6、律壓擴計算函數(shù)compand( ),格式：out=compand(in, param, V, method) 功能：實現(xiàn),,律或A律壓擴，其中param為,,值，V為峰值。壓擴方式由method指定。,,,(2) 產(chǎn)生量化索引和量化輸出值的函數(shù)quantiz( ) 格式：indx=quantiz(sig, partition) 功能：根據(jù)判斷向量partition，對輸入信號sig產(chǎn)生量化索引indx，indx的長度與sig矢量的長度相同。 (3) 采用訓(xùn)練序列和Lloyd算法優(yōu)化標量算法的函數(shù)lloyds( ) 格式：parition, codebook=lloyds(training_se
7、t, ini_codebook) 功能：用訓(xùn)練集矢量training_set優(yōu)化標量量化參數(shù)partition和碼本codebook。ini_codebook是碼本codebook的初始值。,例6-2 用訓(xùn)練序列和Lloyd算法，對一個正弦信號數(shù)據(jù)進行標量化。 MATLAB程序如下： N=23; %以3比特傳輸信道 t=0:100*pi/20; u=cos(t); p,c=lloyds(u,N); %生成分界點矢量和編碼手冊 index,quant,distor=quantiz(u,p,c); %量化信號 plot(t,u,t,quant,*); 該程序運行結(jié)果如圖6.3所示。,2.預(yù)測量化
8、 根據(jù)過去發(fā)送的信號來估計下一個將要發(fā)送的信號值。 (1) 差分脈沖調(diào)制編碼函數(shù)dpcmenco( ) 格式：indx=dpcmenco(sig, codebook, partition, predictor) 功能：返回DPCM編碼的編碼索引indx。其中參數(shù)sig為輸入信號，predictor為預(yù)測器 傳遞函數(shù)，其形式為0, t1,, tm。 預(yù)測誤差的量化參數(shù)由partition和predictor指定。 (2) 信源編碼中的DPCM解碼函數(shù)dpcmdeco( ) 格式：sig=dpcmdeco(indx, codebook, predictor) 功能：根據(jù)DPCM信號編碼索引in
9、dx進行解碼。predictor為指定的預(yù)測器，codebook為 碼本。,(3) 用訓(xùn)練數(shù)據(jù)優(yōu)化差分脈沖調(diào)制參數(shù)的函數(shù)dpcmopt( ) 格式：predictor=dpcmopt(training_set, ord) 功能：對給定訓(xùn)練集的預(yù)測器進行估計，訓(xùn)練集及其順序由training_set和ord指定，預(yù)測器由predictor輸出。,,例6-3 用訓(xùn)練數(shù)據(jù)優(yōu)化DPCM方法，對一個余弦信號數(shù)據(jù)進行標量化。 MATLAB程序如下： N=23; %以3比特傳輸信道 t=0:100*pi/20; u=cos(t); predictor,codebook,partition=dpcmopt(
10、u,1,N); %優(yōu)化的預(yù)測傳遞函數(shù) index,quant=dpcmenco(u,codebook,partition,predictor); %使用DPCM編碼 sig, equant=dpcmdeco(index, codebook, predictor); %使用DPCM解碼 plot(t,u,t,equant,*); 運行后所得圖形如圖6.4所示。,6.3 差錯控制編/譯碼方法,在通信系統(tǒng)中，差錯控制編/譯碼技術(shù)被廣泛地用于檢查和糾正信息在傳遞過程中發(fā)生的錯誤。在發(fā)送端，差錯控制編碼添加了一定的冗余碼元到信源序列；接收時就利用這些冗余信息來檢測和糾正錯誤。糾錯編碼主要有分
11、組碼和卷積碼兩種類型。 MATLAB通信工具箱提供了一系列函數(shù)用于有限域計算。概率解碼中最常用的是Viterbi解碼，用于卷積碼解碼。常用的糾錯編碼方法包括線性分組碼、海明碼、循環(huán)碼、BCH碼、Reed-Solomon碼和卷積碼。,1. 糾錯編碼函數(shù)encode( )及譯碼函數(shù)decode( ) 格式：code=encode(msg, N, K, method, opt) 功能：用method指的方法完成糾錯編碼。其中msg代表信息碼元；method是允許的編碼方法，包括hamming 、linear等， opt是一個可選擇的優(yōu)化參數(shù)。 格式：msg=decode(code,n,k,metho
12、d) 功能：用指定的method方式進行譯碼。為了正確地復(fù)制出信源序列，編碼和譯碼的調(diào)用方式必須相同。,,2. 卷積糾錯編碼函數(shù)convenc( ) 格式：code=convenc(msg, trellis) 功能：利用poly2trellis函數(shù)定義的格形trellis 結(jié)構(gòu)，對二進制矢量信息msg進行卷積 編碼。編碼器的初始狀態(tài)為零狀態(tài)。,3. 將卷積編碼多項式轉(zhuǎn)換成格形(trellis)結(jié)構(gòu)函數(shù)poly2trellis( ) 格式：trellis = poly2trellis(constrainlength, codegenerator) 功能：將前向反饋卷積編碼器的多項式轉(zhuǎn)換成一格形(
13、trellis)結(jié)構(gòu)。,4. 利用Viterbi 算法譯卷積碼函數(shù)vitdec( ) 格式：decoded = vitdec(code,trellis,tblen,opmode,dectype) 功能：利用Viterbi 算法譯卷積碼。Code為poly2trellis函數(shù)或istrellis函數(shù)定義的格形 trellis結(jié)構(gòu)的卷積碼。參數(shù)tblen 取正整數(shù)，表示記憶(traceback)深度。參數(shù)opmode 代表解碼操作模型。,,,例6-6 利用vitdec函數(shù)對一個信號進行卷積碼譯碼的例子。 MATLAB程序如下： t = poly2trellis(3 3,4 5 7;7 4 2)
14、; k = log2(t.numInputSymbols); msg = 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1; code = convenc(msg,t); tblen = 3; d1=vitdec(code,t,tblen,cont,hard); d m p in = vitdec(code,t,tblen,cont,hard); 該程序運行結(jié)結(jié)果：d1與d相同；d為信息msg的延遲結(jié)果, d(tblen*k+1:end)與 msg(1:end-tblen*k)相同。,6.4 模擬調(diào)制與解調(diào),根據(jù)調(diào)制信號的不同，可將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制的輸入信號為
15、連續(xù)變化的模擬量，數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號是離散的數(shù)字量。在對調(diào)制進行仿真模擬有帶通的和基帶的兩種選擇。帶通仿真的載波信號包含于傳輸模型中。由于載波信號的頻率遠高于輸入信號，根據(jù)抽樣定理，抽樣頻率必須至少大于兩倍的載波頻率才能正確地恢復(fù)信號，因此對高頻信號的模擬仿真效率低、速度慢。為了加速模擬仿真，一般使用基帶仿真，也稱為低通對等方法?；鶐Х抡媸褂脦ㄐ盘柕膹?fù)包絡(luò)。,6.4.1帶通模擬調(diào)制與解調(diào),模擬調(diào)制通常分為：幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)。幅度調(diào)制又可分為常規(guī)幅度調(diào)制(AM)、抑制雙邊帶幅度調(diào)制(DSB-AM)、抑制單邊帶幅度調(diào)制(SSB-AM)和正交幅度調(diào)制(QAM)等
16、。解調(diào)就是從調(diào)制信號中提取消息信號。解調(diào)過程與利用何種解調(diào)方式有關(guān)。在模擬調(diào)制的仿真中包含兩個頻率：載波頻率 fc和仿真的采樣頻率 fs。,,,1雙邊幅度調(diào)制(DSB-AM)與解調(diào) 在DSB-AM中，已調(diào)信號的時域表示如下式：,,,其中m(t)是消息信號，,,為載波，,,是載波的頻率(單位赫茲Hz)，,,是初始相位。,,對u(t) 作傅立葉變換，即可得到信號的頻域表示：,傳輸帶寬BT 是消息信號帶寬的兩倍，即：,DSB-AM調(diào)制信號的解調(diào)過程如圖6.7所示，調(diào)制信號與接收機本地振蕩器所產(chǎn)生的正弦信號相乘可得混頻器輸出：,,圖6.7 DSB-AM調(diào)制信號的解調(diào),然后利用低通濾波器對低通分量進行濾
17、波即可恢復(fù)被調(diào)信號。,圖6.5 信號調(diào)制前后比較,圖6.6 DSB-AM調(diào)幅前后頻譜,圖6.9未調(diào)制信號、解調(diào)信號及其相應(yīng)的頻譜比較,,,2單邊幅度調(diào)(SSB-AM)與解調(diào) 去掉DSB-AM的一邊就得到SSB-AM。依據(jù)所保留的邊帶是上邊，還是下邊，可以分為USSA和LSSB兩種不同的方式，此時信號的時域表示為：,,在頻域表示為：,,,其中,,的希爾特變換，定義為,,, 在頻域中為：,是,,,單邊SSB幅度調(diào)制占有DSB-AM的一半的帶寬，即等于信號帶寬：,,,SSB-AM調(diào)制信號的解調(diào)過程基本上與DSB-AM調(diào)制信號的解調(diào)過程是相同的，即調(diào)制信號與本地振蕩器的輸出進行混頻得：,,,然后利用低
18、通濾波器對低通分量進行濾波即可恢復(fù)被調(diào)信號。,圖6.11 上、下邊帶調(diào)制信號頻譜,圖6.10 上、下邊帶調(diào)制信號,圖6.12未調(diào)制信號、解調(diào)信號及其相應(yīng)的頻譜比較,,,這里a是調(diào)制指數(shù)，,,是經(jīng)過歸一化處理的消息信號。,在常規(guī)AM中，調(diào)制信號的時域表示為：,,,,,,,,,,,,3. 常規(guī)幅度調(diào)制(AM) 常規(guī)幅度調(diào)制(AM)在很多方面與雙邊幅度調(diào)制類型。不同的是，用,,對u(t)作傅里葉變換，即可得到信號的頻域表示：,,常規(guī)幅度調(diào)制(AM)信號的解調(diào)，可采用包絡(luò)檢波器來實現(xiàn)。包絡(luò)檢波器可得到AM調(diào)制信號的包絡(luò)為： 式中mn(t)與被調(diào)信號m(t)成比例，1對應(yīng)于可由直流電路分離出來的載波
19、分量。,圖6.13 常規(guī)幅度調(diào)制信號,圖6.14 常規(guī)幅度調(diào)制信號頻譜,圖6.15 常規(guī)幅度調(diào)制信號,4正交幅度調(diào)制 正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制信號為：,,其中mI(t)為同相信號，mQ(t)為正交信號，fc是載波頻率(單位赫茲Hz)， 是初始相位。正交幅度調(diào)制過程如圖6.16所示。對應(yīng)的解調(diào)過程如圖6.17所示。,,圖6.16 正交幅度調(diào)制框圖,圖6.17 正交幅度調(diào)制的解調(diào)框圖,,5頻率調(diào)制 頻率調(diào)制亦稱為等振幅調(diào)制。在頻率調(diào)制過程中，輸入信號控制載波的頻率，使已調(diào)信號u(t)的頻率按輸入信號的規(guī)律變化。調(diào)制公式為：,,其中u(t)是調(diào)制后的信號，fc是載波的頻率(單位赫茲Hz)， 是
20、初始相位， 是瞬時相位，隨著輸入信號的振幅變化。 的計算公式為：,,其中 為比例常數(shù)。,,頻率調(diào)制的解調(diào)過程使用鎖相環(huán)方法，如圖6.18所示。,圖6.18 FM解調(diào)框圖,,其中 為比例常數(shù)，稱為調(diào)制器的靈敏度。相位調(diào)制的解調(diào)過程如圖6.19所示。,6相位調(diào)制 相位調(diào)制則是利用輸入信號m(t)控制已調(diào)信號u(t)的相位，控制規(guī)律為：,其中u(t)是調(diào)制后的信號，fc是載波的頻率(單位赫茲Hz)， 是初始相位， 是瞬時相位，隨著輸入信號的振幅變化。 的計算公式為：,,圖6.19 PM解調(diào)框圖,7帶通模擬調(diào)制/解調(diào)函數(shù) (1) 帶通模擬調(diào)制函數(shù)amod( ) 格式：y=amod(x,Fc,
21、Fs,method) 功能：用載波為Fc(Hz)的信號來調(diào)制模擬信號x，采樣頻率為Fs(Hz)，F(xiàn)c Fs。變量Fs可以是標量也可以為一個二維的矢量。二維矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為調(diào)制載波的初相，初相以弧度表示，默認值為0。根據(jù)采樣定理，采樣頻率必須大于或等于調(diào)制信號最高頻率的兩倍。字符串變量method指定所用的調(diào)制方式，見表6.4。,(2) 帶通模擬解調(diào)函數(shù)ademod( ) 格式：z=ademod(y,Fc,Fs,method...) 功能：對載波為Fc的調(diào)制信號y進行解，采樣頻率Fs，F(xiàn)cFs。它是amod函數(shù)的逆過程，amod與ademod選擇的調(diào)制方式必須相同，否則不容易
22、正確復(fù)制出源信號。該函數(shù)在解調(diào)中用到一個低通濾波器，低通濾波器傳輸函數(shù)的分子、分母由輸入?yún)?shù)num、den指定，低通濾波器的采樣時間等于1/Fs。當num=0或缺省時，函數(shù)使用一個默認的巴特沃斯低通濾波器，可由num,den=butter(5,Fc*2/Fs)生成。字符串變量method指定所用的調(diào)制方式， 見表6.4。,例6-13 使用MATLAB對一信號進行正交幅度調(diào)制。 MATLAB程序如下： Fs=100; %采樣頻率 Fc=15; %載波頻率 t=0:0.025:2; %采樣時間 x=sin(pi*t,2*pi*t); %信號 y=amo
23、d(x,Fc,Fs,qam); %正交幅度調(diào)制 z=ademod(y,Fc,Fs,qam); %正交幅度解調(diào) plot(t,x(:,1),-,t,z(:,1),--) %繪制調(diào)制信號 hold; plot(t,x(:,2),-o,t,z(:,2),--*) %繪制調(diào)制信號 程序運行得到的信號和解調(diào)信號的波形如圖6.20所示。,,6.4.2 基帶模擬調(diào)制/解調(diào),,基帶仿真，也稱低通對等方法，使用帶通信號的復(fù)包絡(luò)作為輸入信號。設(shè)B為原始信號帶寬，基帶仿真要求仿真抽樣率大于或等于2B ，而一般的有 B<
24、分別是載波信號的頻率和相位。利用z(t)的估值可以恢復(fù)信號u(t), 相干解調(diào) 接收信號z(t)的同相和正交分量為：, 非相干解調(diào) 非相干解調(diào)可以應(yīng)用于 DSB-SC AM 、 DSB-TC AM 、 FM 和 PM 。對于AM調(diào)制， 非相干解調(diào)可以使用包絡(luò)檢測法。,,圖6.23 基帶調(diào)制/解調(diào),,,1基帶模擬調(diào)制函數(shù)amodce( ) 格式：y=amodce(x,Fs,method,) 功能：對輸入信號x進行調(diào)制，輸出復(fù)包絡(luò)信號。輸入輸出的采樣頻率為Fs(Hz)。輸出y為一個復(fù)矩陣。Fs可以是標量也可以為二維的矢量。二維矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為載波信號的初相，初相以弧度表示，默
25、認值為0。字符串變量method指定所用的調(diào)制方式，見表6.3。,2基帶模擬解調(diào)函數(shù)ademodce( ) 格式：z =ademodce(y,Fs,method) 功能：對接收的復(fù)包絡(luò)信號y進行解調(diào)，y的采樣頻率為Fs(Hz)。Fs可為標量也可以為二維矢量。矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為調(diào)制載波的初相，初相為弧度表示，且默認值為 0。采樣頻率必須與調(diào)制中所用的采樣頻率一致，但初相可以不一致。 函數(shù)在解調(diào)中可使用低通濾波器，低通濾波器傳輸函數(shù)的分子、分母分別由輸入?yún)?shù)num和den指定,低通濾波器的采樣時間為1/Fs 秒。當num=0或缺省時，該函數(shù)將不使用低通濾波器。字符串變量meth
26、od指定所用的調(diào)制方式， 見表6.3。 。,例6-15 利用MATLAB對一信號進行基帶調(diào)制解調(diào)。 MATLAB程序如下： Fs=100; %信號采樣頻率 t=0:1/Fs:5; %信號采樣時間 x=sin(2*pi*t),.5*cos(5*pi*t),sawtooth(4*t); %輸入信號原 y=amodce(x,Fs,fm); %調(diào)制 z=ademodce(y,Fs,fm); %解調(diào) subplot(2,1,1);plot(x); %繪制源信號 subplot(2,1,2);plot(z); %繪制調(diào)制解調(diào)
27、后的信號 程序運行得到的信號源和解調(diào)信號的波形如圖6.24所示。,,6.5 數(shù)字調(diào)制與解調(diào),1M元幅度鍵控調(diào)制(M-ASK) M元幅度鍵控調(diào)制包含兩部分，M-ASK映射和模擬幅度調(diào)制。M-ASK映射將輸入的 數(shù)字碼符映射到區(qū)間-x, x，數(shù)字碼符取值范圍是 0, M-1區(qū)間內(nèi)的整數(shù)。輸出信號 的幅值分別為-x, x的M-1等分點。,按數(shù)字調(diào)制的方法分類可以分為多進制幅度鍵控 (M-ASK)、正交幅度鍵控(QASK)、多進制頻率鍵控(M-FSK)以及多進制相位鍵控(M-PSK)。數(shù)字調(diào)制包括數(shù)模轉(zhuǎn)換和模擬調(diào)制兩部分，如圖6.25所示。,,圖6.25數(shù)字調(diào)制過程,,,3M 元頻率鍵控調(diào)制(M-FS
28、K) M 元頻率鍵控調(diào)制是通過使用輸入信號控制輸出信號的頻率來實現(xiàn)對數(shù)字信號的調(diào)制。M-FSK調(diào)制過程分成兩部分，即映射和模擬調(diào)制。映射過程將輸入信號反映成載波頻率變化，模擬調(diào)制即FM。M-FSK的解調(diào)有兩種方法，即相干法和非相干法。相干方法要求事先知道已調(diào)信號的相位，而非相干方法則不要求相位信息 , 它可以在解調(diào)過程中恢復(fù)已調(diào)信號的相位信息。,2M元正交鍵控調(diào)制(M-QASK) M-QASK是數(shù)字調(diào)制使用得最多的一種方法。它一般將輸入的數(shù)字碼符映射成為同相和正交的兩個獨立分量，然后用模擬QAM法對它們進行調(diào)制；在接收方，接收的信號被解調(diào)為同相和正交信號，從它們映射過程中恢復(fù)原始信號。有許
29、多種方法可將輸入信號映射成同相和正交分量。通信工具箱為M-QASK提供三種方案，即平面直角點集、圓點集和用戶定義任意點集。,4M-元相位鍵控調(diào)制(M-PSK) M-PSK通過改變已調(diào)信號的相位信息來實現(xiàn)對數(shù)字信號的調(diào)制。M-PSK設(shè)置不同的初 相移位以區(qū)別不同的數(shù)字碼符。M-PSK調(diào)制器輸入信號的取值區(qū)間0, M-1，數(shù)字 i對應(yīng)的相位位移為,,6.5.1 帶通數(shù)字調(diào)制/解調(diào),1. 數(shù)字帶通調(diào)制函數(shù)dmod( ) 格式：y=dmod(x, Fc, Fd, Fs, method ) 功能：用頻率為Fc(Hz)的載波去調(diào)制數(shù)字信號，然后再輸出采樣頻率為Fs(Hz)的仿真已調(diào)信號，F(xiàn)s/Fd 必須是
30、一個正整數(shù)。當輸入x是一個矩陣時，x中每列做不相關(guān)處理，輸出矩陣y的行數(shù)是Fs/Fd(x的行數(shù))。若變量Fs是一個兩維矢量。當它為矢量時，第一個元素是采樣頻率，第二個元素是調(diào)制載波信號的初相(弧度)，且默認值為0。要求FsFcFd。method 為調(diào)制方法，見表6.6。,2數(shù)字帶通解調(diào)函數(shù)ddemod( ) 格式：z=ddemod(y, Fc, Fd, Fs, method ) 功能：解調(diào)載波為Fc(Hz)的數(shù)字調(diào)制信號y，其抽樣頻率為Fd(Hz)，計算抽樣頻率為Fs(Hz)。該函數(shù)為dmod的逆過程，對頻率與函數(shù)為dmod 中求要相同。當Fd為一個二維矢量時，F(xiàn)d中的第二個值即為輸出抽樣點的
31、時間偏移量(必須是整數(shù)，默認為0)。該函數(shù)測出接收碼到編碼中所有可能的碼的距離，然后以離接收碼最近的碼作為輸出數(shù)字碼。除method =msk和method =fsk解調(diào)外，該函數(shù)可使用一個指定的低通濾波器，該濾波器的傳輸函數(shù)由分子num和分母den指定，濾波器的抽樣時間為1/Fs，缺省濾波器時，在解調(diào)時無積分器。,,,(a) 調(diào)制解調(diào)前后的信號,(b)星座圖,圖6.2716-QASK調(diào)制,例6-16 利用MATLAB進行帶通數(shù)字調(diào)制解調(diào)M元正交幅度鍵控調(diào)制。,6.5.2 基帶數(shù)字調(diào)制/解調(diào) 1基帶數(shù)字調(diào)制函數(shù)dmodce( ) 格式：y=dmodce(x, Fd, Fs, method, )
32、 功能：調(diào)制一個帶復(fù)包絡(luò)的數(shù)字信號，主要用于基帶數(shù)字調(diào)制。輸出y為復(fù)數(shù)，其采樣頻率為Fs，輸入x的采樣頻率為Fd，F(xiàn)s/Fd必須是一個正整數(shù)。當輸入x是一個矩陣時，x中每列是相互獨立的，輸出矩陣y的行數(shù)是Fs/Fd*x的行數(shù)。當變量Fs為兩維矢量，矢量中第一個值是抽樣頻率，第二個值是調(diào)制載波的初始相位(弧度)，默認值為0。method 為調(diào)制方法，見表6.6。,2數(shù)字基帶解調(diào)函數(shù)ddemodce( ) 格式：z=ddemodce(y,Fd,Fs,method) 功能：解調(diào)數(shù)字基帶調(diào)制信號y，其抽樣頻率為Fd (Hz), 計算抽樣頻率為Fs(Hz)。Fs/Fd必須為正整數(shù)，變量Fd可以是一個標量
33、或兩維矢量，矢量中第一個值是抽樣頻，第二個值為抽樣時間偏移量(必須為整數(shù))，默認值為0。,3AWGN信道函數(shù)awgn 格式：y=awgn(x,snr) 功能：向功率為0dB的信號x添加高斯白噪聲，輸出信號y的信噪比SNR為參數(shù)snr (單位dB)。如果信號x為復(fù)信號，該函數(shù)添加復(fù)高斯白噪聲。,,例6-17 利用MATLAB對信號進行基帶數(shù)字調(diào)制解調(diào)。 MATLAB程序如下： M=4; %設(shè)置M的數(shù)目 Fd=1; %信號采樣速率 Fs=32; %采樣頻率 SNRperBit=5; %信噪比 adjSNR=SNRperBit-10*log
34、10(Fs/Fd)+10*log10(log2(M)); x=randint(5000,1,M); %源信號 %正交FSK調(diào)制 tone=0.5; %頻隙間隙f=Fd/2 randn(state,1945724); %設(shè)置RANDN產(chǎn)生器的狀態(tài) w1=dmodce(x,Fd,Fs,fsk,M,tone); %調(diào)制 y1=awgn(w1,adjSNR,measured,,dB); % 對調(diào)制信號添加噪聲 z1=ddemodce(y1,Fd,Fs,fsk,M,tone);%調(diào)制 ser1=symerr(x,z1) %輸出符號誤差率 %非正交FSK調(diào)制 tone=0.25;
35、randn(state,1945724); %設(shè)置RANDN產(chǎn)生器的狀態(tài) w2=dmodce(x,Fd,Fs,fsk,M,tone); %調(diào)制 y2=awgn(w2,adjSNR,measured,,dB); % 對調(diào)制信號添加噪聲 z2=ddemodce(y2,Fd,Fs,fsk,M,tone); %解調(diào) ser2=symerr(x,z2) %輸出符號誤差率,6.6 通信系統(tǒng)的性能仿真,6.6.1通信系統(tǒng)的誤碼率仿真 通信系統(tǒng)誤碼率的大小是衡量通信系統(tǒng)性能的好壞。無論是仿真帶通系統(tǒng)還是基帶通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)模型的誤碼率的計算過程主要由設(shè)置相關(guān)參數(shù)、創(chuàng)建
36、信號及信源編碼、調(diào)制、對調(diào)制信號添加高斯噪聲、解調(diào)、計算系統(tǒng)的誤碼率等步驟組成。,6.6.2 誤碼率仿真界面 MATLAB提供了一種有效的分析誤碼率的工具誤碼率仿真界面，它可用來計算和比較不同調(diào)制方式、不同差錯控制編碼方式和不同信道噪聲模型條件下的通信系統(tǒng)的誤碼率。 在MATLAB命令窗中輸入命令： commgui 即可打開一個圖形用戶界面窗口誤碼率仿真界面。誤碼率仿真界面包含了通信系統(tǒng)中信號處理的全部過程：信號源信號的生成；信號經(jīng)過差錯控制編碼和調(diào)制后發(fā)送；疊加在信道噪聲后送到接收設(shè)備；經(jīng)過解調(diào)和解碼恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)、進行誤碼率的計算過程等。,圖6.29 誤碼率仿真窗口,誤碼率仿真窗
37、口上半部分功能區(qū)域，分為以下四個部分： Source（信號源）； Err-Ctr-Code（差錯控制編碼）； Modulation（信號調(diào)制編碼）； Channel（信道）。,6.6.3 眼圖/散射圖 1眼圖 在研究數(shù)字傳輸碼間干擾及其它信道噪聲的時候，眼圖是一個很方便的工具。眼圖是一個接收信號相對于時間的關(guān)系曲線。當?shù)竭_x軸的時間上限時，信號回到時間初始點，這樣便產(chǎn)生了一幅重疊畫。產(chǎn)生眼圖的常用方法是使用示波器，將示波器的掃描頻率設(shè)為1/T，其中T是信號周期。 格式：eyediagram(x, N) 功能：繪制信號x的眼圖，該信號在一個掃描周期中有N個抽樣點。N必須大于1。,,圖6
38、.31 眼圖(無偏移),例6-22 試繪制QASK調(diào)制信號的眼圖。,2散射圖 散射圖與眼圖密切相關(guān)。散射圖記錄了在給定判決點處信號的值。在MATLAB通信工具箱中也提供了一條專用函數(shù)命令scatterplot來繪制散射圖。 格式：scatterplot(x, N) 功能：根據(jù)指定的參數(shù)N繪制信號x的散射圖。x可為實向量，也可為復(fù)數(shù)向量，或只有兩列的矩陣，第一為信號的實部，第二列為信號的虛部。繪制x中的第N點時從第一個值開始，默認值N=1。,圖6.32 散步圖,例6-23 試制散QASK調(diào)制信號的繪射圖。,6.7擴頻通信系統(tǒng)的性能仿真,圖6.33 數(shù)字擴頻通信系統(tǒng)基本框圖,為了正確進行信號的擴頻
39、解擴處理，必須使接收機的本地 PN 序列與接收信號中所包含的PN 序列建立時間同步。擴頻通信系統(tǒng)按其工作方式的不同可分為下列幾種：直接序列擴展頻譜系統(tǒng)、跳頻擴頻系統(tǒng)、跳時擴頻系統(tǒng)、混合式。只討論兩種基本的擴頻系統(tǒng)的仿真：直接擴頻(DS)和跳頻(FH)系統(tǒng)。,6.7.1直接序列擴頻(DS-SS)系統(tǒng),如果假設(shè)采用BPSK 方式發(fā)送二進制信息序列的擴頻通信。設(shè)信息速率為 R bit/s，碼元間隔為Tb=1/Rs傳輸信道的有效帶寬為Bc (Hz)(BcR )，在調(diào)制器中, 信息序列的帶寬擴展為W= Bc ， 載波相位以每秒W次的速率按偽隨機序列發(fā)生器序列改變載波相位，即是直接序列擴頻。,,,,,,,
40、,,,,,,,,,,,,,圖6.34 二進制信息序列的擴頻通信,圖6.36 直擴信號抑制正弦干擾效果圖,例6-24 利用MATALB仿真演示直擴信號抑制正弦干擾的效果。,6.7.2 跳頻擴頻系統(tǒng)(FH-SS) 跳頻擴頻系統(tǒng)將傳輸?shù)膸扺分為很多互不重疊的頻率點，按照信號時間間隔在一個或多個頻率點上發(fā)送信號，根據(jù)偽隨機發(fā)生器的輸出，傳輸?shù)男盘栠x擇相應(yīng)的頻率點。即載波的頻率在“跳變”，“跳變”的規(guī)則由偽隨機序列決定。跳頻系統(tǒng)發(fā)射和接收部分框圖如圖6.38所示，跳頻系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式可選擇BFSK或MFSK。,,,,,,圖6.38 跳頻系統(tǒng)發(fā)射和接收部分框圖,圖6.39 BFSK/FH系統(tǒng)仿真框圖,例6-25 采用非相干解調(diào)，平方律判決器(即包絡(luò)判決器)，利用MATLAB仿真FSK/FH系統(tǒng)在最嚴重的部分邊帶干擾下的性能。,
通信系統(tǒng)MATLAB仿真.ppt
