第八講 數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真ppt課件.ppt

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1、第八講數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真8.1概述實際的通信系統(tǒng)需要完成從信源到信宿的全部功能，如果對這個系統(tǒng)做任何改動都可能影響整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。因此，在對原通信系統(tǒng)進(jìn)行修改時，需要進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，在選擇合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，應(yīng)用于實際系統(tǒng)中。CommunicationsBlockset（工具箱）：8.2信源信源決定通信系統(tǒng)的信號類型，不同信源構(gòu)成不同的系統(tǒng)。信源的分類：根據(jù)信號的特點，可分為數(shù)字信號源和模擬信號源；根據(jù)信號是否周期出現(xiàn)，信源信號可分為周期信號源和非周期信號源。下面針對Matlab中的幾種主要的信源進(jìn)行討論。8.2.1

2、鋸齒波信號周期信號：指每隔固定的時間間隔T，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。使用模塊的兩個參數(shù)Timevalues和Outvalues，可以得到任意的鋸齒波波形。鋸齒波信號產(chǎn)生的仿真框圖是連續(xù)時間Sourceblocks，采樣周期為0，產(chǎn)生一個連續(xù)時間信號。鋸齒波信號的時域圖和頻域圖舉例說明8.2.2方波信號方波信號由SignalGenerator（信號發(fā)生器）產(chǎn)生，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。方波信號產(chǎn)生的仿真框圖與零階采樣保持電路的采樣時間

3、參數(shù)設(shè)定相同。方波信號的時域圖和頻域圖舉例說明思考題：由信號發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波信號進(jìn)行仿真。8.2.3脈沖信號脈沖信號由BernoulliBinaryGenerator（伯努利二進(jìn)制發(fā)生器）產(chǎn)生。產(chǎn)生一個采樣周期為30的隨機(jī)方波信號。上升沿模塊提取方波信號的上升沿。零階采樣保持電路的采樣時間決定了輸出脈沖的脈寬。對基于采樣的輸出信號，表示向量元素的周期；對于基于幀的矩陣，表示的周期。關(guān)系操作符模塊對它的兩個輸入實現(xiàn)各種指定的比較。存儲器模塊：將上一仿真時間步的輸入轉(zhuǎn)換為當(dāng)前的輸出，等效于對輸入信號進(jìn)行積分和采樣保持。輸出脈沖的脈寬為15，由采樣保持電路的取樣時間

4、決定。8.2.4掃頻信號由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。例：掃頻信號產(chǎn)生的仿真框圖初始頻率，默認(rèn)值為0.1Hz。目標(biāo)時間：信號頻率達(dá)到Frequencyattargettime的時間，在次之后頻率會按同樣的速率連續(xù)變化，默認(rèn)值100。在目標(biāo)時間時信號達(dá)到的頻率，默認(rèn)值為1。這三個參數(shù)決定了模塊的輸出，可以是標(biāo)量或陣列，所有陣列參數(shù)必須有相同的維數(shù)。掃頻信號的時域圖和頻域圖思考題：掃頻信號仿真時，若設(shè)置信號源初始頻率0.1Hz，目標(biāo)時間100秒，目標(biāo)時間信號頻率為100Hz，仿真運行起始時間0s，結(jié)束時間

5、10s（100s），頻譜儀設(shè)置正確，那么在實驗過程中，能觀測到的最高頻率是多少？8.2.5壓控振蕩器壓控振蕩器（VCO）：輸出信號的頻率隨輸入信號幅度的變化而變化的設(shè)備。工作原理：可以看出：輸出信號y（t）的頻率取決于輸入信號電壓u（t）的大小，因此稱為壓控振蕩器。影響VCO的參數(shù)還有信號幅度Ac、中心振蕩頻率fc、輸入信號靈敏度kc、初始相位φ。（5.1）對式5.1進(jìn)行變換，取輸出相角Δ為對輸出信號的相角Δ微分，得到輸出信號角頻率ω和頻率f分別為：可以看出：VCO輸出信號的頻率f與輸入信號幅度u（t）成正比。因此，通過改變輸入信號的幅度大小就可以準(zhǔn)確地控制輸

6、出信號的頻率。例：做一個壓控振蕩器的仿真。其中，fc＝30kHz，kc＝10kHz/V，u（t）＝0.2V，VCO的振蕩頻率為32kHz。輸出信號的幅度。輸入信號為0時，振蕩器的輸入頻率。輸入信號靈敏度：決定了輸入電壓與輸出電壓信號頻率和振蕩頻率差的比例。壓控振蕩器輸出信號的時域圖和頻域圖U（t）＝0.2Vf＝32kHzU（t）＝2Vf＝50kHz8.3信源編碼如何將信源輸出的信息在接受端的信宿處精確或近似地復(fù)制出來，是通信系統(tǒng)需要解決的根本問題。什么是信源編碼？信源編碼利用信源的統(tǒng)計特性，解除信源的相關(guān)性，去掉信源的冗余信息，從而達(dá)到壓縮信源的信息率，提高通

7、信系統(tǒng)的有效性。因此，信源編碼是產(chǎn)生信源有效數(shù)據(jù)的源頭。對語音信號而言，在傳輸中既可采用模擬調(diào)制，也可采用數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制：直接對語音信號進(jìn)行幅度或頻率調(diào)制，實現(xiàn)簡單。數(shù)字調(diào)制：語音信號先通過量化編碼器，把連續(xù)的語音信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制。接受端通過相反的變換過程，由量化解碼器把數(shù)字序列還原成語音信號。本節(jié)將通過仿真演示如何進(jìn)行信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。8.3.1取樣及取樣定律在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號，首先進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。發(fā)送端先將模擬信號取樣，轉(zhuǎn)換為離散的取樣值，再將取樣值量化為有限的量化值，并經(jīng)過編碼變換成數(shù)字信號，用數(shù)字通信方式傳輸

8、。接收端把接收的數(shù)字信號恢復(fù)成模擬信號