第5章 數字通信系統的仿真(1) 5.1 概述 5.2 信源 5.3 信源編碼 5.4 調制技術(模擬調制) 5.1 概述 實際的數字通信系統需要完成從信源到信宿的全部功能，這通常是比較復雜的。對這個系統做出的任何改動(如改變系統的結構、改變某個參數的設置等)都可能影響到整個系統的性能和穩定性。 在設計新系統或者對原有的通信系統做出修改或者進行相關的研究時，通常要進行建模和仿真，通過仿真結果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統配置和參數設置，然后再應用于實際系統中。通過仿真，可以提高研究開發工作的效率，發現系統中潛在的問題，優化系統整體性能。與一般的仿真過程類似，在對通信系統實施仿真之前，首先需要研究通信系統的特性，通過歸納和抽象建立通信系統的仿真模型。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中所需要的，也是通信原理教科書上系統介紹的功能(模塊)：CommSources(信源)、CommSinks(信宿)、SourceCoding(信源編碼)、ErrorDetectionandCorrection(檢錯與糾錯)、Interleaving(交織)、Modulation(調制)、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 周期信號是指每隔固定的時間間隔，周而復始重現的信號，可表示為：x(t)=x(t+nT)。鋸齒波信號由RepeatingSequence(重復序列)模塊產生。該模塊輸出一個預先確定波形的標量信號，使用模塊的Timevalues(時間值)和Outputvalues(輸出值)這兩個參數，便可得到任意的鋸齒波波形。例如，在默認情況下，時間值和輸出值這兩個參數都設為［02］，這個默認的設置就確定了一個鋸齒波，在仿真時以2s為間隔重復出現，最大幅度為2。 圖5-2所示是鋸齒波信號產生的仿真框圖，圖中，鋸齒波信號由重復序列模塊產生。表5-1所示為RepeatingSequence(重復序列)模塊的主要參數。圖5-3所示為鋸齒波信號的時域圖和頻域圖。 零階采樣保持電路及頻譜儀的采樣時間設定為1/1.5。 5.2.2 方波信號 圖5-4所示為方波信號產生的仿真框圖，方波信號由SignalGenerator(信號發生器)產生，本例中是幅度為1，頻率為1THz的方波。信號發生器能產生三種不同的波形：正弦波、方波和鋸齒波。信號的參數可表示為赫茲或者弧度每秒。表5-2所示為SignalGenerator(信號發生器)的主要參數。圖5-5所示為方波信號的時域圖和頻域圖。 零階采樣保持電路及頻譜儀的采樣時間設定為5e-14。 5.2.3脈沖信號 圖5-6所示是脈沖信號產生的仿真框圖。方波脈沖信號的產生由BernoulliBinaryGenerator(伯努利二進制發生器)來產生。仿真開始時，模塊送出一個采樣周期為30的隨機方波信號，在系統仿真模塊中使用了一個upedge(上升沿)模塊來提取信號發生器產生的方波信號的上升沿，并且由upedge模塊來激發ZeroOrderHold(零階保持器)，零階保持器的取樣時間決定了輸出脈沖的脈寬，本例中是15。表5-3所示是BernoulliRandomBinaryGenerator(伯努利二進制隨機數產生器)的主要參數。圖5-7所示是upedge模塊的內部結構。圖5-8中波形從下到上表示信號發生器的方波輸出、upedge模塊的脈沖上升沿輸出和零階保持器輸出的信號。 5.2.4 掃頻信號 ChirpSignal(掃頻信號)模塊產生一個正弦信號，其頻率隨著時間的變化而線性增長，可以使用這個模塊對系統進行分析。 ?該模塊的三個參數：初始頻率、目標時間和目標時間的頻率，決定了模塊的輸出。這些設置可以是標量，也可以是向量。所有的參數要以向量形式確定下來，就必須有相同的維數。如果這個選項被選擇并且參數是行或者列向量，模塊將輸出一個向量信號。圖5-9所示是掃頻信號產生的仿真框圖。表5-4所示是ChirpSignal(掃頻信號)模塊的主要參數。 圖5-10所示是掃頻信號的時域圖和頻域圖。仿真開始后，可以看到頻譜儀顯示的譜線隨時間變化而移動。從示波器的顯示可以看出，輸出正弦信號頻率越來越高。 表5-5給出了SpecturmScope(頻譜儀)的主要參數。

總結

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