第5章 数字通信系统的仿真(1) 5.1 概述 5.2 信源 5.3 信源编码 5.4 调制技术(模拟调制) 5.1 概述 实际的数字通信系统需要完成从信源到信宿的全部功能，这通常是比较复杂的。对这个系统做出的任何改动(如改变系统的结构、改变某个参数的设置等)都可能影响到整个系统的性能和稳定性。 在设计新系统或者对原有的通信系统做出修改或者进行相关的研究时，通常要进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中。通过仿真，可以提高研究开发工作的效率，发现系统中潜在的问题，优化系统整体性能。与一般的仿真过程类似，在对通信系统实施仿真之前，首先需要研究通信系统的特性，通过归纳和抽象建立通信系统的仿真模型。MATLAB软件的通信工具箱中有品种齐全、功能完备的模块，图5-1来自Toolbox＼commblks＼commblks＼commlibv2，双击MATLAB指令窗上面的Simulink工具条，再双击CommunicationsBlockset也可以看见下面的模块。 它们包括了通信系统中所需要的，也是通信原理教科书上系统介绍的功能(模块)：CommSources(信源)、CommSinks(信宿)、SourceCoding(信源编码)、ErrorDetectionandCorrection(检错与纠错)、Interleaving(交织)、Modulation(调制)、Channels(传输信道)、RFImpairments(射频损耗)、Syncronization(同步)等。 5.2 信源 5.2.1 锯齿波信号 周期信号是指每隔固定的时间间隔，周而复始重现的信号，可表示为：x(t)=x(t+nT)。锯齿波信号由RepeatingSequence(重复序列)模块产生。该模块输出一个预先确定波形的标量信号，使用模块的Timevalues(时间值)和Outputvalues(输出值)这两个参数，便可得到任意的锯齿波波形。例如，在默认情况下，时间值和输出值这两个参数都设为［02］，这个默认的设置就确定了一个锯齿波，在仿真时以2s为间隔重复出现，最大幅度为2。 图5-2所示是锯齿波信号产生的仿真框图，图中，锯齿波信号由重复序列模块产生。表5-1所示为RepeatingSequence(重复序列)模块的主要参数。图5-3所示为锯齿波信号的时域图和频域图。 零阶采样保持电路及频谱仪的采样时间设定为1/1.5。 5.2.2 方波信号 图5-4所示为方波信号产生的仿真框图，方波信号由SignalGenerator(信号发生器)产生，本例中是幅度为1，频率为1THz的方波。信号发生器能产生三种不同的波形：正弦波、方波和锯齿波。信号的参数可表示为赫兹或者弧度每秒。表5-2所示为SignalGenerator(信号发生器)的主要参数。图5-5所示为方波信号的时域图和频域图。 零阶采样保持电路及频谱仪的采样时间设定为5e-14。 5.2.3脉冲信号 图5-6所示是脉冲信号产生的仿真框图。方波脉冲信号的产生由BernoulliBinaryGenerator(伯努利二进制发生器)来产生。仿真开始时，模块送出一个采样周期为30的随机方波信号，在系统仿真模块中使用了一个upedge(上升沿)模块来提取信号发生器产生的方波信号的上升沿，并且由upedge模块来激发ZeroOrderHold(零阶保持器)，零阶保持器的取样时间决定了输出脉冲的脉宽，本例中是15。表5-3所示是BernoulliRandomBinaryGenerator(伯努利二进制随机数产生器)的主要参数。图5-7所示是upedge模块的内部结构。图5-8中波形从下到上表示信号发生器的方波输出、upedge模块的脉冲上升沿输出和零阶保持器输出的信号。 5.2.4 扫频信号 ChirpSignal(扫频信号)模块产生一个正弦信号，其频率随着时间的变化而线性增长，可以使用这个模块对系统进行分析。 ?该模块的三个参数：初始频率、目标时间和目标时间的频率，决定了模块的输出。这些设置可以是标量，也可以是向量。所有的参数要以向量形式确定下来，就必须有相同的维数。如果这个选项被选择并且参数是行或者列向量，模块将输出一个向量信号。图5-9所示是扫频信号产生的仿真框图。表5-4所示是ChirpSignal(扫频信号)模块的主要参数。 图5-10所示是扫频信号的时域图和频域图。仿真开始后，可以看到频谱仪显示的谱线随时间变化而移动。从示波器的显示可以看出，输出正弦信号频率越来越高。 表5-5给出了SpecturmScope(频谱仪)的主要参数。