基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究
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无线通信原理-基于matlab的ofdm系统设计与仿真基于matlab的ofdm系统设计与仿真摘要OFDM即正交频分复用技术,实际上是多载波调制中的一种。
其主要思想是将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。
该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率,并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声,如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。
本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统,并在计算机上进行了仿真和结果分析。
重点在OFDM系统设计与仿真,在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。
在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK 调制,并在AWGN信道下传输,最后解调后得出误码率。
整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现,对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析,通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系,为该系统的具体实现提供了大量有用数据。
- 1 -第一章 ODMF系统基本原理1.1多载波传输系统多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流,这样每个子数据流将具有较低的比特速率。
用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波,构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
在单载波系统中,一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效,但是在多载波系统中,某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。
图1,1中给出了多载波系统的基本结构示意图。
图1-1多载波系统的基本结构多载波传输技术有许多种提法,比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM),这3种方法在一般情况下可视为一样,但是在OFDM中,各子载波必须保持相互正交,而在MCM则不一定。
1.2正交频分复用OFDM就是在FDM的原理的基础上,子载波集采用两两正交的正弦或余弦函sinm,tcosn,t数集。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现QPSK和16QAM调制是一种常见的调制方式,而MIMO-OFDM系统是一种利用多输入多输出技术和正交频分复用技术的无线通信系统。
本文将介绍如何使用Matlab对MIMO-OFDM系统进行仿真实现,并分别使用QPSK和16QAM调制方式进行实验。
我们将讨论MIMO-OFDM系统的基本原理和结构,然后介绍Matlab的仿真实现方法,最后进行仿真实验并分析实验结果。
1. MIMO-OFDM系统的基本原理和结构MIMO-OFDM系统是一种结合了多输入多输出(MIMO)技术和正交频分复用(OFDM)技术的无线通信系统。
MIMO技术利用多个天线进行信号传输和接收,可以显著提高系统的传输速率和抗干扰性能。
而OFDM技术将高速数据流分割成多个低速子流,并利用正交频分复用技术进行传输,可以有效克服多径传输引起的频率选择性衰落和提高频谱利用率。
MIMO-OFDM系统的结构包括多个发射天线和多个接收天线,发射端和接收端分别进行信号处理和数据传输。
在发射端,将输入数据流进行调制、符号映射,并进行空间信号处理和频谱分配;在接收端,对接收的信号进行解调、解映射、信道均衡和解调制处理。
整个系统利用MIMO技术和OFDM技术的优势,可以实现高速和高质量的无线通信传输。
2. Matlab的仿真实现方法在Matlab中,可以利用通信工具箱和信号处理工具箱进行MIMO-OFDM系统的仿真实现。
需要定义系统的参数,包括天线数、子载波数、信道模型、调制方式等;然后生成输入数据流,并进行调制和符号映射;接着进行信道编码和传输;最后进行解码和译码,并进行结果分析。
对于QPSK调制方式,可以使用comm.QPSKModulator和comm.QPSKDemodulator进行调制和解调,并使用comm.ErrorRate进行误码率计算;对于16QAM调制方式,可以使用comm.RectangularQAMModulator和comm.RectangularQAMDemodulator进行调制和解调,并进行相应的误码率计算。
课程设计任务书课程名称:专业课程设计题目:基于matlab的4FSK系统设计仿真学院:电子系系:信息工程学院专业班级:学号:学生姓名:指导教师:职称:学院审核(签名):审核日期:一、设计基本原理与系统框图以前学过2FSK信号的产生,知道它有两种方法:调频法和开关法,前者是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,使其能输出两个不同频率的码元;后者是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。
2FSK 键控法调频原理图如下:这里我们要研究的是4FSK 信号,是采用第二种方法得到的,即用基带四进制信号去键控四个频率不同的载波,就可以得到四进制频移键控信号,其中4FSK 是采用四个不同的频率分别表示四进制的的四个码元00、01、10、11,每个码元都含有2bit 的信息,其波形如图1-1所示,这时仍和2FSK 时的条件相同,即要求每个载频之间的距离足够大,使不同频率的码元频谱能够用滤波器分离开,或者说使不同频率的码元相互正交。
4FSK 调制原理如下:传“0”信号(或00)时,发送频率为f 1的载波; 传“1”信号(或10)时,发送频率为f 2的载波; 传“2”信号(或11)时,发送频率为f 3的载波; 传“3”信号(或01)时,发送频率为f 4的载波。
系统方框图如图1-2所示图1-2系统方框图二、各单元电路图设计本次系统设计大致可分为四大模块:㈠晶体振荡器与信源共用,位于信源单元;㈡多级分频电路;㈢4FSK调制中的逻辑电路单元;㈣二进制基带信号的串/并转换模块。
㈠、信源单元电路本模块是整个课程设计系统的发终端,模块内部只使用+5V电压,其原理方框图如图1-3所示本单元用来产生晶振信号和NRZ信号,图1-4为信源单元电路图,它上面的元器件与图1-3上各单元对应关系如下:晶振 CRY:晶体; U1:反相器7404分频器 U2:计数器74161;U3:计数器74193;U4:计数器40160 并行码产生器 K1、K2、K3:8位手动开关,从左至右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应;发光二极管:左起分别与一帧中的24位代码相对应八选一 U5、U6、U7:8位数据选择器4512三选一 U8:8位数据选择器4512倒相器 U20:非门74LS04抽样 U9:D触发器74LS74从晶振产生一个4.096KHz 的信号,一路做时钟信号CLK ,一路送到74LS193,74193完成÷2、÷4、÷8运算,输出BS 、S1、S2、S3等4个信号。
摘要当今,随着通信技术日新月异的发展,尤其是数字通信的快速普及,使得通信技术日新月异。
现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好,因此通信系统也日趋复杂。
在各种通信系统的设计研发环节中,软件仿真已成为必不可少的部分。
应用Matlab\Simulink的计算机仿真具有经济、安全、可靠、编程简易以及实验周期短等特点。
因此,本文就以Matlab为软件平台,利用其通信工具箱和信号处理工具箱中的模块,尤其是Matlab语言的Simulink动态系统仿真软件包,对数字调制解调系统进行仿真,并且对仿真结果进行误差分析,从而对现代数字通信有更加明确的认识和直观的了解。
重点对2ASK、2PSK、2FSK进行性能比较,在实际通信系统中,根据具体情况选择最合适的调制方式,进一步促进数字通信的发展。
本文首先介绍了课题研究的背景和进行数字通信仿真的意义,然后介绍对数字通信系统进行仿真所使用的Matlab\Simulink软件以及这些软件在使用时的注意事项和采用的一些方法,随后又介绍了数字调制系统的原理并据此进行数字调制解调系统的仿真,最后对仿真结果进行误差分析,对设计进行总结归纳。
关键词:数字通信系统;调制解调;Matlab;Simulink;仿真AbstractNowadays, with the rapid development of communication technology, especially the rapid spread of the digital communication, makes communication technology is developing rapidly. Modern communication system requirements communication distance, communication capacity, transmission quality is good, because this communication system has become more and more complex. In all kinds of communication system design r&d link, the software has become an indispensable part of. Application of computer simulation, Simulink Matlab has economic, safe, reliable, easy programming and the cycle is short, etc.Therefore, this paper is using Matlab software platform, Use its communication tool box and signal processing toolbox module, especially Matlab language dynamic system simulation software package of simulink on digital demodulation system, and simulation results of simulation and error analysis, and the modern digital communication have more explicit recognition and intuitive understanding. Emphasis on 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK performance comparison, in actual communication system, according to the specific circumstances to select the most appropriate modulation mode, and further promote the development of digital communication.This paper firstly introduces the background of the subject research and the meaning of digital communication simulation, and then introduced to digital communication system simulation of Matlab /Simulink used by the software used in the software and the matters needing attention and some methods used, then introduces digital modulation system and based on the principle of digital demodulation system simulation, finally the results for error was analyzed, the design was summarized, summed up in the digital demodulation of the simulation to the matters of attention when, to the aspects of learning and provide some reference for researchers and their ownexperience.Key words:Digital communication system;Demodulation;Matlab;Simulink;Simulation目录第一章绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.1.1 研究目的 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2国内外研究现状 (2)第二章仿真的意义和仿真软件 (4)2.1仿真的意义 (4)2.2仿真软件Matlab简介 (4)2.3 Simulink简介 (6)2.4 Matlab与Simulink的联系 (6)第三章数字通信系统 (7)3.1 数字通信系统的概念 (7)3.2数字通信系统的组成 (7)3.3通信系统的分类与通信方式 (8)第四章信号的调制与解调 (10)4.1调制的意义和类别 (10)4.2模拟信号的调制与解调 (11)4.2.1幅度调制 (11)4.2.2角度调制 (13)4.3数字信号的调制与解调 (14)4.3.1数字频率调制 (14)4.3.2数字相位调制 (15)4.3.3正交振幅调制 (17)第五章系统设计与仿真 (19)5.1 2ASK信号的调制与解调 (19)5.1.1 2ASK信号调制仿真 (19)5.1.2 2ASK信号解调仿真 (21)5.2 2FSK信号的调制与解调 (23)5.2.1 2FSK信号调制仿真 (23)5.2.2 2FSK信号解调仿真 (26)5.3 2PSK信号的调制与解调 (28)5.3.1 2PSK信号调制仿真 (28)5.3.2 2PSK信号解调仿真 (30)结论 (33)参考文献 (34)谢辞 (35)第一章绪论1.1 研究的目的和意义信息是一种资源,通过广泛的传播与交流,能促进社会成员之间的合作,推动生产力的发展和社会的进步。
2012级移动通信仿真实验——1234567 通信S班一、实验目的:(1)通过利用matlab语言编程学会解决移动通信中基本理论知识的实验分析和验证方法;(2)巩固和加深对移动通信基本理论知识的理解,增强分析问题、查阅资料、创新等各方面能力。
二、实验要求:(1)熟练掌握本实验涉及到的相关知识和相关概念,做到原理清晰,明了;(2)仿真程序设计合理、能够正确运行;(3)按照要求撰写实验报告(基本原理、仿真设计、仿真代码(m文件)、仿真图形、结果分析和实验心得)三、实验内容:1、分集技术在Rayleigh衰落信道下的误码率分析内容要求:1)给出不同调制方式(BPSK/MPSK/QPSK/MQAM任选3种,M=4/8/16)在AWGN和Rayleigh衰落环境下的误码率性能比较,分析这些调制方式的优缺点;2)给出Rayleigh衰落信道下BPSK在不同合并方式(MRC/SC/EGC)和不同路径(1/2/3)时的性能比较,分析合并方式的优缺点;3)给出BPSK在AWGN和Rayleigh衰落信道下1条径和2条径MRC合并时理论值和蒙特卡洛仿真的比较。
3、直接扩频技术在Rayleigh衰落信道下的误码率分析内容要求:1)m-序列、Gold序列和正交Gold序列在AWGN信道下的QPSK误码率分析;2)m-序列、Gold序列和正交Gold序列在Rayleigh信道下的QPSK误码率分析;3)m-序列在AWGN和Rayleigh信道下的QPSK误码率分析;4)m-序列Rayleigh信道下不同调制方式MQAM(M=4/8/16)时的误码率分析。
四、实验数据1、基于MATLAB中的BPSK误码性能研究BPSK(Binary Phase Shift Keying )即双相频移键控,是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。
利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。
本实验将简要介绍BPSK调制方式的特点,调制解调方法,以及在Matlab中在AWGN信道中的误码性能。
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计课程设计题目:基于MATLAB的FM系统调制与解调的仿真一、设计任务与要求1.设计并实现一个简单的FM(调频)调制和解调系统。
2.使用MATLAB进行仿真,分析系统的性能。
3.对比和分析FM调制和解调前后的信号特性。
二、系统总体方案1.系统组成:本设计包括调制器和解调器两部分。
调制器将低频信号调制到高频载波上,解调器则将已调制的信号还原为原始的低频信号。
2.调制方式:采用线性FM调制方式,即将低频信号直接控制高频载波的频率变化。
3.解调方式:采用相干解调,通过与本地载波信号相乘后进行低通滤波,以恢复原始信号。
三、调制器设计1.实现方式:使用MATLAB中的modulate函数进行FM调制。
2.参数设置:选择合适的载波频率、调制信号频率以及调制指数。
3.仿真分析:观察调制后的频谱变化,并分析其特性。
四、解调器设计1.实现方式:使用MATLAB中的demodulate函数进行FM解调。
2.参数设置:选择与调制器相同的载波频率、低通滤波器参数等。
3.仿真分析:观察解调后的频谱变化,并与原始信号进行对比。
五、系统性能分析1.信噪比(SNR)分析:通过改变输入信号的信噪比,观察解调后的输出性能,绘制信噪比与误码率(BER)的关系曲线。
2.调制指数对性能的影响:通过改变调制指数,观察输出信号的性能变化,并分析其影响。
3.动态范围分析:分析系统在不同输入信号幅度下的输出性能,绘制动态范围曲线。
六、实验数据与结果分析1.实验数据收集:根据设计的系统方案进行仿真实验,记录实验数据。
2.结果分析:根据实验数据,分析系统的性能指标,并与理论值进行对比。
总结实验结果,提出改进意见和建议。
七、结论与展望1.结论:通过仿真实验,验证了基于MATLAB的FM系统调制与解调的可行性。
实验结果表明,设计的系统具有良好的性能,能够实现低频信号的FM调制和解调。
通过对比和分析,得出了一些有益的结论,为进一步研究提供了基础。
基于MATLAB自动控制系统时域频域分析与仿真MATLAB是一款强大的数学软件,也是自动控制系统设计的常用工具。
它不仅可以进行时域分析和频域分析,还可以进行相关仿真实验。
本文将详细介绍MATLAB如何进行自动控制系统的时域和频域分析,以及如何进行仿真实验。
一、时域分析时域分析是指对系统的输入信号和输出信号进行时域上的观察和分析,以了解系统的动态特性和稳定性。
MATLAB提供了一系列的时域分析工具,如时域响应分析、稳态分析和步骤响应分析等。
1.时域响应分析通过时域响应分析,可以观察系统对于不同的输入信号的响应情况。
在MATLAB中,可以使用`lsim`函数进行系统的时域仿真。
具体步骤如下:- 利用`tf`函数或`ss`函数创建系统模型。
-定义输入信号。
- 使用`lsim`函数进行时域仿真,并绘制系统输出信号。
例如,假设我们有一个二阶传递函数模型,并且输入信号为一个单位阶跃函数,可以通过以下代码进行时域仿真:```num = [1];den = [1, 1, 1];sys = tf(num, den);t=0:0.1:10;u = ones(size(t));[y, t, x] = lsim(sys, u, t);plot(t, y)```上述代码中,`num`和`den`分别表示系统的分子和分母多项式系数,`sys`表示系统模型,`t`表示时间序列,`u`表示输入信号,`y`表示输出信号。
通过绘制输出信号与时间的关系,可以观察到系统的响应情况。
2.稳态分析稳态分析用于研究系统在稳态下的性能指标,如稳态误差和稳态标准差。
在MATLAB中,可以使用`step`函数进行稳态分析。
具体步骤如下:- 利用`tf`函数或`ss`函数创建系统模型。
- 使用`step`函数进行稳态分析,并绘制系统的阶跃响应曲线。
例如,假设我们有一个一阶传递函数模型,可以通过以下代码进行稳态分析:```num = [1];den = [1, 1];sys = tf(num, den);step(sys)```通过绘制系统的阶跃响应曲线,我们可以观察到系统的稳态特性。
使用MATLAB进行光通信系统设计与性能分析光通信作为一种高速、宽带、无线干扰、节能环保的通信方式,广泛应用于许多领域,如光纤通信、无线通信、卫星通信等。
在光通信系统的设计和性能分析中,MATLAB是一款非常实用且强大的工具。
本文将介绍如何使用MATLAB进行光通信系统的设计和性能分析。
一、光通信系统设计光通信系统主要由光发射器、传输介质和光接收器三个部分组成。
在设计光通信系统之前,我们首先需要了解每个部分的特性和参数,并合理的进行选择和配置。
1. 光发射器设计光发射器是将电信号转换为光信号的关键装置。
选择适当的光发射器对光通信系统的性能至关重要。
MATLAB提供了丰富的工具箱和函数,可用于光发射器的设计和性能分析。
例如,我们可以使用MATLAB的光子学工具箱(Photonics Toolbox)中的函数来模拟和优化光发射器的工作参数。
这些函数可以帮助我们计算光发射器的发射功率、发射频率、调制深度等参数,从而达到设计要求。
2. 传输介质设计传输介质是光信号传输的通道,通常是光纤。
在设计传输介质时,我们需要考虑信号传输的损耗、衰减、色散等因素。
MATLAB提供了光纤传输器件建模工具箱(Optical Fiber Communication Toolbox),能够帮助我们分析和优化传输介质的性能。
通过MATLAB的光纤传输器件建模工具箱,我们可以计算光纤中的信号衰减和色散程度,并针对不同的传输介质参数进行优化,以提高信号传输的质量和速率。
3. 光接收器设计光接收器是将光信号转换为电信号的部分。
在设计光接收器时,我们需要考虑灵敏度、抗干扰性等因素。
使用MATLAB的通信系统工具箱(Communications System Toolbox),我们可以很方便地进行光接收器的建模和性能分析。
通过通信系统工具箱,我们可以计算光接收器的灵敏度和误码率等指标,并根据设计要求进行参数调整,以提高光接收器的性能。
二、光通信系统性能分析在光通信系统的性能分析中,我们通常关注的指标包括误码率、信噪比、带宽等。
基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究 摘要 本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法,利用MATLAB提供的可视化工具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各模块的设计,并指出了仿真建模中要注意的问题。在给定仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果。同时,利用建立的仿真系统,研究了扩频增益与输出端信噪比的关系,结果表明,在相同误码率下,增大扩频增益,可以提高系统输出端的信噪比,从而提高通信系统的抗干扰能力。 关键词 扩频通信, 信噪比, 误码率, 扩频增益 Simulation of the Spread Spectrum Communication System Based on MATLAB Abstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum communication system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail,and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained. Moreover, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and the anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced. Keywords: spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain 1 引言 扩展频谱通信(简称扩频通信)与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式,它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上,在接收端通过相关接收,将信号恢复到信息带宽的一种系统。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处,即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善,从而提高了系统的抗干扰能力。本文根据扩频通信的原理,利用MATALB提供的可视化仿真工具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型,研究了扩频通信的特性和扩频增益与输出端信噪比的关系,目的是为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供依据。 2 扩展频谱通信技术 2.1 理论基础 扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon公式,即 )/1(log2NSBC (1) 式中:C为系统的信道容量(bit/s);B为系统信道带宽(Hz);S为信号的平均功率;N为噪声功率。 Shannon公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比(S/N)以及用于传输信息的系统信道带宽(B)之间的关系。该公式说明了两个最重要的概念:一个是在一定的信道容量的条件下,可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达到提高信道容量的要求;一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。 扩频增益是扩频通信的重要参数,它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱,其定义为接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比,即
dsdsiiBBRRNSNSG//00 (2)
式中,Si和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率;Ni和N0分别为相关器的输入、输出端干扰功率;Rs为伪随机码的信息速率,Rd为基带信号的信息速率;Bs为频谱扩展后的信号带宽,Bd频谱扩展前的信号带宽。 2.2 实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比,主要是在发射端增加了扩频调制,而在接收端增加了扩频解调的过程,扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的实现方法。图1为直接序列扩频系统的原理框图。 图1 直接序列扩频系统原理图 由直扩序列扩频系统原理图可以看出,在发射端,信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码进行模2加,产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列,然后再用扩频序列去调制载波,这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端,接收到的扩频信号经高放和混频后,用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩,将信号的频带恢复为信息序列的频带,然后进行解调,恢复出所传输的信息。 3 系统仿真模型的建立 3.1 Simulik简介 MATLAB最初是Mathworks公司推出的一种数学应用软件,经过多年的发展,开发了包括通信系统在内的多个工具箱,从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境,广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库,用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型,用户可以很随意地改变模型中的参数,并可以马上看到改变参数后的结果,从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。 3.2 模型建立及主要模块设计 基于MATLAB /Simulink所建立的扩频通信系统的仿真模型,能够反映扩频通信系统的动态工作过程,可进行波形观察、频谱分析和性能分析等,同时能根据研究和设计的需要扩展仿真模型,实现以扩频通信为基础的现代通信的模拟仿真,为系统的研究和设计提供强有力的平台。图2为基于MATLAB/Simulink的扩频通信系统仿真模型。
图2 系统仿真模型 信源:随机整数发生器(Random Integer generator)作为仿真系统的信源,随机整数发生器产生二进制随机信号,采样时间、初始状态可自由设置,从而满足扩频通信系统所需信源的要求。 扩频与解扩:PN序列生成器模块(PN Sequence Generator)作为伪随机码产生器,扩频过程通过信息码与PN码进行双极性变换后相乘加以实现。解扩过程与扩频过程相同,即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理。
接 收 高放 混频 解扩 解调 本振 PN码 同步
信 源 扩频 调制
PN码 振荡器 发 射 调制与解调:使用二相相移键控PSK方式进行调制、解调。调制由正弦载波与双极性扩频码直接相乘实现,采用相干解调法进行解调。 信道:传输信道为加性高斯白噪声信道。在加性高斯白噪声信道模块中,可进行信号功率和信噪比的设置。 误码计算:误码计算由误码仪实现,误码仪在通信系统中的主要任务是评估传输系统的误码率,它具有两个输入端口:第一个端口(Tx)接收发送方的输入信号,第二个端口(Rx)接收接收方的输入信号。 3.3 几点说明 在Simulink中,没有单独实现统计的计数器模块,需要自行创建,计数模型的设计如图3。在计数模型中,用与信源和伪随机码同频的脉冲模块分别实现码元同步和切普同步,利用加法器的累加功能,实现每个码元的相关峰值统计。
图3 计数模型实现框图 在扩频通信建模中,扩频与解扩使用的PN码以及调制和解调所使用的载波必须保持同步,因此要注意伪随机码模块和载波模块的参数设置。 在误码率计算中,接收到的信号,由于经过扩频解扩、调制解调、相关统计等处理,会存在一个延迟,在误码仪模块的对话框中要设置一个合适的延迟。 4 仿真结果分析 4.1 仿真系统运行情况分析 在给出下列仿真的条件下,观察仿真运行情况。信息速率20b/s,幅度为1;伪随机序列采用10级,传输速率为200b/s的m序列;载波频率10KHz;信号功率为1W,信噪比30dB;仿真时间设为2s。在这样的仿真条件下,理论上可获得10倍的扩频增益。图4是系统扩频解扩的仿真结果。上图为信源,中图为扩频码,下图为信宿。从图4可见,信源和信宿相同,误码率为0,基于MATLAB/Simulink所设计的仿真系统满足扩频通信系统的软件仿真要求。
图4 系统扩频解扩的仿真结果 4.2 扩频增益与输出端信噪比的关系 设置信息速率和伪随机序列传输速率,在扩频增益10和50的情况下,不断改变信噪比的大小,从而得到扩频增益、误码率和信噪比的关系如图5。从图5可以看到,在相同误码