第5章 數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真(1) 5.1 概述 5.2 信源 5.3 信源編碼 5.4 調(diào)制技術(shù)(模擬調(diào)制) 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，這通常是比較復(fù)雜的。對(duì)這個(gè)系統(tǒng)做出的任何改動(dòng)(如改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、改變某個(gè)參數(shù)的設(shè)置等)都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。 在設(shè)計(jì)新系統(tǒng)或者對(duì)原有的通信系統(tǒng)做出修改或者進(jìn)行相關(guān)的研究時(shí)，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(duì)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軟件的通信工具箱中有品種齊全、功能完備的模塊，圖5-1來自Toolbox＼commblks＼commblks＼commlibv2，雙擊MATLAB指令窗上面的Simulink工具條，再雙擊CommunicationsBlockset也可以看見下面的模塊。 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)、CommSinks(信宿)、SourceCoding(信源編碼)、ErrorDetectionandCorrection(檢錯(cuò)與糾錯(cuò))、Interleaving(交織)、Modulation(調(diào)制)、Channels(傳輸信道)、RFImpairments(射頻損耗)、Syncronization(同步)等。 5.2 信源 5.2.1 鋸齒波信號(hào) 周期信號(hào)是指每隔固定的時(shí)間間隔，周而復(fù)始重現(xiàn)的信號(hào)，可表示為：x(t)=x(t+nT)。鋸齒波信號(hào)由RepeatingSequence(重復(fù)序列)模塊產(chǎn)生。該模塊輸出一個(gè)預(yù)先確定波形的標(biāo)量信號(hào)，使用模塊的Timevalues(時(shí)間值)和Outputvalues(輸出值)這兩個(gè)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(shí)間值和輸出值這兩個(gè)參數(shù)都設(shè)為［02］，這個(gè)默認(rèn)的設(shè)置就確定了一個(gè)鋸齒波，在仿真時(shí)以2s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(hào)產(chǎn)生的仿真框圖，圖中，鋸齒波信號(hào)由重復(fù)序列模塊產(chǎn)生。表5-1所示為RepeatingSequence(重復(fù)序列)模塊的主要參數(shù)。圖5-3所示為鋸齒波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖。 零階采樣保持電路及頻譜儀的采樣時(shí)間設(shè)定為1/1.5。 5.2.2 方波信號(hào) 圖5-4所示為方波信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖，方波信號(hào)由SignalGenerator(信號(hào)發(fā)生器)產(chǎn)生，本例中是幅度為1，頻率為1THz的方波。信號(hào)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(hào)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(hào)發(fā)生器)的主要參數(shù)。圖5-5所示為方波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖。 零階采樣保持電路及頻譜儀的采樣時(shí)間設(shè)定為5e-14。 5.2.3脈沖信號(hào) 圖5-6所示是脈沖信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖。方波脈沖信號(hào)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(shí)，模塊送出一個(gè)采樣周期為30的隨機(jī)方波信號(hào)，在系統(tǒng)仿真模塊中使用了一個(gè)upedge(上升沿)模塊來提取信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號(hào)的上升沿，并且由upedge模塊來激發(fā)ZeroOrderHold(零階保持器)，零階保持器的取樣時(shí)間決定了輸出脈沖的脈寬，本例中是15。表5-3所示是BernoulliRandomBinaryGenerator(伯努利二進(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(hào)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(hào)。 5.2.4 掃頻信號(hào) ChirpSignal(掃頻信號(hào))模塊產(chǎn)生一個(gè)正弦信號(hào)，其頻率隨著時(shí)間的變化而線性增長，可以使用這個(gè)模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。 ?該模塊的三個(gè)參數(shù)：初始頻率、目標(biāo)時(shí)間和目標(biāo)時(shí)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)要以向量形式確定下來，就必須有相同的維數(shù)。如果這個(gè)選項(xiàng)被選擇并且參數(shù)是行或者列向量，模塊將輸出一個(gè)向量信號(hào)。圖5-9所示是掃頻信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖。表5-4所示是ChirpSignal(掃頻信號(hào))模塊的主要參數(shù)。 圖5-10所示是掃頻信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖。仿真開始后，可以看到頻譜儀顯示的譜線隨時(shí)間變化而移動(dòng)。從示波器的顯示可以看出，輸出正弦信號(hào)頻率越來越高。 表5-5給出了SpecturmScope(頻譜儀)的主要參數(shù)。

總結(jié)

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