通信系统仿真

通信系统仿真
通信系统仿真

题目基于SIMULINK的通信系统仿真

摘要

在模拟通信系统中,由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号,模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道,最终解调还原成电信号;在数字传输系统中,数字信号对高频载波进行调制,变为频带信号,通过信道传输,在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。

本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用,利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握,完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调,以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究,然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出,观察效果,最终对设计结论进行总结。

关键词通信系统调制 SIMULINK

I

目录

1. 前言 (1)

1.1选题的意义和目的 (1)

1.2通信系统及其仿真技术 (2)

3. 现代通信系统的介绍 (3)

3.1通信系统的一般模型 (3)

3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (3)

3.2.1 模拟通信系统模型 (3)

3.2.2 数字通信系统模型 (4)

3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (5)

4. 通信系统的仿真原理及框图 (8)

4.1模拟通信系统的仿真原理 (8)

4.1.1 DSB信号的调制解调原理 ....................... 错误!未定义书签。

4.2数字通信系统的仿真原理 (9)

4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (9)

5. 通信系统仿真结果及分析 (11)

5.1模拟通信系统结果分析 (11)

5.1.1 DSB模拟通信系统 (11)

5.2仿真结果框图 (11)

5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 ......................... 错误!未定义书签。

5.3数字通信系统结果分析 (12)

5.3.1 ASK数字通信系统 (13)

5.4仿真结果框图 (13)

5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (13)

III

1. 前言

1.1 选题的意义和目的

随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。计算机仿真是衡量系统性能的工具,它通过构建模型运行结果来分析实物系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真,可以降低新系统失败的可能性,消除系统中潜在的瓶颈,优化系统的整体性能。因此,仿真是通信系统研究和工程建设中不可缺少的环节。仿真也称模拟,在本质上,系统的计算机仿真就是根据实际的物理系统的运行原理建立相应的数学描述并进行计算机数值求解。根据实际的目标问题提出相应的数学描述,通常可以表达为一系列数学方程以及一系列边界条件。把系统的数学描述称为系统的仿真模型。用计算机语言重新表达的数学模型称为系统的计算机仿真模型。对用户而言,使用仿真软件的平台不同,所建立的计算机仿真模型形式也不同,可以是字符形式的一系列程序代码,也可以是图形化的一些列一组信号流程图、系统方框图或者状态转移图。在当代社会中,信息的交换日益频繁,随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合,通信能克服对空间和时间的限制,大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。展望未来,通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展,各种新的电信业务也应运而生,正沿着信息服务多种领域广泛延伸。

Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的,本文对通信系统中的一些重要环节,如数字信号的调制解调,模拟信号的数字化传输等有着深入的研究学习。本文在深刻理解通信系统理论的基础上,利用MATLAB提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块,对通信系统中的典型信号进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示。通过系统的仿真与分析可以看出Simulink在系统建模和仿真中

的巨大优势,是学习、研究和设计通信系统强有力的工具。

1.2 国内外研究现状

在国外通信技术的发展中,通信系统的仿真技术是一个技术重点。着重关注模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及抗噪声性能,并在MATLAB软件平台上仿真实现几种常见的调制方式。最常用最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。利用MATLAB对模拟调制系统进行仿真,将结合MATALB模块和Simulink工具箱的实现,并对仿真结果进行分析,从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识。

通信系统的一般模型实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对点通信为例,通信系统的组成(通常也称为一般模型)。利用系统仿真可以迅速构建一个通信系统模型,为通信和信号处理系统的设计和分析提供一个便捷,高效且精准的评估平台。可以将软件模型和硬件原型输出的数据以及从真实系统的信号相互结合起来,从而使设计过程和评估过程统一起来,协同工作,使得设计中的错误得以及时的修正,最终使得设计结果与实际系统的运行环境相吻合,保证后期产品化过程的顺利进行。

在我国,现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。如此要求只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。利用系统建模和软件仿真技术,几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估,而且模型无需针对解析分析简化,因此评价结果更加精准,更接近实际的运行情况。,随着超大规模集成电路工艺的成熟以及计算机和数字信号处理技术的充分发展,数字通信发展迅速,大多数的模拟通信系统已被数字通信系统所取代。尽管在未来的一段时间内数字通信系统还不能完全取代模拟通信系统那个,但通信朝着数字化方向发展是不会改变的,这是有数字通信和模拟通信自身的特点所决定的。从宏观看,世界通信方式,仍以电话为主,在电话通信中,则以程控交换和移动电话发展最快。目前模拟通信系统还在使用,但由于人们对各种通信业务的需求迅速增加,数字通信正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展,最终必将取代模拟通信。从中我们可以看出通信在我们生活中的重要,它给我们带来了各种各样的消息,如果有一天它消失了,我不敢想象世界会变成怎样。

3.现代通信系统的介绍

3.1 通信系统的一般模型

通信就是克服距离上的障碍,从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的,是信息的物理表现,例如,语音、文字、数据、图形和图象等都是消息(Message)。消息有模拟消息(如语音、图象等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。所以,信号(Signal)是传输消息的手段,信号是消息的物质载体。

通信的目的是传递消息,但对受信者有用的是消息中包含的有效内容,也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的,而信息是抽象的、本质的,且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。

通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ,它的一般模型如图3-1。

图 3-1 通信系统一般模型

3.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型

3.2.1 模拟通信系统模型

在模拟通信系统中,信源(信息源,也称发终端)的作用是把待传输的消息转换成原始电信号,如电话系统中电话机可看成是信源。信源输出的信号称为基带信号。所谓基带信号是指没有经过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号,其特点是信号频谱从零频附近开始,具有低通形式。根据原始电信号的特征,基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号,相应地,信源也分为数字信源和模拟信源。发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的原始电信号(基带信号)变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的,在需要频谱搬移的场合,调制是最常见的变换方式;对传输数

字信号来说,发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。信道是指信号传输的通道,可以是有线的,也可以是无线的,甚至还可以包含某些设备。图中的噪声源,是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。在接收端,接收设备的功能与发送设备相反,即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。信宿(也称受信者或收终端)是将复原的原始电信号转换成相应的消息,如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。如图3-2所示:

图 3-2 模拟通信系统一般模型

3.2.2 数字通信系统模型

在数字通信系统中,信源,信道,调制器,解调器,收信者和模拟的一样,加密器,编码器看名字就能猜出功能了吧,需要说明的是,图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节,在具体通信系统中是否全部采用,这要取决于具体设计条件和要求。但在一个系统中,如果发端有调制 / 加密 / 编码,则收端必须有解调 / 解密 / 译码。通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应,我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统,如图所示。图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等,接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。模拟信号数字化传输通信系统上面论述的数字通信系统中,信源输出的信号均为数字基带信号,实际上,在日常生活中大部分信号(如语音信号)为连续变化的模拟信号。那么要实现模拟信号在数字系统中的传输,则必须在发端将模拟信号数字化,

即进行 A/D 转换;在接收端需进行相反的转换,即 D/A 转换。实现模拟信号数字化传输的系统如图3-3所示。

图 3-3 数字通信系统一般模型

图 3-4 数字通信系统仿真模型

3.3 模拟通信和数字通信的区别和优缺点

根据信号方式的不同,通信可分为模拟通信和数字通信。什么是模拟通信呢?比如在电话通信中,用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的,这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通信”。数字信号与模拟信号不

同,它是一种离散的、脉冲有无的组合形式,是负载数字信息的信号。电报信号就属于数字信号。现在最常见的数字信号是幅度取值只有两种(用0和1代表)的波形,称为“二进制信号”。“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息,或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。数字通信与模拟通信相比具有明显的优点:首先是抗干扰能力强。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的,只要噪声绝对值不超过某一门限值,接收端便可判别脉冲的有无,以保证通信的可靠性。其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再生中继方式,能够消除噪音,再生的数字信号和原来的数字信号一样,可继续传输下去,这样通信质量便不受距离的影响,可高质量地进行远距离通信。此外,它还便于采用大规模集成电路,便于实现加密处理,便于实现通信网的计算机管理等优点。实现数字通信,必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号,这个过程称为“模数变换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程,第一步是“抽样”,就是对连续的模拟信号进行离散化处理,通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。第二步是“量化”,将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的,但在幅度上仍是连续的,量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”,就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示,最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程,把收到的数字信号变为模拟信号,即“数据摸变换”,从而再现声音或图像。如果发送端发出的信号本来就是数字信号,则用不着进行模数变换过程,数字信号可直接进入数字网进行传输。

区别在于调制方式不同。模拟通信,技术很成熟,就是将模拟信号与载波进行调制,使其带有一定载波特性,又不失模拟信号的独特性,接受端通过低通滤波器,还原初始模拟信号。而数字信号,首先进行采样,对于采样幅值进行编码(0,1编码),然后进行调制,相移键控等。接受端还原即可。区别在于,由于数字通信其传输数字抽样信号,在接受端可以得到还原,所以信号传输率高。而模拟信号,是对于信号的直接调制,与载波相乘,当传输途中有干扰时,对于系统的冲击,是不可修复的,所以造成失桢。

数字通信的主要优点:

(1)抗干扰能力强由于在数字通信中,传输的信号幅度是离散的,以二进制为例,信号的取值只有两个,这样接收端只需判别两种状态。信号在传输过程中受到

噪声的干扰,必然会使波形失真,接收端对其进行抽样判决,以辨别是两种状态中的哪一个。只要噪声的大小不足以影响判决的正确性,就能正确接收(再生)。而在模拟通信中,传输的信号幅度是连续变化的,一旦叠加上噪声,即使噪声很小,也很难消除它。数字通信抗噪声性能好,还表现在微波中继通信时,它可以消除噪声积累。这是因为数字信号在每次再生后,只要不发生错码,它仍然像信源中发出的信号一样,没有噪声叠加在上面。因此中继站再多,数字通信仍具有良好的通信质量。而模拟通信中继时,只能增加信号能量(对信号放大),而不能消除噪声。

(2)差错可控数字信号在传输过程中出现的错误(差错),可通过纠错编码技术来控制,以提高传输的可靠性。

(3)易加密数字信号与模拟信号相比,它容易加密和解密。因此,数字通信保密性好。

(4)易于与现代技术相结合由于计算机技术、数字存贮技术、数字交换技术以及数字处理技术等现代技术飞速发展,许多设备、终端接口均是数字信号,因此极易与数字通信系统相连接。

数字通信的缺点相对于模拟通信来说,数字通信主要有以下两个缺点:

(1)频带利用率不高系统的频带利用率,可用系统允许最大传输带宽(信道的带宽)与每路信号的有效带宽之比来表征。数字通信中,数字信号占用的频带宽,以电话为例,一路模拟电话通常只占据 4kHz 带宽,但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据 20 ~ 60kHz 的带宽。因此,如果系统传输带宽一定的话,模拟电话的频带利用率要高出数字电话的 5 ~ 15 倍。

(2)系统设备比较复杂数字通信中,要准确地恢复信号,接收端需要严格的同步系统,以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。因此,数字通信系统及设备一般都比较复杂,体积较大。不过,随着新的宽带传输信道(如光导纤维)的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展,数字通信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用,数字通信在今后的通信方式中必将逐步取代模拟通信而占主导地位。

4. 通信系统的仿真原理及框图

4.1 模拟通信系统的仿真原理

调制的作用:

(1)实现信号的频谱搬移,适应在频带信道内的传输;

(2)当频带信道带宽远大于信号带宽时,可以将多路基带信号调制到互不重叠的 频带上,充分利用信道带宽,实现频分复用(FDM);

(3)不同的调制方式具有不同的有效性和可靠性(如FM 的可靠性好而有效性差,AM 有效性好而可靠性差),可以根据需要选用合适的调制方法。

4.1.1 DSB 信号的调制解调原理

调制原理:在幅度调制的一般模型中,若假设滤波器为全通网络(

=1),调制信号中无直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号

(DSB )。每当信源信号极性发生变化时,调制信号的相位都会发生一次突变π。 ()()t t m t S C DSB ωcos = 式(4-3) 调制的目的就是进行频谱搬移,把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上,从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。 DSB 调制原理框图如图4-3:

m(t)S DSB (t)

cos ωc t

图 4-3 DSB 调制原理框图

DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘,频域上就是卷积,表示式为:

()()()[]C C DSB M M S ωωωωω-++=2

1 式(4-4) (1)经调制后,调制信号的带宽变为原基带信号的2倍:模拟基带信号带宽为W ,则调制信号的带宽为2W ;

(2) 调制信号中不含离散的载频分量:因为原模拟基带信号中不含离散直流分量。

(3) 包含上下两个边带,且携带相同信息(双边带);

(4) 不论是确定信号的频谱,还是随机信号的功率谱,都是基带信号频谱/功率谱的线性搬移。因而被称为线性调制。

解调原理:DSB只能进行相干解调,其原理框图与AM信号相干解调时完全相同,利用恢复的载波与信号相乘,将频谱搬移到基带,还原出原基带信号。

m0(t)

S DSB(t)

LPF

cosωc t

图 4-4 DSB解调原理框图

(1) 当恢复载波与原载波频率不完全一样时,解调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积;

(2) 若恢复载波与原载波频率相同,而相位不同时,输出信号达不到最大值。4.2 数字通信系统的仿真原理

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。

数字调制:

(1)数字信号通过正弦载波调制成频带信号;

(2)数字信号控制正弦载波的某个参量;

(3)键控信号:对载波参量的离散调制。

4.2.1 ASK信号的调制解调原理

调制原理:数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即 ASK(Amplitude-Shift Keying),OOK就是用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭,实现非常简单,抗噪声性能不好。ASK实现方法:乘法器实现法。乘法器实现法的输入是随机信息序列,经过基带信号形成器,产生波形序列,乘法器用来进行频谱搬移,相乘后的信号通过带通滤波器滤除高频谐波和低频干扰。

脉冲成型低

通滤波器

∑∞-∞=-n b n nT t a )(δa n 取值为1

或0t

A c ωcos )(t g T )(t S ook ∑∞-∞=-=n b T n nT t g a t b )

()(

图 4-8 ASK 乘法器实现法框图

解调原理:ASK 的解调:包络检波法。由于AM 信号波形的包络与输入基带信号成正比,故也可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。

包络检波框图如图4-1:

带通

滤波全波整流低通滤波

抽样判决S(t)A(t)

图 4-1 ASK 包络检波框图

5. 通信系统仿真结果及分析5.1 模拟通信系统结果分析

5.1.1 DSB模拟通信系统

5.1.1.1 DSB相干解调框图

图 5-1 DSB相干解调框图信源参数参数:幅度1 频率10rad/s

载波参数:幅度1 频率100rad/s

BPF参数:下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数:截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数:均值0 标准差0.01

5.2 仿真结果框图

5.2.1 DSB模拟系统仿真结果

5.2.1.1 DSB相干解调波形

上:解调波形下:信源波形

图 5-2 DSB相干解调波形

5.2.1.2 DSB在调制过程中的调制波形

上:调制波形下:信源波形

图 5-3 DSB调制波形

从波形图可以看出DSB,由于系统模型经历多个模块,会造成一定的时延。解调过后的信号波形不仅有相位的延迟,而且在幅度上也低于信源波形。

5.3 数字通信系统结果分析

5.3.1 ASK数字通信系统

5.3.1.1 ASK模拟相乘法、包络检波解调框图

图 5-4 ASK模拟相乘法、包络检波解调框图信源参数:0码概率 0.5 采样时间1s

载波参数:幅度1 频率100rad/s

高斯白噪声参数:均值0 标准差0.001

BPF参数:下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数:截止频率10rad/s

判决器参数:门限0.25

全波整流器参数:下限0 上限inf

5.4 仿真结果框图

5.4.1 ASK数字系统仿真结果

5.4.1.1 ASK模拟相乘法调制包络检波法解调波形

上:信源波形下:解调信号波形

图 5-5 ASK模拟相乘法调制包络检波法解调波形

仿真结果可知,相比而言,ASK调制在解调时对于滤波器与噪声参数的设置最为敏感,在理论值情况下,其解调波形边沿仍存在不规则形状。

6. 结论

在本次毕业设计的过程中,我对于对通信系统仿真的各个环节进行了一定范围的学习和实践,利用SIMULINK工具包分别实现模拟和数字系统的仿真,并且在调整参数后以及输出波形和理论的比较得出以下结论:

模拟通信系统:

1.AM信号波形的包络与输入基带信号成正比,故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真,即确保使调制信号不产生相位突变,必须满足直流分量大于等于信源幅度,否则将出现过调幅现象而带来失真。DSB信号的包络不再与m(t)成正比,故不能进行包络检波,需采用相干解调;除不再含有载频分量离散谱外,DSB信号的频谱与AM信号的完全相同,仍由上下对称的两个边带组成。

2.相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足,则会破坏原始信号的恢复。

3.包络检波解调电路简单,特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号,大大降低实现难度。

4.系统存在延迟,且解调后信号幅度变小,最好能对其进行放大。

5.高斯白噪声模块只能模拟噪声,而不能完全替代信号环境,可以考虑使用信道模块进行替换。

数字通信系统:

1.ASK信号解调时对于滤波器参数敏感,应注意根据实际调整滤波器参数。而且,与其他数字调制方式相比,ASK对噪声更为敏感。

2.DPSK进行码变换时应注意,相对码由绝对码与相对码前一码元模二加得来,而非绝对码与其自身前一码元模二加得来。详情见本报告第四部分DPSK调制原理。

3.PSK信号无法通过包络检波进行解调。

4.通信系统存在时延,解调信号波形与信源波形存在相位差。

从接到题目到设计结束的过程中经历了很多,总的来说可以概括为以下几点。

(1)查资料,结合任务书写开题报告。拿到论题后,我和小组的成员首先去见了我们的指导老师,听取了丁老师给我们对该课题大概的讲解的和一些重要建议,先找相关方面的资料并对论题进行分析。接着便是看与此有关的资料,读懂这方面

的知识,从而列出该设计的具体步骤。

(2)遇到困难,锲而不舍。从前在学习过程中碰见点困难就想着去找老师同学询问,只在一些大的方面给了我一些提示,细节必须由自己来完成。丁老师还不断提醒我设计方向,而对于一些小的方面,一些细节性的问题要求我们自己去思考。这样就提高了我们的独立思考和动手实践能力,这对我们以后不管是进入社会工作还是继续学习深造都有极其重要的帮助。

(3)相信自己,必有所成。设计不仅是对所学理论知识的考核,更是对把所学习理论知识运用的实践操作中的一次检验。,一心想把设计搞出,这也正是一个相互学习的过程,其间期中碰到了不少的问题,同学之间的相互学习探讨、相互帮助是相当重要也是极为必要的,当然自信是最重要的。遇到问题,要学会面对和相信自己。

此次设计中不足的地方,我也进行了相应的总结:

(1)在整个仿真模块的实现过程中,仅仅由高斯白噪声或者加性高斯白噪声来替代实际信道带来的干扰,并没有完全体现信道中噪声和干扰源对于信号解调调制之后的产生的影响,以后可以考虑使用信道模块进行更为细致的仿真。

(2)在使用SIMULINK工具箱的模块来进行参数设置的时候,基本上只改变了模块中重要元件的重要参数,并不能很好的体现这个模拟的仿真系统的性能,如果以后有时间,应该对参数值进行细致的控制变量法来观察分析,如滤波器的参数,通阻带频率,类型选择等。

(3)对通信原理的掌握并不完备熟练,在系统实现部分的难点环节,如载波提取电路就没有进行很细致的建模,应该做一些更加细节化的讲究。

(4)模块的选择使用上并不熟练,没有熟知MATLAB中其他工具箱和模块的作用,因此在实现仿真的过程中,仿真的部件选择没有灵活性,这会给实验的结果带来一定的影响,以后应该多加熟悉,精益求精。

致谢

我刚接到这个论文题目时,首先感觉这个题目很亲切,因为我们的专业和它很接近,调制和解调的仿真也正是我所感兴趣的,还有在此次设计过程中彼此的分工,相互协作的团队精神也起到了很大的作用,在一定程度上决定了设计的成败。经过丁老师的耐心指导和个人的努力,毕业设计顺利按时完成,它是对我们把本科四年所学的理论知识运用到实践中的一次系统的检验。

至此,毕业设计已接近尾声。通过这段时间的亲生经历,我感觉自己学到了:收集、整理资料、独立分析及处理问题等许多方面的知识。我真诚感谢这期间老师们给予我们的全力帮助,细心指导以及对我们孜孜不倦的教导,在我遇到问题时,丁老师总能给我解决问题的灵感和方向;当自己因为无法及时完成而感到焦急的时候,他总能鼓励我支持我;当毕设的研究学习之旅快到尽头的时候,我怀念这段漫长的日子和期间的辛勤劳动和刻苦钻研。在学术上要严谨,在思维上要活跃,在学业上要勤奋刻苦是我深得的体会。还有,在设计过程中感谢帮助过我的所有人,使得我能够顺利的完成毕业设计。

最后,特别感谢指导老师丁海洋老师,若不是他在我们遇到问题时,不辞辛苦帮我们解决,我的毕设肯定无法顺利成功的完成,所以特别感谢他在设计和任务安排上长时间的

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号: 2142402 姓名:圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的: 1、掌握MATLAB的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、实验内容: 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下: x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图: 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

MATLAB通信系统仿真实验报告1

MATLAB通信系统仿真实验报告

实验一、MATLAB的基本使用与数学运算 目的:学习MATLAB的基本操作,实现简单的数学运算程序。 内容: 1-1要求在闭区间[0,2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。 运行代码:x=[0:2*pi/9:2*pi] 运行结果: 1-2用M文件建立大矩阵x x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] 代码:x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] m_mat 运行结果: 1-3已知A=[5,6;7,8],B=[9,10;11,12],试用MATLAB分别计算 A+B,A*B,A.*B,A^3,A.^3,A/B,A\B. 代码:A=[56;78]B=[910;1112]x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3X7=A/B X8=A\B

运行结果: 1-4任意建立矩阵A,然后找出在[10,20]区间的元素位置。 程序代码及运行结果: 代码:A=[1252221417;111024030;552315865]c=A>=10&A<=20运行结果: 1-5总结:实验过程中,因为对软件太过生疏遇到了些许困难,不过最后通过查书与同学交流都解决了。例如第二题中,将文件保存在了D盘,而导致频频出错,最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。第四题中,逻辑语言运用到了ij,也出现问题,虽然自己纠正了问题,却也不明白错在哪了,在老师的讲解下知道位置定位上不能用ij而应该用具体的整数。总之第一节实验收获颇多。

通信系统建模与仿真

《电子信息系统仿真》课程设计 级电子信息工程专业班级 题目FM调制解调系统设计与仿真 姓名学号 指导教师胡娟 二О一年月日

内容摘要 频率调制(FM)通常应用通信系统中。FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。 FM调制解调系统设计是对模拟通信系统主要原理和技术进行研究,理解FM系统调制解调的基本过程和相关知识,利用MATLAB集成环境下的M文件,编写程序来实现FM调制与解调过程,并分别绘制出基带信号,载波信号,已调信号的时域波形;再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号,非相干解调后信号和解调基带信号的时域波形;最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系,并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。在课程设计中,系统开发平台为Windows XP,使用工具软件为 7.0。在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。通过该课程设计,达到了实现FM信号通过噪声信道,调制和解调系统的仿真目的。了解FM调制解调系统的优点和缺点,对以后实际需要有很好的理论基础。 关键词 FM;解调;调制;M ATL AB仿真;抗噪性

一、M ATLAB软件简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。其特点是: (1) 可扩展性:Matlab最重要的特点是易于扩展,它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说,不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数,还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性:Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力,不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性:Matlab语句功能十分强大,一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换,这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称,Matlab软件中所包含的Matlab 源代码相当于70万行C代码。

通信系统仿真经典.doc

题目基于SIMULINK的通信系统仿真 摘要 在模拟通信系统中,由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号,模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道,最终解调还原成电信号;在数字传输系统中,数字信号对高频载波进行调制,变为频带信号,通过信道传输,在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。 本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用,利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握,完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调,以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究,然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出,观察效果,最终对设计结论进行总结。 关键词通信系统调制 SIMULINK

目录 1. 前言 (1) 1.1选题的意义和目的 (1) 1.2通信系统及其仿真技术 (2) 3. 现代通信系统的介绍 (7) 3.1通信系统的一般模型 (7) 3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (7) 3.2.1 模拟通信系统模型 (7) 3.2.2 数字通信系统模型 (8) 3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (9) 4. 通信系统的仿真原理及框图 (12) 4.1模拟通信系统的仿真原理 (12) 4.1.1 DSB信号的调制解调原理 (12) 4.2数字通信系统的仿真原理 (16) 4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (16) 5. 通信系统仿真结果及分析 (21) 5.1模拟通信系统结果分析 (21) 5.1.1 DSB模拟通信系统 (21) 5.2仿真结果框图 (24) 5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 (24) 5.3数字通信系统结果分析 (28) 5.3.1 ASK数字通信系统 (28) 5.4仿真结果框图 (35) 5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (35)

基于matlab的通信系统仿真程序和simulink框图

程序: clear all clear all clc a=30; source=zeros(1,a); source=randint(1,a,2); %产生长度为a的随机二进制信号 figure(1);subplot(3,2,1);stem(source);title('二进制信号波形');grid on; axis([0,a, -0.1,1.1]); x=source; %%%%%%%%%%%%%%差分编码%%%%%%%%%%%%%%%%% y1=zeros(1,a); for n=1:a-1 y1(n)=xor(x(n),x(n+1)) end figure(1);subplot(3,2,2);stem(y1);title('差分编码后信号波形');grid on; axis([0,a, -0.1,1.1]); %%%%%%%%%%%%%%%BPSK调制%%%%%%%%%%%%%%% fc=4800; %载频 fd=2400; %码元速率 fs=12000; %采样频率 y2=dmod(x,fc,fd,fs,'psk',2); figure(1);subplot(3,2,3);plot(y2);title('BPSK调制后信号波形');grid on; axis([0,a,-1.1,1.1]); %%%%%%%%%%%%%%加入带有高斯白噪声的信道%%%%%%%%%%% b=3 y3=awgn(y2,b);%信号调制中加入白噪声,信噪比为b figure(1);subplot(3,2,4);plot(y3);title('经过高斯白噪声信道后的信号');grid on; axis([0,a, -1.1,1.1]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%BPSK解调%%%%%%%%%%%%%%%% fc=4800; fd=2400; fs=12000; y4=ddemod(y3,fc,fd,fs,'psk',2); figure(1);subplot(3,2,5);stem(y4);title('BPSK解调后信号波形');grid on; axis([0,a,-0.1,1.1]); %%%%%%%%%%%%%%差分译码%%%%%%%%%%%%%%%%%

MIMO-OFDM通信系统仿真报告

目录 目录 (i) 摘要: (1) 1,系统总论 (1) 2,OFDM调制和解调 (2) 3,循坏前缀 (4) 4,信道估计 (6) 5,OFDM误码率分析 (8) 6,总结与感想 (9) 7,主要程序附录 (10)

MIMO-OFDM 通信系统仿真 摘要 MIMO-OFDM 是第四代通信系统中的核心技术,是结合OFDM 和MIMO 而得到的一种新技术。OFDM (正交频分复用技术)的核心能力就是将信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样既减少了子信道之间的相互干扰,同时又提高了频率利用率。其实,就是指OFDM 的抗多径衰落的能力。MIMO (多输入多输出)技术是目前最常见的无线技术之一,最早是由Marconi 于1908年提出的,利用多天线来抑制信道衰落。本文的主要内容是涉及MIMO 和OFDM 的部分,讨论了它是实现原理和在瑞利信道中的MATLAB 仿真效果。最后,给出了同时存在加性高斯白噪声下的误码率随着信噪比变化的仿真曲线。 关键词:MIMO-OFDM ,瑞利信道,QPSK 调制,信道估计,MATLAB 仿真。 1,系统总论 下图给出的是整个MIMO-OFDM 通信系统的流程图: 信源比特流QPSK 调制MIMO-OFDM 瑞利信道信道估计 解MIMO- OFDM 解QPSK 信宿误码率 (BER )计算 AWGN 图1,系统总体流程图 从图中可以看到,这个通信系统大概包括信源编码、比特流形成、QPSK 调制、MIMO-OFDM 信号形成、瑞利信道和加性高斯白噪声、解MIMO-OFDM 信号、解QPSK 调制、信宿解码。 其中信源编码部分主要是把信源要发送的字符串转换成ASCII 码,比如我们要发送字符串'Hello',则其对应输出为‘0100100001100101011011000110110001101111’。QPSK 和解QPSK 部分是两个对应的模块,QPSK 又叫4QAM 它是信号星座调制中一种最简单的形式。QPSK 调制后一个符号可以携带2个比特的信息,频带利用率可以将近提高1倍。 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号: 指 导 老 师:
二 O 一四年十月十五日

目录
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20

通信主流仿真软件

通信系统主流仿真软件简介 学号: 姓名: 专业:

Systemvue(原System View) System View 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真,直到一般的系统数学模型建立等各个领域,System View 在友好而且功能齐全的窗口环境下,为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。 在2005年Elanix被美国安捷伦(Agilent)公司收购,把软件名字改为SystemVue,由原先的SystemView1.0,SystemView4.5,SystemView5.0,SystemView.6.0,再到后来的SystemView2005,SystemVue2007,SystemVue2008.功能也逐步的的完善,有开始的具有基本的仿真功能到后来的增加了DSP库,第二代,第三代移动通讯,蓝牙库的完善,实例仿真的范围的拓展,眼图相位噪声处理的完善。随着科技的发展,人类创造出来的智慧也在不断升值。 ELANIX公司位于CALIFORNIA州,公司总裁和创建人PATRICK J.READY博士拥有先进的信号处理器的美国和国际专利权,是一位信号处理和通信方面的改革者。ELANIX公司的技术力量雄厚,其设计工作可以依据使用的处理器及其环境的状况,使用DSP,MP'S,ASIC,VLSI神经网络和其他当前领先的技术。包括所有的用于商业和军用的信号处理在内,公司在理论分析,软件开发,仿真与测试,硬件设计和微处理器等方面有广泛的经验。 SystemView的特点 1.真正的动态系统仿真器; 2.直觉样本数据(Z域)和连续的Laplace域系统详细说明; 3.多速率系统和并行的平行系统; 4.时间连续和时间离散的混合系统;

通信工程系统仿真实验报告

通信原理课程设计 实验报告 专业:通信工程 届别:07 B班 学号:0715232022 姓名:吴林桂 指导老师:陈东华

数字通信系统设计 一、 实验要求: 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波,成型滤波器参数自选,再经BPSK ,QPSK 或QAM 调制(调制方式任选),发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收,信道编码可选(不做硬性要求),要求给出基带成型前后的时域波形和眼图,画出接收端匹配滤波后时域型号的波形,并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理: QAM 调制原理:在通信传渝领域中,为了使有限的带宽有更高的信息传输速率,负载更多的用户必须采用先进的调制技术,提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号; t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号; m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅; m 为 m A 和m B 的电平数,取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ;m B = Em*A ; 式中A 是固定的振幅,与信号的平均功率有关,(dm ,em )表示调制信号矢量点在信号空

间上的坐标,有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=(A*A/M )*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案: (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波,同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声,通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果:

直扩通信系统基本原理与仿真

直扩通信系统基本原理与仿真 摘要:扩频通信技术是现代通信系统中的一种新兴的通信方式,其较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点越来越为人们所认识,并被广泛地应用于军事通信和民用通信的各个领域,从而推动了通信事业的发展。在扩频通信中,最常用的一种调制方式是直接序列扩频。本文阐述了扩频通信的基本概念,并且着重介绍了直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)通信系统的基本原理,分析了其主要性能指标,通过MATLAB软件仿真直接序列扩频通信系统,得到了在不同干扰下系统的误码性能,根据仿真结果,给出了关于扩频通信系统性能的一些结论,最后,对扩频技术发展提出了一些有益的设想。 【关键词】直接序列扩频误码性能扩频多址抗干扰 Abstract:Spread spectrum communication technology is a emerging communication methodof modern communication systems.This communication method has the excellent properties: the strong anti-jamming , anti-fading and multipath performance and high spectrum efficiency , multiple access communications. And more and more people knowmany other advantages , and it is widely used in various fields of military and civilian communications traffic.It promotes the development of all undertakings. In spread spectrum communications , the most commonly method to be used is direct sequence spread spectrum modulation. This paper describes the basic concepts of spread spectrum communications , and focuses on the basic principles of direct sequence spread spectrum communication system, then analyzes its key performance indicators. We use MATLAB software for direct sequence spread spectrum communication system to conduct simulation, then system error performance can be obtained under different conditions of interference. Finally, according to the simulation results, I give some conclusions about the performance spread spectrum communication system, and put forward some useful ideas of spread spectrum technology. 【Keyword】Direct Sequence Spread SpectrumBER performanceSSMAAnti-jamming performance 1绪论 1.1扩频通信引入背景 美国在20世纪50 年代中期,就开始了对扩频通信的研究,当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。以后随着民用通信的频带拥挤日益严重,又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展,而且与扩频通信有关的器件的成本大大地降低,从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展,而且也使扩频通信的理论和技术得到了进一步的发展。目前在军事上,它已经广泛应用于各种战略和战术通信的系统中,成为电子战中反干扰的一种重要的手段。 扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力,首先在军用通信系统中得到了应用。近年来,扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速,在民用通信系统中也得到了广泛的应用。扩频技术在军事应用上的最成功的范例可以以美国和俄国的全球卫星定位系统(GPS和GLONASS)以及美军的联合战术分布系统(JTIDS)为代表,GPS和GLONASS在民用上也都得到了广泛的应用,这些系统的技术基础就是扩频技术。扩频的码分多址技术应用于蜂窝移动通信中时,大大降低了噪声和衰落的影响,同时还避免了

通信系统设计仿真软件

通信系统设计仿真软件

安捷伦科技有限公司 目录 插图列表 (3) 1 ADS对于通信系统设计仿真的意义 (4) 2 ADS设计仿真软件的优点 (4) 2.1 集成的自顶向下的系统设计 (4) 2.2 灵活的设计环境 (5) 2.3 优化系统架构 (5) 2.4 灵活快速地建立DSP算法 (6) 2.5 快速准确地建立射频模型 (6) 2.6 通过优化得到最佳的系统性能 (7) 2.7 利用已有的用户自定义模型 (7) 2.8 ADS软件与测量仪表连接加快从设计到现实的转变 (7) 2.8.1 据硬件测试建立仿真模型 (7) 2.8.2 尽早进行验证实验,降低系统集成风险 (7) 2.8.3 创建新的测试能力 (8) 2.8.4通信信道,干扰测试 (8) 3 ADS加速B3G/4G通信系统研发 (10) 3.1 ADS具有可以灵活产生各种制式的信号源的能力 (10) 3.2 ADS具有可以仿真MIMO 信道的能力 (10) 3.3 ADS具有仿真空-时(Spacing-time coding)编码性能的能力 (11) 3.4 ADS具有给用户提供Test Bench的能力 (11) 3.5 与仪器的互联 (11) 4 ADS在RF系统设计流程中的地位 (12) 4.1 系统级设计与仿真 (12) 4.1.1 分析并设定RF系统设计指标 (12) 4.1.2 研究并选择恰当的RF拓扑结构 (13) 4.1.3 定义功能模块并进行RF系统性能优化 (13) 4.2 电路级设计与仿真 (14) 4.2.1 研究选择合适的电路拓扑结构 (14) 4.2.2 器件选型与建模 (14) 4.2.3 关键模块设计与电路级仿真 (14) 4.2.4 综合仿真验证RF系统性能 (14) 4.2.5 各独立模块制作与测试 (14) 4.3 集成测试 (14) 4.3.1组合各个单独电路模块 (14) 4.3.2 调试 (14) 4.3.3修改系统指标(如果需要) (15) 4.3.4重新定义项目目标(如果需要) (15)

OFDM系统仿真实验报告

无线通信——OFDM系统仿真

一、实验目的 1、了解OFDM 技术的实现原理 2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。 二、实验原理与方法 1 OFDM 调制基本原理 正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流,用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N ,即符号周期扩大为原来的N 倍,远大于信道的最大延迟扩展,这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道,从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力,特别适合于高速无线数据传输。OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ,因此它除了具有上述毗M 的优势外,还具有更高的频谱利用率。OFDM 选择时域相互正交的子载波,创门虽然在频域相互混叠,却仍能在接收端被分离出来。 2 OFDM 系统的实现模型 利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。 图1 OFDM 系统的实现框图 从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -,,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+?和分别为所要传输的并行信号, 若将

MATLAB 2psk通信系统仿真报告

实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。一般把信号振荡一次(一周)作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的

相位差180度,也就是反相。当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

通信系统设计仿真软件

Agilent ADS 通信系统设计仿真软件

安捷伦科技有限公司 目录 插图列表 (3) 1 ADS对于通信系统设计仿真的意义 (4) 2 ADS设计仿真软件的优点 (4) 2.1 集成的自顶向下的系统设计 (4) 2.2 灵活的设计环境 (5) 2.3 优化系统架构 (5) 2.4 灵活快速地建立DSP算法 (6) 2.5 快速准确地建立射频模型 (6) 2.6 通过优化得到最佳的系统性能 (7) 2.7 利用已有的用户自定义模型 (7) 2.8 ADS软件与测量仪表连接加快从设计到现实的转变 (7) 2.8.1 据硬件测试建立仿真模型 (7) 2.8.2 尽早进行验证实验,降低系统集成风险 (7) 2.8.3 创建新的测试能力 (8) 2.8.4通信信道,干扰测试 (8) 3 ADS加速B3G/4G通信系统研发 (10) 3.1 ADS具有可以灵活产生各种制式的信号源的能力 (10) 3.2 ADS具有可以仿真MIMO 信道的能力 (10) 3.3 ADS具有仿真空-时(Spacing-time coding)编码性能的能力 (11) 3.4 ADS具有给用户提供Test Bench的能力 (11) 3.5 与仪器的互联 (11) 4 ADS在RF系统设计流程中的地位 (12) 4.1 系统级设计与仿真 (12) 4.1.1 分析并设定RF系统设计指标 (12) 4.1.2 研究并选择恰当的RF拓扑结构 (13) 4.1.3 定义功能模块并进行RF系统性能优化 (13) 4.2 电路级设计与仿真 (14) 4.2.1 研究选择合适的电路拓扑结构 (14) 4.2.2 器件选型与建模 (14) 4.2.3 关键模块设计与电路级仿真 (14) 4.2.4 综合仿真验证RF系统性能 (14) 4.2.5 各独立模块制作与测试 (14) 4.3 集成测试 (14) 4.3.1组合各个单独电路模块 (14) 4.3.2 调试 (14) 4.3.3修改系统指标(如果需要) (15) 4.3.4重新定义项目目标(如果需要) (15)

通信系统仿真实验报告(DOC)

通信系统实验报告——基于SystemView的仿真实验 班级: 学号: 姓名: 时间:

目录 实验一、模拟调制系统设计分析 -------------------------3 一、实验内容-------------------------------------------3 二、实验要求-------------------------------------------3 三、实验原理-------------------------------------------3 四、实验步骤与结果-------------------------------------4 五、实验心得------------------------------------------10 实验二、模拟信号的数字传输系统设计分析------------11 一、实验内容------------------------------------------11 二、实验要求------------------------------------------11 三、实验原理------------------------------------------11 四、实验步骤与结果------------------------------------12 五、实验心得------------------------------------------16 实验三、数字载波通信系统设计分析------------------17 一、实验内容------------------------------------------17 二、实验要求------------------------------------------17 三、实验原理------------------------------------------17 四、实验步骤与结果------------------------------------18 五、实验心得------------------------------------------27

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