數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真.ppt

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1、第5章　數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真5.1概述5.2信源5.3信源編碼5.4模擬調(diào)制技術(shù)5.5數(shù)字調(diào)制技術(shù)5.6多元調(diào)制仿真5.7差錯控制5.8交織與置亂5.9頻率合成5.10多址技術(shù)5.11信道仿真5.1概述實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)需要完成從信源到信宿的全部功能通常是比較復(fù)雜的。對這個系統(tǒng)做出的任何改動（如改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、改變某個參數(shù)的設(shè)置等）都可能影響到整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)新系統(tǒng)或者對原有的通信系統(tǒng)做出修改或者相關(guān)的研究時，通常要進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后再應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。通過仿真，可以提高研究開發(fā)工作的效

2、率。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛在的問題，優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。與一般的仿真過程類似，在對通信系統(tǒng)實(shí)施仿真之前，首先需要研究通信系統(tǒng)的特性，通過歸納和抽象建立通信系統(tǒng)的仿真模型。MATLAB軟件中通信工具箱中，有著品種齊全、功能完備的模塊。雙擊MATLAB指令窗上面的Simulink工具條，再雙擊CommunicationsBlockset，可以看見如圖5-1所示的模塊庫。它們包括了通信系統(tǒng)中所需要的，也是通信原理教科書上系統(tǒng)介紹的功能（模塊）：CommSources（信源）、SourceCording（信源編碼）、ErrorDetectionandCorrection（檢錯與糾錯）、Modu

3、lation（調(diào)制）、Channels（傳輸信道）、Interleaving（交織）、CommSink（信宿）、RFImpairments（射頻損耗）、Syncronization（同步）等。圖5-1通信工具箱里的功能模塊5.2信源　　在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，一個最簡單的通信系統(tǒng)是由信源、信道、信宿構(gòu)成的。信源是一個重要的部分，它決定了通信系統(tǒng)的信號類型。不同信源構(gòu)成了不同的系統(tǒng)。通常，根據(jù)信號的特點(diǎn)把信源分成了不同的類型。譬如分為數(shù)字信號源和模擬信號源（或離散信號和連續(xù)信號）；根據(jù)信號是否周期出現(xiàn)，把信源信號分為周期信號源和非周期信號源(或分為確定性信號源與隨機(jī)信號源)。本

4、書針對MATLAB中幾種主要的信源進(jìn)行討論。5.2.1鋸齒波信號　　周期信號是指每隔固定的時間間隔，周而復(fù)始重現(xiàn)的信號，可表示為:x(t)=x(t+nT)。鋸齒波信號由RepeatingSequence（重復(fù)序列模塊）產(chǎn)生。該模塊輸出一個預(yù)先確定波形的標(biāo)量信號，使用模塊的Timevalues（時間值）和Outputvalues（輸出值）這兩個參數(shù)，便可得到任意的鋸齒波波形。例如，在默認(rèn)情況下，時間值和輸出值這兩個參數(shù)都設(shè)為［02］，這個默認(rèn)的設(shè)置就確定了一個鋸齒波，在仿真時以每兩秒為間隔重復(fù)出現(xiàn)，最大幅度為2。圖5-2所示是鋸齒波信號產(chǎn)生的仿真框圖，圖中鋸齒波信號由重

5、復(fù)序列模塊產(chǎn)生。表5-1所示為RepeatingSequence（重復(fù)序列模塊）的主要參數(shù)。圖5-3所示為鋸齒波信號的時域和頻域圖。圖5-2鋸齒波信號產(chǎn)生的仿真框圖圖5-3鋸齒波信號的時域圖和頻域圖5.2.2方波信號　　圖5-4所示是方波信號產(chǎn)生的仿真框圖，方波信號由SignalGenerator（信號發(fā)生器）產(chǎn)生，本例中是幅度為1，頻率為1THz的方波。信號發(fā)生器能產(chǎn)生三種不同的波形：正弦波、方波和鋸齒波。信號的參數(shù)可表示為赫茲或者弧度每秒。表5-2所示為SignalGenerator（信號發(fā)生器）的主要參數(shù)。圖5-5所示為方波信號的時域圖和頻域圖。圖5-4方波信號產(chǎn)

6、生的仿真框圖圖5-5方波信號的時域圖和頻域圖5.2.3脈沖信號圖5-6是脈沖信號產(chǎn)生的仿真框圖，方波脈沖信號的產(chǎn)生由BernoulliBinaryGenerator（伯努利二進(jìn)制發(fā)生器）來產(chǎn)生，仿真開始時，模塊送出一個采樣周期為30的隨機(jī)方波信號，在系統(tǒng)仿真模塊中使用了一個upedge（上升沿）模塊來提取信號發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號的上升沿，并且由upedge模塊來激發(fā)zero-orderhold（零階保持器）。圖5-6脈沖信號產(chǎn)生的仿真框圖零階保持器的采樣時間決定了輸出脈沖的脈寬。本例中是15。表5-3所示是BernoulliRandomBinaryGenerator(伯努

7、利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）的主要參數(shù)。圖5-7所示是upedge模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖5-8中波形從下到上表示信號發(fā)生器的方波輸出、upedge模塊的脈沖上升沿輸出和零階保持器輸出的信號。圖5-7upedge模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖5-8脈沖信號的時域圖和頻域圖5.2.4掃頻信號ChirpSignal（掃頻信號模塊）產(chǎn)生一個正弦信號，其頻率隨著時間的變化而線性增長，可以使用這個模塊對系統(tǒng)進(jìn)行分析。　　該模塊的三個參數(shù)即初始頻率、目標(biāo)時間和目標(biāo)時間的頻率決定了模塊的輸出。這些設(shè)置可以是標(biāo)量，也可以是向量。所有的參數(shù)要以向量形