通信系统仿真实验pdf

2024-09-19

通信系统仿真实验pdf（10篇）

1.通信系统仿真实验pdf 篇一

科技资讯

２００９

ＮＯ．３１

ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ学术论坛

Matlab/Simulink仿真实验在扩频通信课程教学中的应用张竞秋

(长春理工大学电子信息工程学院吉林长春 130022)摘要:根据扩频通信课程的特点,分析了当前该课程教学存在的问题,提出了采用Matlab/Simulink仿真来弥补实验室实验设备等的不足,并给出了Matlab/Simulink仿真的方法与实例,这是教学改革进程中的有益尝试。关键词:Matlab/Simulink仿真扩频通信仿真模型中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1672-3791(2009)11(a)-0236-02近年来,扩频技术迅猛发展,扩频通信不仅在军事通信中占有重要地位,在民用通信中也得到了越来越广泛的应用。《扩展频谱通信》是一门多学科专业交叉渗透的综合课程,它涉及到通信基础理论,对于教授该门课程理论的高校教师来说如何能更充分地表达自己的教学思路,如何更生动形象地开展教学,让学生更形象、更直观地理解所讲授内容历来是探讨的热点,解决上述问题的有效方法是采用计算机仿真技术。Matla/Simulink b仿真在实验教学中的作用

1.1Matlab/Simulink仿真与传统实验比较

通信系统仿真实质上就是把实验硬件搬进了计算机。在实物实验系统中,用各种电子元器件制作出通信系统中的理论模型

所规定的各个模块,再把它们通过导线或电缆等接在一起,然后再用示波器、频谱议、误码仪等通信仪表做各种测量,最后分析测量结果。在仿真实验中也是这样做,只不过所有通信模块及通信仪表的功能都是用程序来实现的,即通信系统的全过程在计算机中仿真运行。仿真实验不像实物实验那样让人感到“真实”,但对于许多通信问题的研究来说的确非常有效。与实物实验相比,Matlab仿真具有如下一些优点。

(1)Matlab可以仿真许多通信系统,通过改变某些参数来观察通信系统的性能,加深学生对知识的理解,从而可以获得比较好的教学效果。

(2)软件实验建设开发周期短,成本低。(3)弥补了由于实验场地、仪器设备和经费缺乏等因素带来的不足,避免了因误操作而对仪器造成的损坏,而且对于某些实验中不易观察到的现象,也可以进行模拟仿真。1.2Matlab/Simulink的功能与特点

Matlab是一套功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,它具有数值分析、矩阵运算、图形处理、仿真建模、系统控制和优化等功能。运用Matlab进行仿真共有两种途径:一是基于数据流的仿真,它是用Matlab函数以命令行的形式实现,亦即编程实现整个系统的仿真;二是基于时间流的仿真,它是用 Matlab提供的一种可视化仿真模型库——Simulink来实现整个系统的仿真。Simulink提供了许多模型库,用户只需用鼠标将所需模块从库中调出来并连接起来即可。利用Matlab对通信原理课程中

所涉及的内容进行仿真，形式生动、形象直

图1 直接扩频发射机仿真系统模型

图2 直接扩频发射机扩频前数据信号频谱

图

直扩发射机扩频后输出信号频谱

２３６科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ

学术论坛

观、启发性强,能增强学生的感性认识,加强其对授课内容的理解。

8000次/s,为此,以升速率模块配合采样保持模块将调制输出信号采样速率提高到8000次/s。2.2 仿真结果

仿真执行后,两个频谱仪将分别显示扩频前后的信号频谱,采用BPSK调制的等效低通模型时,调制前后的功率谱相同,如图2所示,可见,数据信号的带宽约100Hz,其功率峰值约为20dB,而扩频输出信号带宽展宽了20倍,为2kHz,其功率峰值下降到约7dB处。仿真输出的时域波形结果如图3所示,图中显示了数据流、PN序列以及扩频输出信号的波形。２００９

ＮＯ．３１科技资讯

趣,能取得较好的实验效果,弥补通信类课程实验的不足。2 扩展频谱通信系统仿真实例

直接序列扩频通信系统是扩频通信中最典型和最便于理解的扩频方式之一。我们试图通过这一系统的仿真演示过程来说明仿真软件在教学中的突出作用。2.1直接序列扩频通信系统

通过建立如图1所示的仿真模型来研究直接序列扩频通信系统,观察其数据波形、扩频输出波形及扩频调制输出的频谱。仿真模型中,Bernoulli Binary Generator用于产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.01s.PNSequence Generator用于产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.0005s.Unipolar toBipolarr Converter用于完成数据和扩频序列的双极性变换,乘法器输出就是扩频输出,其码速率等于采样速

率。扩频输出信号以BPSK方式进行调制。为使频谱观察范围达到4kHz,需要被观察信号的采样速率达到参考文献

[1]朱近康.扩展频谱通信及其应用[M].北

京:中国科学技术大学出版社,1993.[2]李颖,朱伯立,张威.Simulink动态系统建模与仿真基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.[3]邵玉斌.Matlab/Simulink通信系统建模

与仿真实例分析[M].北京:清华大学出版社,2008.3 结语

Matlab/Simulink作为一种功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,一直是科研人员作研究的工具,较少用于教学活动中。实践证明:在扩展频谱通信原理的实验教学过程中引入Matlab进行仿真,能帮助学生更好的学习该课程,提高学习兴图4 直扩发射机扩频前后的信号波形仿真结果(上接2

页)

年1月份以来,荆门市工商局以小批发为重点,开展了农村集贸市场食品安全大检查,查处收缴过期变质食品1191袋、“三无”食品495公斤、假冒食用油310公斤、假冒乳饮品680件,办理涉及食品的违法案件42起[2]。

最后在消费终端,强化农村食品消费环节的监管。对存在食品安全隐患多的小餐馆和小摊点坚决予以取缔。加强对农家宴的卫生监管和技术指导,强化对农村厨师健康体检和培训管理,严厉查处无卫生许可证从事餐饮服务的违法行为,防止发生群体性食物中毒事件。在湖北省对农村城镇、集镇、乡村举办的食品交易会、庙会、食品批发市场、集贸市场以及农村小食品店、个体商贩、小摊点、小作坊、小餐馆开展“拉网式”反复检查,重点检查品种为粮、肉、蔬菜、食用油、奶制品、豆制品、饮料、酒类、保健品、儿童食品、禽蛋及其制品、水产品等。3.3广泛深入地宣传相关法律法规及食品卫生安全知识

推进群防群治机制创新,针对农民群众食品安全意识差、防范能力低的实际,在农村农贸市场和社区街道设置食品安全举报投诉,将12315、12346等食品投诉举报热

线延伸到农村地区,湖北荆门建立村级消

费者投诉站和12315联络站330个。在全市农村设群众维权机构,聘请食品安全协管员和信息员,方便群众快捷、有效地进行投诉,实现食品安全群防群治,综合治理。

新闻媒体、文化教育、乡镇政府、卫生等部门应有专人负责宣传食品安全,通过广播、电视、报纸固定的向农民群众发布食品安全信息和开设食品安全法制建设的节目,或是在中小学生的安全教育中加入食品安全知识和科学健康饮食知识。通过悬挂横幅、张贴标语、展板、印发宣传材料、提供咨询、展示假劣食品等。湖北宜昌市五峰土家族自治县通过发送手机短信、播放公开信等形式,对假酒致人伤亡事件进行通报,已发放宣传单35000多张,发送短信30000多条,县电视台每半小时滚动播出告诫群众停止饮用散装白酒的公开信息。增强农民的食品安全法律知识、卫生知识水平、自我保护意识和维权意识。引导农民积极参与食品安全的社会监督,全面提高社会力量参与食品安全监督工作。[2] [3][4] [5][6] a/20090326/000678.htm 2009.3.湖北省工商局.湖北工商剑指“七小”强化农村食品监管扫描.http:/// 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２３７

2.通信系统仿真实验pdf 篇二

通信原理是电子信息和通信工程类专业重要的专业基础课,理论和实践性都很强,不但需要掌握和理解基本的概念,还需要通过课程实验来强化所学理论。为配合通信原理的教学活动,各高校在该课程实验设置和投入方面花费了巨大的人力和物力资源。但一方面硬件实验设备易受损,仪器的精确度所受干扰的因素过多,使得学生在很多情况下很难得到理想效果;另一方面由于实验设备损耗大、开销高和维护困难等局限性,使得众多高校对该课程实验建设的投入明显不足,有的甚至放弃实验教学[1,2]。

虚拟实验技术作为现代实验教学的发展模式,可以很好的解决以上问题[3]。虚拟实验通过利用软件模拟和仿真硬件功能让用户参与实验教学活动,因其零损耗、灵敏度高、仿真结果稳定等优点,已经在高校教学中得到广泛应用。

1 国内外研究现状

目前新加坡国立大学关注通信类虚拟实验的研究,建立了示波器实验,将Lab View作为Internet工具之一,充当仪器设备控制器级图形化用户操作平台,进行信号处理、数据分析、存储和现实工作。

国内研究方向在通信课程虚拟实验的主要由北京邮电大学、中南大学和吉首大学。北京邮电大学和吉首大学主要关注基于Matlab Web Server的远程通信网络虚拟实验室,只能够完成部分给定实验,其以演示性实验为主;中南大学则使用自己创建组件的模式,用Java和开源包Jmatlink实现Java和Matlab的通信,使用Java Applet实现部分简单的通信原理实验[4]。

2 虚拟实验关键仿真技术

2.1 Matlab builder JA

Matlab有多种应用部署产品[5]。如表1所示,Builder产品主要由Matlab Builder EX(支持Excel)、Matlab Builder Ja(支持Java和Web)、Matlab Builder NE(支持COM、C#.NET、Web)。其中Ja产品支持Matlab函数调用、图形应用、Web应用、Web图形化,所有Builder均需要Matlab底层运行环境(Matlab编译器)。

Matlab在2006中添加了Matlab Builder JA,又叫Java Builder,是对Matlab Compiler的扩展。用Java类中形成一个Java组件或包。每个Matlab函数被封装为Java类的一个方法,可以在Java应用程序中被调用,并可以免费被部署到未安装Matlab的桌面应用或者Web服务器上。Builder JA允许Java调用Matlab的文件,方便了Java进行复杂的数学运算。

与Matlab对其他程序的外部接口相比,Builder JA接口可以直接通过Java调用Matlab资源,例如可以调用Matlab中的图形界面直接展示结果。Java在网络编程上比较简单,可以通过混合编程开发基于Web的应用程序。

部署组件必须在有Matlab编译环境的电脑上运行,Matlab开发人员可以直接安装Matlab,Java开发人员可以安装Matlab或安装MCR(Matlab Compiler Runtime)和Matlab Builder Ja组件包,用户的终端机器上需要安装MCR,如果使用Web figures的功能,可以支持浏览器直接访问而无需安装任何插件,此类功能类似于Matlab Web Server。

3 虚拟实验平台的设计和实现

3.1 平台总体结构设计

3.1.1 目标和原则

首先,尽可能真实的模拟通信原理实验的理论和实际过程,对实验的把握要准确,平台要尽量简化以方便用户使用。

其次,使用Matlab作为底层运算环境,最大限度的满足用户对通信组件的需求,完成尽可能多的实验,要有良好的扩展性。

最后,构建一个以通信组件为核心的通信原理虚拟实验平台,支持用户使用通信组件自行搭建任意通信实验,给用户最大的自由度和良好的交互体验。

3.1.2 总体结构

基于网络的B/S结构,如图3.1,将重要的数据操作和服务放在服务器端实现,而一些面向用户的交互型操作多在浏览器端实现。其中,前台表达逻辑和业务处理逻辑是客户端主要的事务逻辑,数据库处理逻辑是数据库服务器端主要的事务逻辑,数据库处理逻辑需要调用服务器数据库进行相应操作[6,7]。

针对远程虚拟实验,用户可以使用Matlab组件直接远程调用相应仿真软件的相关器件和脚本文件。开发人员只需事先开发好相应课程的用户界面和实验脚本,用户无需安装相关软件,只需要使用浏览器访问相应实验页面就可以进行实验操作。

如图3.2所示,通信原理虚拟实验平台的整体架构[8]包括3个部分:服务器端、智能客户端和本地资源。服务器端和智能客户端间主要使用Java网络编程来互相传递数据;智能客户端和本地资源间只要使用Matlab Builder JA调用本地函数传递数据;智能客户端的界面主要使用Java SWT界面编程技术开发操作界面和虚拟实验组件,实现组件拖拽、连接等操作,并显示仿真结果。

3.2 平台的实现

实现通信类虚拟实验平台主要分为三部分,一是实验中所需功能模块和需要设置的参数,主要是在Matlab中编写的相关函数,并且将很多相似功能写成通用函数,以方便直接调用,然后打成Jar包,使用Java语言直接调用相关函数进行运算;二是实现虚拟实验界面,将所需组件集成在界面平台上,实现拖拽、连接功能,并且可以设置具体参数、查看实验结果波形和数据;三是用户自定义扩展组件,由Matlab用户可以自行添加相关Jar包实例化组件。主要实现过程:

第一步:编写Matlab中实现组件的函数并测试;

第二步:使用Matlab deploytool将所需Matlab函数封装到Java类中,并转换为Jar包,并将Jar包导入到Java开发工程中。

第三步:配置运行环境,未安装Matlab的环境需要安装MCR;

第四步:Java实例化类,调用Matlab编写的组件函数,传递数据,并组合调用多个组件函数,测试组合调用结果是否正确;

第五步:在界面中实现单独组件和组件间参数和结果传递,实现组件拖拽和参数传递,搭建完整实验原理框图,并测试数据传递是否正确。

3.3 BPSK实验[9]

打开智能客户端,输入用户名密码进入虚拟实验平台界面。根据BPSK实验框图3.3,将实验所需器材从器材栏里拖拽到实验台上,用鼠标将器材正确连接起,根据需要设置器材的关键参数,点击运行按钮,即可从示波器和功率谱分析仪中看到实验结果。用户可以将所做的实验以XML形式保存到本地,然后在教学管理主页中把实验提交到服务器中,由老师进行指导和评分。

4 结束语

通信原理虚拟实验平台是对远程通信原理实验教学的一次有力探索,验证了平台开发的可行性。在之前的设计基础上,丰富了课程实验所涉及的虚拟仪器,基本完成了通信原理的实验设计,解决了实验器材的参数设置和普适性,并初步引入了时间域上的概念。此平台在量化、编码、同步和仪器灵活性方面尚有待解决的问题,此问题的解决可以使得此平台具有更大的灵活性和可扩展性,不仅能够完成通信原理课程的虚拟实验,而且可以成为涵盖通信类学科的综合性虚拟实验平台。

参考文献

[1]Sherry,L.Issues in Distance Learning.International Journal of Educational Telecommunicationsl(4),337～365,1995

[2]Fuan Wen,“eLearning-Theories,Design,Software and Applications”,Open Web-Based Virtual Lab for Experimental Enhanced Educational Environment,ISBN978953-51-0475-9.April,2012.(InTech Open Access).

[3]J.Wang,S.Chen,W.Jia,et al.The Design and implementation of Virtual Laboratory Platform in Internet.Proceeding of the First International Conference on Web-based Learning in China.2002.169～177

[4]Yue Zhao,Fuan Wen,"Rapid Implementation of Communication-related Simulation Equipment on the Open Web-based Virtual Lab,"Advances in Electronic.Engineering,Communication and Management(EECM)vol.2,Dec.24-25,2011.Beijing,China.pp.417-424.

[5]http://www.mathworks.cn/products/matlab/index.html?s_cid=baidu_matlab

[6]焦瑞莉,南利平,李学华.基于LabVIEW的通信专业远程虚拟实验室[J].国外电子测量技术(虚拟仪器),2005(3):4-7.

[7]廖云伢.基于Java与Matlab集成的数字通信原理虚拟实验平台的设计与实现.中南大学硕士学位论文.2007.

[8]郭志强,黄燕,吴平.Java-Matlab集成方法的分析与探讨.研究与开发,2006年第6期:15～17

3.通信系统仿真实验pdf 篇三

关键词：改革；实践教学；通信系统仿真；仿真软件

随着社会的进步和通信方面的快速发展，社会越来越需要更多的不仅有理论研究基础又有实践经验的通信人才。在通信系的本科教学中，学校不但非常重视学生的理论基础更加重视学生的实践能力的培养。《数字通信系统仿真设计》是专门为通信工程专业学生开始的一门综合类、实践类的课程设计。独立于理论教学，学生需要独立完成课程设计，仿真波形，分析结果，并写出实践体会。能够更深入的加强对课程的理解。要求学生完成数字通信系统、通信原理、数字信号处理等的理论教学后才进行本次课程设计。对于学生不仅能够巩固基础知识，更能提高他们的独立分析和解决问题的能力。锻炼应用所学知识完成设计任务。

针对通信工程专业本科实践教学计划的设定以及实践教学大纲的不断完善，《数字通信系统仿真设计》实践教学的改革要跟上当前通信类学生就业需要。结合本人多年实践教学经验，针对课程设置等方面问题，提出一些改革建议：

1 结合新的培养计划以及学生的掌握情况，学生可自主选择合适的仿真软件。学生学习的自主性更强，《数字通信系统仿真设计》实践教学主要是学生利用已学的MATLAB软件对基本的通信系统进行仿真。在之前的所学课程中，很多课程都是选修课程，学生可以根据自身爱好、所修学分情况以及难易程度选择所学课程。例如，MATLAB的基础教学中，部分班级选修人数不足一半，而有些班级学生大部分选择了Systemview软件学习的理论教学。在新的培养计划中，着重培养学生的设计和应变能力。学生自主选择自己熟悉的软件，对通信系统中的常规模型进行调制解调设计，模型的选择以及参数的选择都很重要。《数字通信系统仿真设计》实践教学学生可以根据选修课程的学习程度选择合适的软件进行模型的建立。重点是MATLAB软件和Systemview软件的学习和应用。有时间和精力的学生可以选择尝试两种软件设计，通过比较得到更好的设计方法，书写设计体会。根据学生的完成情况给出成绩，结合设计报告和操作情况给出优、良、中、及格等。实践证明，改革之后的实践教学方式更容易区分和掌握的设计能力，学生可以在软件应用能力方面有一定的提升，采用改革之后的实践教学形式，我们可以提高学生积极性与设计的主动性，能够使学生更好的进行理论知识与实践操作相结合，达到更好的实践教学效果。

2成绩的设定不唯一，更注重学生综合运用能力的提高。在原有的基础设计题目中增加综合设计类的题目，让有能力学生能够提高自己的设计过程，原有综合设计中基础性的太多，比如针对基本调制ASK，FSK，PSK的调制解调模型建立，学生无论采用什么仿真软件都很轻松的完成，内容简单，太过于基础。学生用时较短，成绩无法区分。而对于综合设计能力较强的学生很难在综合设计中提高自己的设计水平。这样的实践设计题目的设置，使学生能够由基础到综合设计，由简单到复杂的从简到难的过程。在综合设计中，提前一周布置设计要求和题目内容，学生可自行查阅文献资料，确定自己所选择的设计类的题目，在设计实践过程中逐一论证，得到更好的结果，写出设计改进方法。调动学生的自主学习积极性，合理选择题目内容，培养学生的独立完成设计的鞥努力和综合研究的创新能力，改革效果显著。

3综合多门课程，实现《数字通信系统仿真设计》实践教学改革。打破以前的课程的限制。结合多门课程的交叉融合，改革后的《数字通信系统仿真设计》实践教学内容要求学生在完成一些比如通信原理、数字通信系统、数字通信原理、数字信号处理等的必修课程后，能够综合应用在通信原理课程当中学到的基本的数字通信系统的模型的建立以及通过软件进行一下验证，使学生更加清楚的理解通信原理中学到的基本知识，巩固基础理论知识。根据选修课程所学，选择合适自己的仿真软件，建立多种综合设计类题目。提高学生分析问题解决问题的能力。老师参与辅导学生设计，鼓励学生不断尝试新的内容，一起分析并得到解决办法，做到真正的提高。通过改革，激发了学生对于《数字通信系统仿真设计》设计的兴趣，增强了教学效果，老师能够在实践中更能体会学生的需求以及学习的乐趣，收到了很好的教学效果。教师可通过实践教学中的指导工作更能体会学生的弱点，反过来调整理论教学内容，真正做到理论结合实践，教与学相辅相成。通过上述三点实践教学改革的建议，学生不仅能够在课堂上更深刻的理解所学知识，也能在以后的专业课程的学习中更能深刻体会其中的含义，对理论学习有了更深刻的理解，对通信原理中各种调试手段以及解调方法都有深刻的理解和直观的判断。通过以上改革，使学生对通信系统内容和相关知识有了更好的掌握，真正实现理论指导实践，实践又推动理论的发展和创新。通过学生深入学习和创新，帮助学生自己设计、调试的能力的提高，查阅文献能力的提高，为以后的工作就业、论文书写等都打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]余群，舒华.现代通信技术实验改革的探索[J].甘肃科技，2007，23（9）：252-253.

[2]刘艳.通信工程专业实验教学改革初探[J].实验室研究与探索，2000（6）：24-26.

4.通信系统仿真实验pdf 篇四

图5为这三个系统在高斯信道下的误码性能曲线图。

其中在仿真中采用的多径时延参数为ITU室内B信道模型，码片速率为8．0Mchip／s，可分离多径数为6；最大多普勒频移为30Hz。

对于未编码的OFDM系统，假设信源速率为Rbit／s，经过串／并变换，每个子载波的速率为R／32bit／s，每个子载波经过QPSK调制后符号速率为R／64chip／s，经过OFDM调制后符号速率为Rchip／s，再加上循环前缀符号速率变为1．125Rchip／s，经过滚降系数为0．6的升余弦滤波器脉冲成型后，整个系统占用的带宽为0．9RHz。所以未编码的OFDM系统的信道利用率为1．11bit／s／Hz。当采用4PSK 4个状态的空时网格编码时，由于4PSK 4个状态的空时网格编码是同时输入2个比特，同时产生2个符号，它们分别对应发送天线1和发送天线2。因此对每一个发送天线来说，其符号速率为未编码的OFDM系统符号速率的一半即为R／64chip／s；然后每个子载波经过QPSK调制后符号速率为R／128chip／s，再经过OFDM调制后符号速率为R／2chip／s，再加上循环前缀符号速率变为0．5625Rchip／s，经过滚降系数为0．6的升余弦滤波器脉冲成型后，整个系统占用的带宽为0．45 RHz。所以采用空时网格编码的OFDM系统信道利用率为2．22bit／s／Hz，是未采用空时编码的OFDM系统信道利用率的2倍。

如图5所示，在高斯信道下未编码的OFDM系统的误码率性能反而比采用空时网格编码的OFDM系统的误码率性能好，采用网格编码的OFDM系统的误码率性能大约比未编码的OFDM系统的误码率性能恶化1dB，采用分集接收后可以为系统带来大约3dB的分集增益。如表3所示，在频率选择性衰落信道下采用空时网格编码的OFDM系统的误码率性能明显优于未采用空时网格编码的OFDM系统的误码率性能；同时采用两副接收天线的STTC-OFDM系统比采用一副接收天线的STTC―OFDM系统的误码率性能要好。这说明采用空时网格编码的OFDM系统非常适于应用在频率选择性衰落信道下，同时采用较多的接收天线可以有效地改善系统的误码率性能。

5.移动通信系统实验报告三篇五

一、实验目的

1、使用DSP原理图实现QPSK调制系统的解调。

2、使用Tkplot等模块观测解调信号的波形及其眼图和星座图。

3、观测系统误码率与信噪比的关系曲线图。

二、本次实验所需器件

a.射频信号分离器：Timed Linear---Splitter RF.（用于将信号分为两路信号）b.QPSK解调器： Timed Modem---QPSK_Demod.c.误码率测量模块： Sinks---berIS.d.参数扫描：Controllers---ParamSweep.（用来扫描不同信噪比下的误码率）e.时间延迟模块：Timed Linear---DelayRF.f.噪声：Timed Sources---N_Tones/Noise.g.波形观察模块：Sinks---TimedSink.(用于在DDS下观察信号的波形)

三、实验内容

建立一个完整的QPSK调制解调系统，观察解调后信号的波形，星座图，眼图，测量系统在不同信噪比下的误码率。然后在加噪声和多径的条件下，观察噪声和多径对解调信号的影响（包括星座图，眼图，误码率）。

四、实验结果分析

上图是QPSK系统调制解调的一些实验结果图，S2为调制信号的频谱图（载波为70MHz，主瓣宽度大约50KHz）； S4为解调信号的频谱图； T8为基波信号时域波形； T4为解调信号时域波形；

b1为接收信号中信噪比参数变化是解调信号的误码率。

从S4可以看出解调后的信号的频响范围基本在24.3KHz以下。符合滤波后的基波信号频率范围。

对比T4与T8，我们可以发现解调出来的信号基本与之前几波信号一致（一定时延），能够保持信息传递。

从b1我们可以看到当接收到的信号信噪比越大，其系统的误码率也就越低。所以在设计系统是应尽量提高其信噪比。

此图验证的是噪声对信号的干扰，对比此图中的T4与上一图的T4，可以看到加了噪声的解调信号质量比没有加噪声的好。设计时应减少噪声对信号的影响。

6.通信系统仿真实验pdf 篇六

摘要：为了提高研究生教学质量，提高学生学习兴趣和学习热情，使学生更加透彻地理解所学知识，拓展学生向研究性发展的外延培养，训练学生创新能力的培养，开发了《现代通信原理与系统》课程相关的仿真演示实验。教学实践中，通过Matlab仿真实验演示，有效地激发了学生学习的主动性和积极性，增强了学生的感性认识，提高了?n程教学效果，提高了人才培养质量。

关键词：通信原理；Matlab；实验教学；系统仿真

中图分类号：TN911 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0267-03

一、引言

《现代通信原理与系统》课程是光纤通信、移动通信、卫星通信等等课程的重要基础，该门课程数学知识复杂，理论性内容较多，部分涉及非线性电子线路，比较抽象，缺乏直观性，学生难以想象，不好理解，相关实验也是验证性实验，学生对实验的感受不深，对设备的运行原理、运行情况了解不深，这对培养学生综合思维能力、创新能力没有起到任何作用。为了提高学生学习兴趣和学习热情，使学生更加透彻地理解所学知识，拓展学生向研究性发展的外延培养，训练学生创新能力的培养，笔者通过该门课程典型实验仿真，动态演示，在课堂上形象生动展现波形，帮助学生深入了解课程内容，提高学习效率。

二、模拟调制实验仿真

让载波的某个参量随模拟调制信号的变化而变化的方式叫作模拟调制，模拟调制有线性模拟调制与非线性模拟调制。通过线性模拟调制与非线性模拟调制，利用Matlab仿真，加深学生对于调制、解调概念的理解，掌握线性调制与非线性调制的区别。通俗地讲，线性模拟调制就是将调制信号“放”到了载波的振幅参量上，在频域发生频谱的搬移，经过解调，将调制信号从载波的振幅参量上“取”出来，恢复成原始的调制信号。这样做的目的有三：第一方面，把低频信号变换成利于无线发送或在信道中传输的高频信号；第二方面，使得多路信号在一个信道中同时传输，实现信道多路复用；第三方面，可以改善传输系统的性能。基于这样的优势，信号传输的过程中可以采用模拟线性调制，但是我们日常观察到的波形或者学生脑子里想象的基本都是信号的幅值随时间的变化，都是时域里的波形，而调制、解调所说的对于信号的“放”和“取”，发生了频谱搬移，从时域到频域，再从频域到时域，学生很难理解如何实现频谱搬移以及频域的图形是什么样子。通过实验仿真，动态演示，学生实实在在看到了载波、调制信号、已调信号以及解调信号的时域波形和频域的频谱，便于理解学习内容。线性调制各波形如图1所示。

由图1仿真图形学生很容易理解：模拟线性调制，已调信号的频谱与调制信号的频谱在形状上没有变化，只在幅值上差一个倍数，信号在时域是重叠的，在频域是不重叠的，通过解调，可以很容易在频域把所需要的信号分离出来，从而实现信道多路复用，提高传输效率。

三、脉冲编码调制实验仿真

现实生活中，人类感觉器官可以接受的信息，如语言、图像等大多数都是以模拟形式出现的，也就是说信源与信宿处理的都是模拟信号，但在数字通信系统中，信道传输的却是数字信号。为了解决这样的问题，需要经过抽样（模拟信号离散化）、量化（离散信号数字化）和编码（数字信号二值化）三个处理步骤，将模拟信号转换为数字信号，这种通信方式，称之为脉冲编码调制。脉冲编码调制抗干扰能力强，在数字程控电话机交换系统、光纤通信、数字微波通信、卫星通信等方面得到了较为广泛的应用。虽然数字程控电话机交换系统、光纤通信等等与我们的生活息息相关，但是具体的原理不好理解，通过仿真实验，学生切实看到了模拟信号被取样，变成离散信号，见图2，并且掌握了模拟信号离散化的原理；再经过量化，将原来任意取值的离散信号经四舍五入变成了有限个值，也就是没有在实线上的点经过四舍五入变成了实线上有限的点，理解了量化的概念，见图3；再经过编码成为用0和1表示的信号，见图4。

通过实验仿真，学生真正理解了：抽样的作用是“模拟信号离散化”，量化的作用是“离散信号数字化”，编码的作用是“数字信号二值化”。

四、升余弦滚降系统性能仿真

数字通信系统中，基带信号的频谱较宽，容易产生码间串扰，信号通过这样的信道，不可避免地产生畸变。因此，在信道带宽有限的条件下，为了降低误码率需要对基带信号进行脉冲成形处理，改善平铺特性，产生适合信道传输的波形。升余弦滚降系统的传输特性表达式：

其中，α为滚降系数，Ts为码元间隔。由图5可以看出，滚降特性所形成的波形在采样点上均为零，从而抑制了码间串扰，并且“拖尾”现象随着α的增大而振荡幅度减小、衰减速度加快。

为了对数字通信系统性能有一个直观的了解，利用眼图法能够方便地估计系统性能。所谓眼图是一种定性分析系统特性的方法。将待测的基带信号加到示波器的输入端，同时把位定时信号作为扫描同步信号，使其与接收码元同步，观察示波器上显示的图形，由于在传播二进制代码时，很像人的眼睛，称之为眼图法。图6为升余弦滚降系统信号传输过程中观察到的眼图。改变噪声的功率谱密度，“眼睛”的张开角度发生变化，从而反映噪声对系统性能的影响，使教学内容更加直观生动有趣。

五、结束语

仿真软件在《现代通信原理与系统》课程实验教学中的应用，不但将课程中较难理解的内容形象生动地展示出来，使学生对理论知识的理解更加透彻，提高了学生学习的兴趣和效率，从而提高了教学质量和效果，而且从根本上提高了学生分析问题和解决实际问题的能力，培养了学生的创新能力，是课程教学改革中有益的探索。

参考文献：

7.通信模拟仿真系统建设篇七

1 建立仿真系统的必要性

1.1 通信信息网络现状

齐齐哈尔电业局通信光传输网络SDH现有中兴设备60多台, 设备类型包括ZXMP S320/ZXMP S330/ZXMP S360/ZXMP S380/ZXMP S385五种型号。以2.5G和622M两个光纤环网为核心。2.5G光纤环网由5台设备组成, 附挂1个155M子环网。622M光纤环网由13台设备组成, 附挂3个155M子环网。主要传送调度数据网、继电保护、图像、综合网管监控通道等2M复用信息。复接设备PCM有120多台, 设备类型主要有深圳泰科3630、沈阳仕得蓝马可尼XMP1、北京西科德萨基姆FMX12、北京讯风BX10等。主要传送调度电话、远动信号、电量信号、集控信号、电源监控等64K业务。齐齐哈尔电业局信息网络在去年年末刚刚从思科交换机全部更换为H3C网路交换机, 新厂家的设备需要人员又新学习适应新技术。我局信息内外网共有76台设备, 1个中心机房和37个基层网络机房, 设备类型包括S9512、S7510、S5500和S3600, 网络防火墙2个。随着三集五大体系的建立, 我局各单位办公地点调整变化较大, 很多办公电脑需要变更信息网络的接入点, 甚至需要调整网络结构。

1.2 通信信息网络存在问题

1.2.1 信息网络稳定运行指标已列入我局安全生产指标之一。

生产环境交换机的配置变化时需要在测试环境中试运行后再放入生产环境, 以保证配置的正确性, 所以迫切需要一个模似环境来调试和测试交换机, 提高人员技能水平, 提高生产环境网络运行的稳定性。1.2.2随着通信光传输、复接设备的更替, 新鲜血液的融入, 人员的技术水平也要随即提升, 利用替换下来的设备、已有的资源和自筹部分新设备, 组建一个模拟现场的仿真系统环境, 利用空余时间和定期时间进行真实现场工作环境的模拟, 可以提高现有工作中疑难问题的解决, 和给新员工进行实物性培训, 快速使新员工进入工作状态。专业技术人员可以通过模拟现场故障, 进行快速定位解决故障。也解决了闲置设备的利用率问题, 一举多得。

1.3 背景的提出

1.3.1 全省电力培训中心无针对通信信息网络设备组网培训的基地。

1.3.2 到厂家培训名额少, 达不到全员培训目的。

1.3.3新员工和微波专业技术水平有待提升, 使其快速进入工作状态。1.3.4通信信息设备更替升级快, 专业技术人员现有业务水平有待进一步提高。

2 建设仿真系统达到的效果

2.1 此仿真系统的建立, 主要用于模拟现场实际工作环境方面的培训工作, 使得全员达到培训效果。

2.2 巩固了专业知识, 并把理论知识和实践知识有效结合起来。

2.3 融合通信和信息两大专业业务水平, 提高了团队合作精神。

2.4 提高了解决问题的能力。

模拟故障现象, 锻炼了员工队伍。两大专业共同组建仿真系统, 人员跨专业锻炼, 最终达到培养复合型人才的目的。下一步将规划完善搭建信通公司所有专业的模拟仿真环境, 专业间相互了解学习, 解决人员结构性缺员问题。能够独立完成工作中较复杂工作任务的同时, 处理工作中的疑难问题。

3 建设方案

3.1 按照建设仿真系统目标, 制定符合我局通信信息现状的实施方案。

首先成立通信信息模拟仿真系统建设领导小组。组长由信息通信公司经理担任, 副组长由信息通信公司副经理担任, 专业负责由专责工程师担任, 组员由传输一、二班人员组成。经过多次技术组会议讨论论证通信信息模拟仿真系统建设的可行性方案, 一致认为方案可行, 可操作性强。首先仿真系统选址, 一为原微波楼, 二为通调楼十九楼微波机房。因十九楼微波机房设备安装方便, 仿真系统需求空间大;其次从组建规模上考虑后期建设, 确定设备布放位置。最终确定一期建设光传输设备SDH四台, 复接设备PCM三套 (6台) , 信息网络设备五台。预留两面屏位。

3.2 深入细致, 周密安排, 全面实施仿真系统建设。

3.2.1未雨绸缪, 整合现有设备资源, 购买新传输设备。首先将三号院拆除的整套通信设备包含光传输SDH、泰科PCM、电源系统作为仿真系统基础雏形, 另整合一套中兴S330设备、三套PCM复接设备和购买中兴S330、S320光传输SDH各一台, 组建成传输网络。信息网络的组建是利用去年更换交换机后替下来的旧H3C设备搭建。3.2.2周密安排, 通信信息专业人员密切配合, 按施工方案逐项有序进行。光传输设备模拟现场设备硬件安装、线缆的布放、线缆的绑扎、设备的加电、开局、设备 (单机、组网) 调试、2M (155M) 业务的开通等一系列现场实际工作环境。PCM复接设备模拟现场设备硬件安装、线缆的布放、线缆的绑扎、色谱识别、设备 (单机、组网) 调试、64K业务的开通等一系列现场实际工作环境。信息网络的建立是用3台三层交换机和2台二层交换机按实际工作中需要的拓扑结构, 随时变化互连方式, 组成需要培训和测试用的网络结构。大大锻炼了人员的网络业务技能。

3.3 加强管理, 真正发挥仿真系统作用。

为了完善仿真系统日常管理, 制定了仿真系统使用规章制度。3.3.1仿真系统设备仪器仪表设专人负责保管维护、登记建帐。存放应做到整洁有序, 便于检查使用。3.3.2仿真系统设备仪器仪表、工具一般不得外借, 特殊情况必须经领导批准。3.3.3要爱护仿真设备仪器仪表, 节约使用材料, 遵守操作规程, 认真记录操作步骤。室内应保持整洁, 操作时丢弃的废物要按指定地点倾倒。3.3.4仿真系统必须重视安全工作, 加强防火、防盗、防尘的管理。3.3.5仿真系统的操作人员, 要加强岗位责任制, 经常检查维修设备仪器仪表, 使其处于正常完好状态。3.3.6仿真系统应建立安全制度。每次操作完毕或下班前, 要做好整理工作, 关闭电源和门窗。要有明确的责任人。

结束语

通过以上措施, 信息通信公司初步建立了通信信息模拟仿真系统, 搭建了通信信息模拟仿真系统, 经过近几个月运行检验, 极大的提高了通信信息运行维护人员的专业技术水平, 使我局通信信息故障处理更加快速, 通信人员能够更好的适应“五大”体系建设后对专业人员的要求, 在全省首家建立通信信息模拟仿真系统, 为我局培养电力通信复合型人才找到了一种新方式, 也为在全省率先探索电力通信信息专业培训新方式、新手段走出了一条创新之路。

参考文献

[1]中兴通讯股份有限公司ZXMP S380S330技术手册.[1]中兴通讯股份有限公司ZXMP S380S330技术手册.

[2]沈阳仕得蓝科技有限公司XMP1SOX操作手册.[2]沈阳仕得蓝科技有限公司XMP1SOX操作手册.

[3]北京西科德科技有限公司SAGEM FMX12数字交叉连接复用设备技术手册.[3]北京西科德科技有限公司SAGEM FMX12数字交叉连接复用设备技术手册.

8.通信系统仿真实验pdf 篇八

信息化战争是21世纪战争的显著特点, 如何打赢一场信息化条件下的局部战争是我军当前及今后一段时间以内需要认真研究的课题。在信息化战争条件下, 谁拥有信息的主动权, 谁就能在战争中取得主动。因此最大限度地发挥各种信息装备的作战效能, 为各种作战信息提供安全、快捷、准确的传输通道成为摆在从事信息专业人员面前的一个重要训练课题。应用于现代战争的信息系统强调的是体系作战能力, 不再是单独的某个专业、某个电台的训练, 要想充分发挥平时训练的最大效果, 需要各种信息系统的配合。如果在训练某些装备时采用实装训练, 需要动用多个部队多种信息装备参演, 在时间、场地、人员及经费保障上都会受到各种限制。因此, 为解决上述矛盾, 通行的做法是研制模拟仿真训练系统, 使用模拟仿真训练系统训练, 不需动用任何实际装备即可进行训练, 可节约人力、物力和财力资源。

信息系统的模拟仿真训练系统综合性较强, 不仅要模拟不同信息装备之间的互联互通, 整个仿真系统自身的管理控制也较复杂。目前通用的作法是用嵌入式系统仿真各信息单元, 用PC机构建一个管理服务器, 这样服务器与各信息单元间就需要进行各种信息的交互。此类信息的交互可采用串口、局域网、CAN总线等作为传输通道。嵌入式系统支持局域网的能力较弱, 而串口的传输速率较低, 且大多局限于点对点传输, 因此采用CAN总线进行数据通信是一种经济可行的方案。本文主要研究实现信息系统模拟仿真训练系统数据通信的技术内容, 硬件实现基于吉阳光电GY8508的USB接口CAN总线适配器及STM32F107VCT bx CAN总线接口。

1 硬件设计

图1是信息系统模拟仿真训练系统CAN总线连接图。如图1所示, 一个模拟仿真训练系统主要由服务器和若干信息单元构成。信息单元使用STM32F107VCT嵌入式平台的bx CAN作为CAN接口设备。服务器 (PC机) 使用GY8508 USB-CAN总线适配器作为PC机CAN接口设备。

bx CAN (Basic Extended CAN) 是STM32F107V CT6芯片的一种扩展CAN外设, 它支持CAN协议2.0A和2.0B。它的设计目标是:以最小的CPU负荷来高效处理大量收到的报文。它也支持报文发送的优先级要求 (优先级特性可软件配置) 。STM32F107VCT6芯片的bx CAN有2路CAN通道, 分别是CAN0和CAN1, 每个CAN通道都有一个发送端TX和一个接收端RX, CAN1 RX和CAN1 TX位于芯片的GPIO引脚PD0和PD1上, CAN2 RX和CAN2 TX位于芯片的GPIO引脚PB5和PB6上。

GY8508是吉阳光电公司生产的带有USB2.0接口和2路CAN接口的USB-CAN适配器, 可进行CAN总线数据与USB通道数据的双向传送。在应用案例中, GY8508 USB-CAN总线适配器一般作为标准的CAN节点, 使PC通过USB接口连接一个标准CAN网络。

2 信息单元CAN软件设计

信息单元采用的是bx CAN, 关于bx CAN的软件使用设计已经有专题讨论过, 限于篇幅, 在此仅给出相应软件设计的文字说明。

(1) RCC初始化。由于节能的需要, 在系统加电复位时GPIO引脚是不工作的, 所以要想正常使用CAN, 必须配置复位时钟控制RCC, 为引脚加电。

(2) GPIO初始化。对bx CAN对应的GPIO引脚进行初始化, 主要是配置GPIOD引脚的针脚、输入输出状态、数据速率等, 之后还要进行重映射。

(3) NVIC初始化。如果使用CAN中断, 还要配置嵌套向量中断控制器NVIC。

(4) CAN单元初始化。首先为了防止其它操作会更改特定寄存器的内容, 在进行传输特性参数配置前一般会对CAN接口去初始化, 使与CAN有关的寄存器恢复到加电复位状态;其次要修改CAN控制寄存器CAN_MCR的参数;此外还要对CAN的操作模式MODE以及波特率特性SJW、BS1、BS2等参数进行相应设置。

(5) 滤波器初始化。在CAN总线通信中, 没有地址的概念, 即收发双方不会向其它通信方式一样在通信前需要指定收发双方的地址, 而是对每个发送的帧附加一个标识符, 当发送方发出一个帧后, 在总线上的用户都能收到此发送帧, 采用的通信方式是一点对多点的通信方式。如果接收方只对特定标识符的数据帧感兴趣, 而忽略其它标识符的帧, CAN总线协议提供了一种称为过滤器的选择方式来实现上述要求。STM32F107x芯片的bx CAN提供28个位宽可变/可配置的标识符过滤器组, 通过软件对它们编程, 从而在引脚收到的报文中选择需要的报文, 而把其它报文丢弃掉。在进行滤波器设置过程中, 需要对滤波器号码、滤波器初始化模式、过滤器位宽、过滤器标识符、过滤器屏蔽标识符、过滤器输出FIFO、过滤器使能等参数进行配置。

(6) CAN信息帧收发。CAN信息帧收发的代码比较简单, 只要将发送信息帧的数据结构填充好, 就可以利用CAN_Transmit发送数据, 当有数据到达CAN接口时, 在接收中断中可以从接收的数据帧中接收数据。

3 服务器CAN软件设计

服务器采用的是GY8508 USB-CAN适配器, 产品配套光盘提供了与该适配器配套的DLL动态连接库文件, 用户可采用VC/VB软件编写自己的应用程序, 完全不需要了解复杂的USB接口通讯协议, 就可进行CAN系统应用软件产品的二次开发。本文案例采用VC软件编程。

使用动态链接库进行CAN系统应用软件产品的二次开发的方法比较简单。GY8508 USB-CAN适配器随机光盘中会提供开发用库文件:VCI_CAN.lib, VCI_CAN.DLL, Si Usbxp.DLL, VC用函数声明文件:Control CAN.h。在VC环境下编程时, 只要把Control CAN.h添加进应用工程, 再将动态链接库文件拷贝到开发软件目录, 就可使用封装在动态链接库中的CAN接口函数了。

使用GY8508 USB-CAN适配器进行CAN收发通信的过程可以归结为以下几个步骤。

(1) 连接设备

VCI_Open Device (m_Dev Type, m_Dev Index, Reserved) ;

VCI_Open Device库函数用于连接设备, 该函数有三个参数:m_Dev Type, m_Dev Index, Reserved。m_Dev Type为具体设备类型的宏定义, 包括USB、RS232、NET以及PCI等接口的适配器种类, 本例使用的USB接口的CAN适配器的宏定义参数是3;m_Dev Index、Reserved为采用RS232接口时用于标明串口号及波特率的参数, 本例不用, 可填0。

(2) 初始化CAN接口参数

VCI_Init CAN (m_Dev Type, m_Dev Index, CANIndex, Init Info) ;

VCI_Init CAN库函数用于初始化CAN接口参数, 该函数有四个参数:m_Dev Type, m_Dev Index, CANIndex, Init Info。前两个参数含义及取值同上。CANIndex为适配器的CAN通道数, 本例只使用一个通道, 故可填0, Init Info为VCI_INIT_CONFIG结构体指针类型变量, 用于初始化CAN的配置参数, 在调用VCI_Init CAN函数之前需要填充该结构, 填充实例代码及说明如下。

(3) 启动CAN控制器及中断

VCI_Start CAN (m_Dev Type, m_Dev Index, CANIndex) ;

VCI_Start CAN库函数用于启动CAN控制器及中断, 该函数有三个参数:m_Dev Type, m_Dev Index, CANIndex。三个参数含义及取值同上。

(4) CAN消息帧发送

VCI_Transmit (m_Dev Type, m_Dev Index, Can Index, sendbuf) ;

VCI_Transmit库函数用于CAN消息帧的发送, 该函数有四个参数:m_Dev Type, m_Dev Index, Can Index, sendbuf。前三个参数含义及取值同上。Sendbuf为VCI_CAN_OBJ结构体指针类型变量, 在调用VCI_Transmit函数之前需要填充该结构, 填充实例代码及说明如下。

(5) CAN消息帧接收

VCI_Receive (m_Dev Type, m_Dev Index, Can Index, recvbuf) ;

VCI_Receive库函数用于CAN消息帧接收, 该函数有四个参数:m_Dev Type, m_Dev Index, Can Index, recvbuf。前三个参数含义及取值同上。recvbuf为VCI_CAN_OBJ结构体类型变量, 当CAN接口有消息帧到达时, 会填充该结构, 在接收中断中可从该结构中获取接收数据。

接收实例代码及说明如下。

(6) 关闭连接

VCI_Close Device (m_Dev Type, m_Dev Index) ;

VCI_Close Device库函数用于关闭与设备的连接, 该函数有两个参数:m_Dev Type, m_Dev Index。参数含义及取值同上。

4 结束语

本文结合信息系统模拟仿真训练系统数据通信的实际需求, 给出了一种将PC机服务器软件与嵌入式平台软件通过CAN总线进行互联互通的技术实现方案, 详细分析研究了GY8508的USB接口CAN总线适配器及STM32F107VCT bx CAN总线接口的软件设计方法, 文中的代码稍加改造就可用于实际系统的应用开发, 对于进行信息系统模拟仿真训练系统研发的技术人员具有一定的指导作用。

参考文献

[1]胡洪坡, 梁书剑, 郑振华, 等.STM32F107VCT6平台下的bxCAN总线技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用, 2012, 12 (9) :39-41.

[2]胡洪坡, 梁书剑, 杨华, 等.STM32F107VCT6平台的bxCAN标识符过滤技术与应用[J].单片机与嵌入式系统应用, 2012, 12 (10) :16-18.

[3]武汉吉阳光电科技有限公司.GY8508 USB-CAN200 USB转CAN总线适配器 (双CAN) 使用说明书[EB/OL].http://glinker.cn.china.cn/.

[4]张培仁.CAN总线设计及分布式控制[M].北京:清华大学出版社, 2012.

9.通信系统仿真实验pdf 篇九

1.1 AM的调制系统的仿真

制假设要传送的信号波形为, 载波为, 则载波的双边带调幅 (AM) 调制后的信号为:

AM的调制系统的MATLAB仿真实现程序 (function am.m) 如下:

图1即是M文件运行所生成的仿真图像。

当进行不带载波的双边带调幅调制时, 我们可以直观地得到如下图所示的时域波形图, 该图上面信号为调制信号, 下方为已调信号。同时通过以下M文件程序代码 (function ampinpu.m) 可以得到AM调制系统频谱图。

运行这个源程序, 我们可以清楚直观的得到下面的图形。见图2。

由仿真结果我们不难看出, AM调制含直流分量, 而这些直流分量并不携带有用的消息, 从而造成了功率的浪费。

在应用MATLAB对DSB的基本实现进行仿真的同时, 还可以在Simulink环境中进行可视化设计, 建立双边带幅度调制解调系统并实现对它的动态仿真。本例中的仿真系统由信源模块、调制和解调模块、模拟示波器、零阶保持器和频谱示波器等构成。信源为幅度为0.7, 频率为8Hz的正弦信号;调制和解调模块采用Simulink中的DSB AM Modulator Passband和DSBSC AM Demodulator Passband模块;零阶保持器用于实现一个以规定的速率进行采样的保持器;最后的结果在两个示波器中实现出来, Constant (常数) 赋值[2 02.8], 可将三个波形分开。在幅度调制仿真中, 频谱仪参数设置通常是使输入采样时间的倒数是调制载频的4倍, 这样载频可以位于频谱仪显示窗的中心位置, 两旁的谱线也便于观测。图3给出了双边带幅度调制后信号的波形和频谱图, 模拟示波器显示的波形从上到下依次是解调波形、原始波形、调制波形, 而从频谱示波器的结果中可以看出载频旁边的边带成分。

摘要：重点介绍了MATLAB仿真模拟通信系统, 并实现了MATLAB的模拟通信原理虚拟实验平台。该平台主要解决了现有实验教学资源的紧缺问题, 降低基于组件的软件开发成本, 提供一个虚拟实验室, 再现模拟通信系统的信号波形和频谱。

10.通信系统仿真实验pdf 篇十

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[1]。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。

1 直接序列扩频通信

1.1 理论基础

直接序列调制扩展频谱通信系统,是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去,在收端再用与发端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理,从而恢复出扩频调制以前的信息[1,2]。

1.2 系统设计

系统采用m序列作为扩频序列伪随机码,用其对基带信号进行扩频,然后采用QPSK进行信息调制,再由射频调制将信息发出。在接收端,首先将接收的信号变频至中频信号,再用QPSK进行解调,将解调信号和与发端相同的伪随机码进行解扩恢复出原始信号。直扩系统发射端和接收端框图如图一和图二所示:

1.3 扩频码的同步

当输入信号中的扩频码和本地产生的扩频码在结构、频率和相位上完全一致即同步的情况下,输入信号才能通过解扩单元完成扩频码的解扩功能。因此同步是扩频通信系统的关键技术,也是系统中的一个难点。在扩频通信中,PN码同步包含了两个过程:捕获和跟踪。

直扩信号的捕获方法有很多种,包括顺序搜索法、滑动相关法、匹配滤波器法、序贯估值捕获法等。本文采用匹配滤波器法。匹配滤波法的捕获原理如图三所示。

采用一个固定不变的本地PN码序列与接收信号进行连续的相关处理,任何时刻的相关值均与一门限比较,大于该门限则确定为捕获,然后触发本地PN码序列发生器,同时转入跟踪状态。通常,匹配滤波器法最快只需一个伪码周期就可以完成捕获。

2 扩频系统仿真

系统在发射端利用随机发生函数在0.1s内产生40个二进制信息码源,对每个码元采样100次,即信息速率Rb-40kbps。m序列采用n=7级移位寄存器产生周期N=127的伪随机序列,即扩频码的速率为RC=127×40k=5.08Mbps,如图四所示。

信息码源经过串并转化为I、Q两路信号与m序列进行扩频得到I、Q两路扩频信号,两路扩频信号再与载频为f0=3kHz的正弦信号进行QPSK调制后得到已调信号,如图五所示。