MATLAB應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的仿真設(shè)計

1、 自從 MATLAB 推出以后 , MATLAB 便為各國的工程科學(xué)家開發(fā)學(xué)科應(yīng) 用軟件提供了新的基礎(chǔ) , 并且得到了全世界的關(guān)注和歡迎。 MATLAB 經(jīng)過不 斷地擴充和完善 , 已經(jīng)發(fā)展成為功能強大 , 適用于多個學(xué)科和領(lǐng)域的系統(tǒng)軟 件工具。MATLAB 的 一 個 顯 著 特 點 , 就 是 提 供 了 系 統(tǒng) 動 態(tài) 仿 真 工 具 箱 -SIMULINK 。 通過使用 SIMULINK 使在計算機上進行系統(tǒng)動態(tài)仿真得以實現(xiàn)。 MATLAB 軟件的另一顯著特點是 , 提供了一個專門用于 GUI 程序設(shè)計的快 速開發(fā)環(huán)境 -GUIDE , 通過它你可以方便的將仿真過程和結(jié)果直觀的表現(xiàn)。

2、本論文的目的就是提供一種數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真軟件 , 使人們對不同數(shù) 字通信系統(tǒng)的性能差別有更進一步的認識。 仿真軟件給出了時間流仿真和數(shù) 據(jù)流仿真兩種仿真模式 , 并對仿真結(jié)果進行了分析。一、 MATLAB /SIMULINK 仿真基本操作過程1、 框圖仿真操作過程簡介以丘陵地形中的 MFSK 調(diào)制的仿真框圖為例對框圖仿真操作過程進行 介紹。(i 仿真模塊的操作首先打開 SIMULINK 仿真模塊庫 , 用鼠標左鍵分別選中圖 1中的 8個模 塊 , 再將其分別拖到需要創(chuàng)建仿真模型的窗口 , 松開鼠標 , 這時 8個模塊將出 現(xiàn)在仿真模型窗口中。然后 , 在仿真模型的窗口中 , 用鼠標左鍵選中模

3、塊將其分別拖到合適的 位置即可 , 以備后面連線所需。 還可以選中模塊 , 拉動黑色控制柄調(diào)整模塊大 小。執(zhí)行菜單欄中的 Format /Fhp 命令 , 模塊則旋轉(zhuǎn) 1800。最后 , 雙擊所需模塊 , 在屬性框中更改各項屬性 , 以符合仿真需要。(ii 仿真模塊的信號線操作先將模塊用信號線連接起來。 步驟如下 :將鼠標移到源模塊的輸出端口 , 此時鼠標指針形狀變?yōu)槭中?, 拖動鼠標至目標模塊的輸入端口 , 松開鼠標 即可完成模塊連接操作。再繪制支路信號線。 按住 Ctrl 鍵 , 在第一、 二模塊的信號線間按下鼠標左 鍵并拖到第七個模塊的 Tx 輸入端 , 松開 Ctrl 鍵和鼠標即可完

4、成支路信號線 的繪制。最后 , 選中位置不合適的信號線 , 拖動信號線移到所需的新位置 , 以使圖 形美觀。通過 (i (ii 兩步即完成了圖 1的丘陵地形中的 MFSK 調(diào)制的仿真框圖 的繪制。2、 M 文件的操作過程簡介首先運行 MATLAB , 點擊工具欄中的“ file ” 并依次選“ New ” , “ M-file ” , 這 時會產(chǎn)生一個以“ Untitled ” 命名的新窗口。然后進入新窗口輸入所編程序名。最后 , 點擊工具欄中的“ file ” 并依次選“ Save As ” , 在“ 文件名” 中輸入要保 存的文件名 , 點“ 保存” , 即可完成 M 文件的制作。注意 ,

5、 要保存在 MATLAB 的“ work ” 文件夾中 , 以便運行。二、 系統(tǒng)分析與設(shè)計1、 數(shù)字通信系統(tǒng)程序仿真設(shè)計(1 程序仿真中相關(guān) MATLAB 庫函數(shù) (M 函數(shù) 的介紹*randint功能 :歸一化分布隨機整數(shù)、 矩陣產(chǎn)生器。*encode功能 :差錯控制編碼 (信道編碼 *decode功能 :差錯控制譯碼 (信道譯碼 *dmod功能 :數(shù)字調(diào)制 (通帶信號 *ddemod功能 :數(shù)字解調(diào) (通帶信號 *biterr功能 :計算誤比特數(shù)、 誤比特率*fopen功能 :打開文件*fread功能 :可從文件中讀取二進制數(shù)據(jù) , 將每一個字節(jié)看成一個整數(shù) , 并將 結(jié)果以一矩陣返回。*

6、de2bi功能 :十二進制轉(zhuǎn)化*reshape功能 :可將一矩陣保持其元素個數(shù)不變 , 變成所須矩陣形式。(2 仿真程序設(shè)計過程(i 設(shè)計 fsk 調(diào)制程序如下 :clear all * ; (1 clc * ; (2M=2; N=15; K=11* ; (3 Fc=1000; Fd=100; Fs=2000* ; (4msg=randint (K*100, 1 * ; (5 code=encode (msg , N , K , 'cyclic ' * ; (6modu=dmod (code , Fc , Fd , Fs , 'fsk' , M * ; (7 s

7、td_value=0.1* ; (8modu_noise =modu+randn (length (modu , 1 *std_value * ; (9 demo =ddemod (modu_noise , Fc , Fd , Fs , 'fsk' , M * ; (10msg_r =decode (demo , N , K , 'cyclic ' * ; (11 rate=biterr (msg , msg_r , M * (12(ii fsk 調(diào)制與 msk 調(diào)制 /文本傳輸仿真程序設(shè)計比較 :a 、 fsk 調(diào)制與 msk 調(diào)制仿真程序設(shè)計的過程和思路大致

8、相同 , 但在信道 調(diào)制方法上不同 , 前者使用的是 fsk 調(diào)制 , 后者使用的是 msk 調(diào)制。并且二者 在相同的信源和信道的情況下誤碼率不同。b 、 fsk 調(diào)制仿真程序設(shè)計與文本傳輸仿真程序設(shè)計的主要不同在于 :第一 , 前者的信源是一個隨機的信源。后者是通過對一個 file.txt 文本進 行打開 (第 1行 、 讀 (第 2行 、 十 -二進制轉(zhuǎn)換 (第 3行 、 重新構(gòu)造矩陣形式 (第 4行 的操作 , 來生成一個 18行 1列的信號源。程序如下 :fid=fopen ('file.txt' , 'r' * ; (1 data=fread (fid

9、 , K*100, 1 * ; (2msg1=de2bi (data * ; (3 msg=reshape (msg1, 18, 1 * ; (4第二 , 文本傳輸仿真程序中加入了 MATLAB 繪圖命令 :hold on * ; (1 subplot (1, 2, 1 * ; (2stairs (msg * ; (3 stem (msg * ; (4subplot (1, 2, 2 * ; (5 stairs (msg_r * ; (6stem (msg_r * ; (7 hold off * ; (8對接收信號 (第 6、 7行 和信號源 (第 3、 4行 分別進行了階梯疊加針頭 圖的繪制

10、 , 并且把二者的圖形繪制在一個窗口上 (第 2、 5行 。第三 , 在信號調(diào)制上文本傳輸仿真程序使用的是 qask 。其它程序設(shè)計過 程與 fsk 調(diào)制仿真程序設(shè)計過程相同。2、 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真框圖設(shè)計設(shè)計原理 :由于在相同的調(diào)制方式下不同的地形首先反映在信號源模塊 參數(shù)的不同 , 即信號源中“ 0” (無用信息 的概率的大小。 例如 :平原地形信號源 中“ 0” (無用信息 的概率為 0.4, 城市地形信號源中“ 0” (無用信息 的概率為 0.4, 丘陵地形信號源中“ 0” (無用信息 的概率為 0.2; 其次 , 根據(jù)具體情況 , 不同 的地形也就意味著不同的信道 , 因為信道中所受

11、噪聲干擾的種類不同 , 信噪比 不同 , 這樣我們根據(jù)對信道參數(shù)的設(shè)置就可以仿真現(xiàn)實中不同的地形。例如 :平原地形的信道噪聲為瑞利噪聲 , 信噪比為 4, 城市地形的信道噪聲為高斯白 噪聲 , 信噪比為 14, 丘陵地形的信道噪聲為高斯白噪聲 , 信噪比為 4。參考文獻 :1郭梯云等 , 移動通信 (修訂版 M , 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2000 2李建新等 , 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真 -MATLAB 通信工具箱 M, 西 安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , 20003阮沈勇等 , MATLAB 程序設(shè)計 M, 北京 :電子工業(yè)出版社 , 2004MATLAB 應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的仿真設(shè)計 董玉婷 吳頎峰(江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 341000摘 要 現(xiàn)實生活的數(shù)字通信系統(tǒng) , 情況復(fù)雜。 存在著各種不同的調(diào)制解調(diào)技術(shù) , 各種不同的編 /譯