，这里仍然保持默认，不加改动。第二步，新生成的数字信号经过NRZ脉冲将数字信号转化成电信号输出到MZ调制器，同时激光发射器会发出光信号进入MZ调制器。第三步两路信号进入之后合成一路信号进入光衰减器，光衰减器是通过改变其衰减量从而改变光信号的功率，暂且设定其元件参数为0 dB。第四步，经过一个1×2分路器，将光信号输出到下一个器件。第五步，可以观察到两路都需要经过PIN光电二极管和低通贝塞尔滤波器，这里暂时没有设置，其实一路是加入散粒噪声，另一路是加入热噪声。第六步，通过各种观测仪器，比如眼图和示波器观察接收到波形和影响因素，采集数据，进行系统分析和调试。摘 要：将虚拟仿真与光纤通信融合，进行系统的设计、仿真和调试，通过数据分析进行系统优化，大大减少了光纤通信网络规划及工程实施的实际支出。文章利用Optisystem工具进行光纤通信系统的辅助设计，建立光发送机、接收机及波分复用系统的电路模型，进行噪声与信号波形的仿真与分析，以期达到系统的优化。关键词：光纤通信；虚拟仿真；波分复用；Optisystem基于Optisystem的光纤通信系统设计与仿真徐云霞，时 翔*，汤 祺，金维东（常州工学院，江苏 常州 213032)