通信原理 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真分析

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. 目錄 前言 1 1 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)原理 2 1.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK) 2 1.2 二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 5 1.3二進(jìn)制相移鍵控(2PSK) 7 1.4 正交相移鍵控(QPSK) 10 2 Matlab/Simulink介紹 15 2.1 Matlab簡介 15 2.2 Simulink簡介 15 2.1.1 Simulink基本模塊庫 15 2.1.2 Simulink建模仿真的一般過程 17 2.3 Simulink在通信仿真中的應(yīng)用 19 3利用Simulink進(jìn)行模型建立和系統(tǒng)仿真 21 3.1 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真 22 3.1.1 建立模型方框圖 22 3.1.2 參數(shù)設(shè)置 23 3.1.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 24 3.1.4 誤碼率分析 25 3.2 2FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 25 3.2.1 建立模型方框圖 25 3.2.2 參數(shù)設(shè)置 26 3.2.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 29 3.3 2PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 31 3.3.1 建立模型方框圖 31 3.3.2 參數(shù)設(shè)置 31 3.3.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 34 3.4 QPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 35 3.4.1 建立模型方框圖 35 3.4.2 參數(shù)設(shè)置 36 3.4.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 38 總結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 41 . 前言 隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，計算機仿真已經(jīng)成為分析和設(shè)計通信系統(tǒng)的主要工具，在通信系統(tǒng)的研發(fā)和教學(xué)中具有越來越重要的意義。在當(dāng)代社會中，信息的交換日益頻繁，隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展及它們的密切結(jié)合，通信能克服對空間和時間的限制，大量的、遠(yuǎn)距離的信息傳遞和存取已成為可能。展望未來，通信技術(shù)正在向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個人化方向迅速發(fā)展，各種新的電信業(yè)務(wù)也應(yīng)運而生，正沿著信息服務(wù)多種領(lǐng)域廣泛延伸。 Simulink是The MathWorks公司開發(fā)的用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具，常集成于MathWorks公司的另一產(chǎn)品MATLAB中與之配合使用。 Simulink提供了一個交互式的圖形化環(huán)境及可定制模塊庫（Library），可對各種時變系統(tǒng)，例如通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。 本次課設(shè)在深刻理解通信系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，利用MATLAB提供的Simulink建模和仿真原理，做出數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型，分別是ASK、FSK、PSK、QPSK，并且用Simulink來實現(xiàn)通信系統(tǒng)中各個部分的仿真，調(diào)制部分，解調(diào)部分等等，并且整合到一起，設(shè)置不同的參數(shù)，觀察示波器的波形圖并記錄。通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，更深入地掌握數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識。 1 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)原理 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。 圖1-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)?；镜娜N數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。 1.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為 （1-1） 二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型如圖1-2所示。由圖1-2可以看出,2ASK信號的時間波形隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(OOK信號)。二進(jìn)制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖1-3所示,其中圖(a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn)，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)。 對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測法)，其相應(yīng)原理方框圖如圖1-4所示。2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖1-5所示。 圖1-2 2ASK信號時間波形 （a）模擬相乘法 （b）數(shù)字鍵控法 圖1-3 2ASK信號調(diào)制器原理框圖 （a）非相干解調(diào)方式 （b）相干解調(diào)方式 圖1-4 2ASK信號的接收系統(tǒng)組成方框圖 圖1-5 2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形 1.2 二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在2FSK中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化。典型波形如圖1-6所示。 圖1-6 2FSK信號的時間波形 有圖可見，2FSK信號的波形(a)可以分解為波形(b)和波形(c)。也就是說，一個2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK信號的疊加。2FSK信號的表達(dá)式又可簡化為 （1-2） （1-3） （1-4） 二進(jìn)制頻移鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。 圖1-7是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制頻移鍵控信號的原理圖。 圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號控制，在一個碼元Ts期間輸出f1或f2兩個載波之一。 二進(jìn)制頻移鍵控信號的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖1-8所示。其解調(diào)原理是將二進(jìn)制頻移鍵控信號分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號。 圖1-7 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號的原理圖 （a）非相干解調(diào) （b）相干解調(diào) 圖1-8 2FSK信號解調(diào)原理圖 過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如圖1-9所示。二進(jìn)制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而異，通過檢測過零點數(shù)得到頻率的變化。輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波，經(jīng)微分整流波形整形，形成與頻率變化相關(guān)的矩形脈沖波，經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波，便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的基帶數(shù)字信號。 （a）過零檢測法原理圖 （b）各點時間波形 圖1-9 過零檢測法原理圖及各點時間波形 1.3二進(jìn)制相移鍵控(2PSK) 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)信號。通常用已調(diào)信號載波的0和180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的1和0。二進(jìn)制相移鍵控信號的時域表達(dá)式為 （1-5） 由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故2PSK信號可以表述為一個雙極性全占空矩形脈沖序列與一個正弦載波的相乘： （1-6） （1-7） 這里，g(t)是脈寬為Ts的單個矩形脈沖，且 （1-8） 這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對相移方式。二進(jìn)制相移鍵控信號的典型時間波形如圖1-10所示。二進(jìn)制相移鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖1-11所示。其中圖(a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號。2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖1-12所示。2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖1-13所示。當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。 圖1-10 2PSK信號的時間波形 （a）模擬調(diào)試方法 （b）鍵控法 圖1-11 2PSK信號的調(diào)制原理框圖 圖1-12 2PSK的解調(diào)原理框圖 圖1-13 2PSK信號相干解調(diào)時各點時間波形 1.4 正交相移鍵控(QPSK) 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（QPSK）也稱多元調(diào)相或多相制。他利用具有多個相位狀態(tài)的正弦波來代表多組二進(jìn)制信息碼元，即用載波的一個相位對應(yīng)于一組二進(jìn)制信息碼元。如果載波有2k個相位，它可以代表k位二進(jìn)制碼元的不同碼組。 在MPSK信號中，載波相位可?。蛡€可能值： (1-9) 因此MPSK信號可表示為 (1-10) 假定載波頻率ω0是基帶數(shù)字信號的整數(shù)倍 (1-11) 則上式可改寫為 (1-12) 由上式表明，MPSK信號可等效為兩個正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)幅所得已調(diào)波之和。帶寬的產(chǎn)生可按類似于雙邊帶正交調(diào)制信號的方式實現(xiàn)。 串/并變換 相干載波產(chǎn)生 π/2相移 相乘電路 相乘電路 相加電路 單/雙極性變換 單/雙極性變換 圖1-14 QPSK的產(chǎn)生框圖 由于QPSK信號可以看作是兩個正交2PSK信號的疊加，所以用兩路正交的相干載波去解調(diào)，可以很容易地分離這兩路正交的2PSK信號。相干解調(diào)后的兩路并行碼元a和b，經(jīng)過并串變換后，成為串行數(shù)據(jù)輸出。此法是一種正交相平解調(diào)法，又稱極性比較法，原理如圖1-15所示。 圖1-15 QPSK解調(diào)框圖 為了便于分析，可不考慮噪聲的影響。這樣，加到接收機上的信號在符號持續(xù)時間內(nèi)可表示為 (1-13) 假定討論的π/4相移系統(tǒng),那么θn只能取π/4、3π/4、5π/4、7π/4。 根據(jù)π/4移相系統(tǒng)PSK信號的相位配置規(guī)定，抽樣判決器的判決準(zhǔn)則列于表2，當(dāng)判決器按極性判決時，若正抽樣值判為1，負(fù)抽樣判定為0，則可將調(diào)相信號解調(diào)為相應(yīng)的數(shù)字信號。解調(diào)出來的a和b在經(jīng)過并/串變換，就可以還原出原調(diào)制信號。若解調(diào)π/2移相系統(tǒng)的PSK信號，需改變移相網(wǎng)絡(luò)及判決準(zhǔn)則。 表1-1 π/4系統(tǒng)判決器判決準(zhǔn)則 輸入相位 φn cosφn 的極性 sinφn 的極性 判決器輸出 a B 45o 135 o 225 o 315 o + - - + + + - - 1 0 0 1 1 1 0 0 2 Matlab/Simulink介紹 2.1 Matlab簡介 美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實驗室“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。從Matlab誕生開始，由于其高度的集成性及應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。 Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。目前的Matlab版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像VB等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進(jìn)一步受到了科研工作者的歡迎。另外，Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進(jìn)一步拓寬Matlab的應(yīng)用潛力。 2.2 Simulink簡介 Simulink是MATLAB提供的用于對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的工具包。Simulink提供了專門用于顯示輸出信號的模塊，可以在仿真的過程中隨時觀察仿真結(jié)果。同時，通過Simulink的存儲模塊，仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作空間或文件夾中，以供用戶在仿真結(jié)束后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理?；谝陨细鼽c，Simulink作為一種通信的仿真建模工具，廣泛應(yīng)用于通信仿真、數(shù)字信號處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機械控制和虛擬實現(xiàn)等領(lǐng)域中。 作為一款專業(yè)仿真軟件，Simulink具有一下特點： 1. 基于矩陣的數(shù)值計算； 2. 高級編程語言以及可視化的圖形操作界面； 3. 包含各領(lǐng)域的仿真工具箱，使用方便快捷并可以擴展； 4. 豐富的數(shù)據(jù)I/O接口； 5. 提供與其他高級語言的接口； 根據(jù)輸出信號與輸入信號的關(guān)系，Simulink提供3種類型的模塊：連續(xù)模塊、離散模塊和混合模塊。連續(xù)模塊是指輸出信號發(fā)生連續(xù)變化的模塊；離散模塊則是輸出信號固定間隔變化的模塊。對于連續(xù)模塊，Simulink采用積分方式計算輸出信號的數(shù)值。離散模塊的輸出信號在下一個采樣到來之前保持恒定，這個時候，Simulink只需要以一定的間隔計算輸出信號的數(shù)值?；旌夏K是根據(jù)輸入信號的類型來確定信號類型的，它既能產(chǎn)生連續(xù)輸出信號，也能夠產(chǎn)生離散輸出信號。 3調(diào)制與解調(diào)仿真 3.1 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真 3.1.1 建立模型方框圖 2ASK信號的調(diào)制部分由DSP模塊中的Sine wave信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成；2ASK的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對2ASK信號進(jìn)行解調(diào)，相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復(fù)出載波——既同步載波，再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出S(t)信號。Simulink模型圖如圖3-1所示： 圖3-1 2ASK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖 3.1.2 參數(shù)設(shè)置 建立好模型之后，開始設(shè)置各點的參數(shù)，為了更好的恢復(fù)出信源信號，所以在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下： Sin函數(shù)是幅度為1，頻率為10Hz，采樣周期為0.002的雙精度DSP信號。方波信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為1，周期為3，占1比為2/3 下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置： 圖3-2 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖 3.1.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 經(jīng)過上述參數(shù)設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真，示波器顯示的各點的波形圖如圖3-3所示。 自上而下分別是正弦DSP波形、脈沖發(fā)生器波形、脈沖發(fā)生器與正弦DSP信號相乘后波形、以及再次與正弦DSP信號相乘后波形、經(jīng)過低通濾波器后波形、經(jīng)過抽樣判決器后波形，最后一組波形即為還原后波形，雖然有一定誤差，但仍能反映基本波形。 圖3-3 各點的時間波形圖 3.1.4 誤碼率分析 由于在解調(diào)過程中沒有信道和噪聲，所以誤碼率相對較小，一般是由于碼間串?dāng)_或是參數(shù)設(shè)置的問題，由3-1圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為0.3636。 3.2 2FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 3.2.1 建立模型方框圖 2FSK信號的調(diào)試部分由Sine wave信號源、Bernoulli Binary Generator基帶信號源、反相器、相乘器組成；經(jīng)過帶通濾波器與低通濾波器進(jìn)行解調(diào)。Simulink模型圖如圖3-4所示： 圖3-4 2FSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖 3.2.2 參數(shù)設(shè)置 將Bernoulli Binary Generator模塊出現(xiàn)0的概率調(diào)為0.5，取樣時間設(shè)為1，其余參數(shù)不變；載波（Sine Wave Function）的幅度設(shè)置為1，角頻率設(shè)置為20*pi，其余參數(shù)不改變；載波（Sine Wave Function1）的幅度設(shè)置為1，角頻率設(shè)置為4*pi，其余參數(shù)不改變。 將調(diào)制信號進(jìn)行相干解調(diào)，為了無失真地恢復(fù)原始基帶信號，調(diào)制信號需要與相同頻率的載波相乘，先經(jīng)過帶通濾波器去除一定頻率的分量，然后再經(jīng)過包絡(luò)檢波器以及抽樣判決器可得到原始的基帶調(diào)制信號。帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)如圖3-5 所示；帶通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)如圖3-6所示；包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design2）的參數(shù)設(shè)如圖3-7所示；包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design3）的參數(shù)設(shè)如圖3-8所示；抽樣判決器（Quantizing Encode）的參數(shù)設(shè)如圖3-9所示； 圖3-5帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)置 圖3-6 帶通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置 圖3-7 包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design2）的參數(shù)設(shè)置 圖3-8 包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design3）的參數(shù)設(shè)置 圖 3-9 抽樣判決器（Quantizing Encode1）的參數(shù) 3.2.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，圖3-10是2FSK調(diào)制時示波器顯示的各點的波形圖，圖3-11是2FSK解調(diào)時示波器顯示的各點的波形圖。 圖3-10中，自上而下分別是基帶信號波形、正弦載波波形、正弦載波1波形、基帶信號與正弦載波信號相乘后波形、以及取反后與正弦載波1信號相乘后波形、上述兩波形相加后波形。 圖3-11中，自上而下分別是基帶信號波形、只經(jīng)過包絡(luò)檢波器后的波形、解調(diào)后波形。 解調(diào)信號與基帶信號相對比，除了產(chǎn)生延時情況之外，波形大致上與基帶信號相同，延時是不可避免的。 圖3-10 2FSK調(diào)制各點波形圖 圖3-11 2FSK解調(diào)各點波形圖 3.3 2PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 3.3.1 建立模型方框圖 2PSK信號的調(diào)試部分由Sine wave信號源、Bernoulli Binary Generator基帶信號源、碼型變化器、多路選擇器組成；經(jīng)過帶通濾波器與低通濾波器進(jìn)行解調(diào)。Simulink模型圖如圖3-12所示： 圖3-12 2PSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖 3.3.2 參數(shù)設(shè)置 將Bernoulli Binary Generator模塊出現(xiàn)0的概率調(diào)為0.5，取樣時間設(shè)為1，其余參數(shù)不變；載波（Sine Wave Function）的幅度設(shè)置為2，角頻率設(shè)置為8*pi，其余參數(shù)不改變；載波（Sine Wave Function1）的幅度設(shè)置為2，角頻率設(shè)置為8*pi，其余參數(shù)不改變。 碼型變化器（Unipolar to Bipolar Converter）參數(shù)設(shè)置如圖3-13所示；多路選擇器（Switch）參數(shù)設(shè)置如圖3-14所示；帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)置如圖3-15所示；低通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置如圖3-16所示；取樣判決器（Sign）參數(shù)設(shè)置如圖3-17所示； 圖3-13 碼型變化器（Unipolar to Bipolar Converter）的參數(shù)設(shè)置 圖3-14 多路選擇器（Switch）參數(shù)設(shè)置 圖3-15 帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)置 圖3-16 低通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置 圖3-17 取樣判決器（Sign）的參數(shù)設(shè)置 3.3.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，圖3-18是2PSK調(diào)制時示波器顯示的各點的波形圖，圖3-19是2PSK解調(diào)時示波器顯示的各點的波形圖。 圖3-18中，自上而下分別是基帶信號波形、基帶信號經(jīng)碼型變換器后波形、正弦載波波形、經(jīng)多路選擇器后波形。 圖3-19中，自上而下分別是調(diào)制信號加波斯白噪聲后波形、加噪聲后信號與正弦載波相乘后波形、只經(jīng)過包絡(luò)檢波器后的波形、解調(diào)后波形。 圖3-18 2PSK調(diào)制各點波形圖 圖3-19 2PSK解調(diào)各點波形圖 3.4 QPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 3.4.1 建立模型方框圖 QPSK模型主要由信源Random Integer Generater、QPSK調(diào)制器、AWGN信道、QPSK解調(diào)器、信宿模塊組成，并用到信宿模塊Scope以觀察各個階段信號的波形；Error Rate Calculation來計算信號的誤碼率，并通過Display顯示出來。Simulink模型圖如圖3-20所示： 圖3-20 QPSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖 3.4.2 參數(shù)設(shè)置 信源（Random Integer Generater）模塊產(chǎn)生隨機整數(shù)序列0,1,2,3。并將產(chǎn)生的隨機整數(shù)信號傳送至QPSK調(diào)制器。這里要求產(chǎn)生的必須是四進(jìn)制隨機整數(shù)，所以M-ary number設(shè)置為4，具體的參數(shù)設(shè)置如圖3-21所示。 圖3-21信源（Random Integer Generater）模塊參數(shù)設(shè)置 QPSK調(diào)制器（QPSK Modulator Baseband）的主要作用是將信源產(chǎn)生的四進(jìn)制隨機序列進(jìn)行QPSK調(diào)制,使之產(chǎn)生QPSK信號。需要注意QPSK調(diào)制模塊的參數(shù)設(shè)置與解調(diào)模塊的參數(shù)設(shè)置必須一致。輸入數(shù)據(jù)類型為整型，相位偏移設(shè)置為л/2。 QPSK解調(diào)器（QPSK Demodulator Baseband）的主要作用是將經(jīng)過信道的QPSK調(diào)制信道進(jìn)行解調(diào),使之恢復(fù)出原來的輸入信號。QPSK解調(diào)模塊的參數(shù)設(shè)置與調(diào)制模塊的參數(shù)設(shè)置一致。輸入數(shù)據(jù)類型為整型，相位偏移設(shè)置為л/2。 AWGN（AWGN Channel）信道模塊是加性高斯白噪聲信道，可以通過改變該信道的的信噪比，實現(xiàn)在不同的噪聲條件下對解調(diào)性能的測試，從而得出信噪比與誤碼率的關(guān)系。參數(shù)設(shè)置如圖3-22所示。 圖3-22 AWGN（AWGN Channel）信道模塊參數(shù)設(shè)置 3.4.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖 經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，圖3-23是QPSK仿真時示波器顯示的各點的波形圖。圖中，自上而下分別是信源信號的波形、解調(diào)信號的波形、兩者比較信號的波形。 圖3-23 QPSK仿真時各點波形圖 3.4.4 誤碼率分析 隨著系統(tǒng)信噪比的增大，QPSK系統(tǒng)傳輸錯誤的碼元數(shù)也越少，系統(tǒng)的誤碼率也隨之減小，QPSK系統(tǒng)的性能越來越好，越來越有利于信號的準(zhǔn)確傳輸。 由3-20圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為0.09453。 總結(jié) 一周的通信原理課程設(shè)計讓我受益菲淺。在課程設(shè)計即將結(jié)束之時，我對在這一周來的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)這半個月來的收獲與不足。取之長、補之短，期望在今后的學(xué)習(xí)和生活中起到借鑒作用。 一、通過對數(shù)字信號的Simulink建模仿真，使我對數(shù)字鍵控的概念又有了更深的了解，而且也熟悉了Simulink軟件的操作。二、培養(yǎng)了我的動手能力。每個步驟我都親自去做，不放棄每次鍛煉的機會。三、教會了我處理數(shù)據(jù)的能力。實驗就有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)就需要處理，這些數(shù)據(jù)處理的是否得當(dāng)會直接影響實驗成功與否。 在實驗過程中，我感受到了將自己的實驗設(shè)計轉(zhuǎn)化為成果的樂趣，雖然經(jīng)常會有意想不到的問題出現(xiàn)，但通過自己的努力解決問題后的喜悅及成就感真的很棒。 當(dāng)然也使我發(fā)現(xiàn)了自身存在的很多問題，我發(fā)現(xiàn)自己還有許多東西需要學(xué)習(xí)，認(rèn)識到學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的學(xué)習(xí)工作生活中，都要做好準(zhǔn)備，隨時學(xué)習(xí)，時刻注意自身素質(zhì)和能力的全面提高。 在課程設(shè)計的過程中，我得到了老師和同學(xué)們的幫助，在此，要感謝他們對我的幫助和支持。 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信、曹麗娜.通信原理.北京:國防工業(yè)出版社，2006 [2]劉學(xué)勇.詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真.北京:電子工業(yè)出版社，2011 [3]邵玉斌.MATLAB/Simulik通信系統(tǒng)建模與仿真實例分析.北京:清華大學(xué)出版社，2008 [4]張水英，徐偉強.通信原理及MATLAB/Simulink仿真.北京:人民郵電出版社，2012 [5]邵佳，董辰輝. 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