基于Simulink軟件無(wú)線電的仿真與研究

1、基于Simulink軟件無(wú)線電的仿真與研究.txt世上有三種人：一是良心被狗吃了的人，二是良心沒(méi)被狗吃的人，三是良心連狗都不吃的人。丶愛情是個(gè)夢(mèng)，而我卻睡過(guò)了頭 本文由魔法土豆ok貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 科門箍！三蘭舟：塑！ 代碼塑镕 專菇椰孿生彥 士學(xué)位論文 論文題目一基于軟件無(wú)線電的 墮基：量妥塑 。 二 學(xué)暨嫩名 學(xué) 一 號(hào) 施邑磊 ！堅(jiān)?。憾?專 指導(dǎo)教師二堂查雯墼二堡 攀科專業(yè) 電路與系統(tǒng) 研究方向堡垡適焦墾壅塑墮墮魚呈墼型 論囊提交目期三旦童箜查旦 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 摘要 摘要 本文系統(tǒng)地研究了基于中

2、的通信基帶系統(tǒng)建模仿真。利用 對(duì)通信系統(tǒng)中幾種基本信道模型進(jìn)行了構(gòu)造研究，同時(shí)還構(gòu)造了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型， 并以此解決盲信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題，仿真結(jié)果表明文件和模型結(jié)果一致。由于 是具有內(nèi)在的模塊化，系統(tǒng)化，以及時(shí)間流，定點(diǎn)數(shù)的仿真工具，不僅可以真實(shí)地模擬一 個(gè)通信系統(tǒng)，使通信系統(tǒng)里面的核心算法在整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證，而且可以和 的工具包（）結(jié)合，產(chǎn)生可以直接在數(shù)字信號(hào)處理硬件上 運(yùn)行的代碼，所以這些研究工作對(duì)于軟件無(wú)線電技術(shù)開發(fā)應(yīng)用具有重要價(jià)值。本文主要工 作歸納如下： 利用對(duì)通信系統(tǒng)中最基本信道模型一性高斯白噪聲信道的特性進(jìn)行 仿真。首先介紹了該信道的基本特性，然后構(gòu)建了它的系統(tǒng)仿真模型，介紹了一 種

3、基于批處理的仿真系統(tǒng)。 研究了基帶通信系統(tǒng)中衰落信道的特性，在對(duì)模型進(jìn)行分析的基 礎(chǔ)上，利用的基礎(chǔ)模塊搭建了與數(shù)學(xué)模型對(duì)應(yīng)的完整衰落信道 模型。 學(xué)習(xí)了解了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能量函數(shù)的特性，可 以利用發(fā)送信號(hào)的有限字符集特性和接收信號(hào)矩陣的正交補(bǔ)空間特性，把信號(hào)盲 檢次優(yōu)化形式轉(zhuǎn)換為具有穩(wěn)定狀態(tài)解的連續(xù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù)形 式，實(shí)現(xiàn)對(duì)盲信號(hào)的直接恢復(fù)，并用仿真實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了其良好的性能。 由于硬件化的特性，使得本論文的工作有著很大的實(shí)用性以及一定的創(chuàng) 新性。 關(guān)鍵詞：；軟件無(wú)線電：信道；衰落信道；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ， ， 。 ， ， ， ， ： ， ， ， ， ， ； ， 一 南京郵電大學(xué)

4、碩上研究生學(xué)位論文 ：； ； ； 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的 地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包 含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材 料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了 明確的說(shuō)明并表示了謝意。 研究生簽名：箍、晝磊日期：丑：笸孑 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京郵電大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館有權(quán)保留 本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其 他復(fù)制手段保存論

5、文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一 致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布 （包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán) 南京郵電大學(xué)研究生部辦理。 研究生簽名：盈匝疊盤導(dǎo)師簽 吼夥 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 第一章緒論 軟件無(wú)線科 軟件無(wú)線電研究的背景及定義 隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，近幾十年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，它正 被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、軍事、氣象、民用等領(lǐng)域。當(dāng)代無(wú)線通信系統(tǒng)有很多種，例如，衛(wèi)星 通信系統(tǒng)、蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線尋呼系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)等等。各種 無(wú)線通信系統(tǒng)的調(diào)制方式也有很多種，如、

6、 等等。其中，多址方式有：（碼分多址）、（時(shí)分多址）和（頻分多 址）、空分多址等。各種通信系統(tǒng)由于自身的特性而應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，而且他們的功能 相對(duì)較少，靈活性不夠，可擴(kuò)展能力較差，不同通信系統(tǒng)之間不能完全互通，然而另一方 面，由于社會(huì)的發(fā)展和人類需求的增加，我們都希望這些不同的通信系統(tǒng)之間可以互通。 為了解決互通性問(wèn)題，各國(guó)都進(jìn)行了積極的探索，努力使各不同設(shè)備既能滿足互通性要求， 又能滿足抗干擾，保密性好的要求；既能使通信設(shè)備跟上無(wú)線通信飛速發(fā)展的步伐，又能 延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。其中一種設(shè)想就是研制多功能電臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能?；?此，年月，公司的 首次明確提出了軟件無(wú)線電（： ）的概

7、念，從而引發(fā)了軟件無(wú)線電的研究熱潮。從事通信方面的專家認(rèn)為，“軟 件定義無(wú)線電”將是一個(gè)解決全球無(wú)線通信需求的方案，它將成為未來(lái)無(wú)線通信設(shè)備設(shè)計(jì) 的核心所在。 軟件無(wú)線電是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的一種新思路，它可以說(shuō)是無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)繼年代中期 到年代中期從模擬到數(shù)字通信、年代中期到年代中期從固定到移動(dòng)通信這兩次革 命之后的第三次革命，也稱為從硬件無(wú)線通信到軟件無(wú)線通信的革命，這是通信科技發(fā)展 的必然選擇。軟件無(wú)線電在通信系統(tǒng)中，特別是在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用目前已經(jīng) 成為研究的熱點(diǎn)。歐洲的先進(jìn)的通信技術(shù)與業(yè)務(wù)計(jì)劃中，有三項(xiàng)計(jì)劃是將軟件無(wú)線電技術(shù) 應(yīng)用在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的：（ ，靈 活的綜合無(wú)線電系

8、統(tǒng)和技術(shù)）計(jì)劃將軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)多頻多?？删幊淌謾C(jī)。這 種手機(jī)可自動(dòng)檢測(cè)接收信號(hào)以接入不同的網(wǎng)絡(luò)，且適應(yīng)不同接續(xù)時(shí)間的要求； 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 （ ，未來(lái)的無(wú)線寬帶多址系統(tǒng)）計(jì)劃的目標(biāo)是 定義、研究與評(píng)估寬帶有效的多址接入方案來(lái)滿足（ ，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）要求，方法之一是采用軟件無(wú)線電技術(shù)； （軟件無(wú)線電技術(shù)）計(jì)劃是演示靈活的有效的軟件可編程電臺(tái)，它具有無(wú)線自適應(yīng) 接入功能，并符合的標(biāo)準(zhǔn)。如將軟件無(wú)線電的基本思想用到無(wú)線電通信中，將不需 要為每一種新的通信體制重新建網(wǎng)、更換設(shè)備，只需在各個(gè)通信系統(tǒng)中建設(shè)統(tǒng)一的硬件平 臺(tái)，然后不論是現(xiàn)有的各種體制和標(biāo)準(zhǔn)還是將來(lái)新

9、出現(xiàn)的體制和標(biāo)準(zhǔn)，都以軟件加載的方 式進(jìn)行更新?lián)Q代。需要更新的軟件可以通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的軟件提供商來(lái)供給，軟件可以以無(wú) 線電波的形式從空中下載。使用這樣一種理想的軟件無(wú)線電概念后，所有的體制和標(biāo)準(zhǔn)更 新，以及不同體制之間的兼容，都可以通過(guò)更換適當(dāng)?shù)能浖?lái)完成，這樣既節(jié)省了重新建 網(wǎng)的費(fèi)用，也縮短了從研究到應(yīng)用的周期。 同時(shí)，隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)及微處理器技術(shù)的進(jìn)步，特別是大規(guī)模集成器件和可編程 器件的出現(xiàn)，使以硬件為主的傳統(tǒng)無(wú)線電技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。、（ ，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）及（ ，通用）處理器 等硬件的發(fā)展和機(jī)總線概念的引入，導(dǎo)致無(wú)線電結(jié)構(gòu)的重大變革，使無(wú)線電技術(shù)進(jìn)入 新的階段軟件無(wú)線技術(shù)將

10、成為甚至移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。 軟件無(wú)線電的結(jié)構(gòu) 作為一種新興的技術(shù)，有關(guān)軟件無(wú)線電的概念、結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)、用途等都還在發(fā)展之中， 目前尚難以給出一個(gè)嚴(yán)格而全面的定義，根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)論述，本文總結(jié)其定義大致為： 軟件無(wú)線電是一種基于數(shù)字信號(hào)處理（）芯片，以軟件為核心的嶄新的無(wú)線通信體系 結(jié)構(gòu)，通過(guò)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成基本平臺(tái)，利用軟件編程來(lái)實(shí) 現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺(tái)設(shè)計(jì)方法中解放出來(lái)，使得通信具 有很大的通用性、靈活性，并使得系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)非常方便；該技術(shù)是軟件化、計(jì)算密集 型的操作形式；它與數(shù)字和模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、計(jì)算速度、運(yùn)算量、存儲(chǔ)量、

11、數(shù)據(jù)處理 方式等問(wèn)題息息相關(guān)；其目的就是希望建立開放式、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的通用硬件平臺(tái)，將 諸如頻率、調(diào)制方式、數(shù)據(jù)傳輸速率、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來(lái)完成，使通信系統(tǒng) 具有較好的兼容性、可升級(jí)性和開發(fā)性。其核心思想是在盡可能在靠近天線的地方使用寬 帶的“數(shù)字模擬（）轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無(wú)線電臺(tái)的功能 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。 這里簡(jiǎn)要介紹軟件無(wú)線電的結(jié)構(gòu)特征。一個(gè)典型的軟件無(wú)線電平臺(tái)可以將硬件單元?jiǎng)?分成射頻、中頻（ ，）、基帶、信源和信令等各層，它們具有模塊 化結(jié)構(gòu)，各層之間的連接通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電充分

12、利用嵌入通信設(shè) 備里的單片機(jī)和專用芯片的可編程能力，提供一種通用的采用寬帶轉(zhuǎn)換器、和通 用中央處理器（）相結(jié)合的無(wú)線電臺(tái)硬件平臺(tái)，既保持無(wú)線電臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化， 又帶來(lái)如下的優(yōu)點(diǎn)：）靈活性：能轉(zhuǎn)換信道、改變調(diào)制方式和接收不同類型信號(hào)；）集 中性：軟件無(wú)線電技術(shù)多信道共享前端射頻級(jí)，可對(duì)每一信道進(jìn)行低成本的數(shù)字處理，盡 管軟件無(wú)線電臺(tái)比單個(gè)傳統(tǒng)接收機(jī)要昂貴得多，但每個(gè)信道的成本大大降低了。 軟件無(wú)線電的天線跨多個(gè)頻段，形式統(tǒng)一，損耗低。射頻部分完成輸出功率的產(chǎn)生及 前置放大，接收信號(hào)時(shí)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)，發(fā)射信號(hào)時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換 成射頻信號(hào)，該標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)適合和轉(zhuǎn)換。中頻部分完成

13、中頻信號(hào)與已調(diào)基帶 信號(hào)之間的變換（接收和發(fā)射），它的主要功能是頻率變換和濾波。基帶信號(hào)處理部分把 數(shù)據(jù)流變換成適合信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)和解調(diào)基帶信號(hào)（含定時(shí)恢復(fù)），包括針對(duì)非線性 信道的預(yù)失真、編碼和軟判決參數(shù)估計(jì)等。比特流部分采用數(shù)字方式復(fù)接和分接多個(gè)用戶 的比特流，這些比特流經(jīng)過(guò)信源編碼，包括（ ，前向糾錯(cuò)碼， 如：比特交織、分組或卷積編碼等）幀定時(shí)、比特填充、無(wú)線鏈路加密等，它還具備信令、 控制、運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)等功能。 軟件無(wú)線電硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)寬帶和及高速，公共硬件平臺(tái)，支持 并行、流水線及多處理機(jī)。軟件采用基于（ ，開放式系統(tǒng) 互聯(lián)）參考模型的分層軟件體系，支持開放式的模塊化設(shè)計(jì)

14、。靈活應(yīng)用軟件無(wú)線電的基本 硬軟件模塊，可使軟件無(wú)線電設(shè)備對(duì)傳播條件具有多種自適應(yīng)能力（包括頻率、功率、速 率及多徑分集等），多種抗干擾能力（包括自適應(yīng)天線調(diào)零、自適應(yīng)干擾抵消、擴(kuò)頻及跳 頻等），靈活可變的多址方式（包括、）及其混合等，用戶需要的 多種業(yè)務(wù)（包括話音、傳真、數(shù)據(jù)及圖象等）及多種組網(wǎng)與接口能力等。 軟件無(wú)線電強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和全面可編程性，通過(guò)軟件的更新改變硬件的配置 結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新的功能。軟件無(wú)線電采用標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模 塊的不斷升級(jí)和擴(kuò)展。理想軟件無(wú)線電的組成結(jié)構(gòu)如圖所示，其結(jié)構(gòu)主要由天線、射頻 前端、高速轉(zhuǎn)換器、通用和專用數(shù)字信號(hào)處理器、低速轉(zhuǎn)換

15、器以及各 南京郵屯大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 種接口和各種軟件所組成。 寬帶 多頻 止 高速 語(yǔ)音 低 速 、， 圖像 、 、一 · 中叫 部分 高速 心 卜 一 一 、 專用可 低 編程處理 速 段天 線 天線段 其他 、 、一 網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字 信號(hào) 高速處理段 低速處理 圖軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)框圖 其關(guān)鍵思想和與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于：）將和向端靠近，由基帶到中 頻對(duì)整個(gè)系統(tǒng)頻帶進(jìn)行采樣；）用高速代替?zhèn)鹘y(tǒng)的專用數(shù)字電路與低速 做后的一系列處理。和移向端僅為軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)提供了必要條件，關(guān) 鍵步驟是采用通用的可編程能力強(qiáng)的器件（和等）代替專用的數(shù)字電路，由此帶 來(lái)的一系列好處才是軟

16、件無(wú)線電的真正目的所在。 典型的軟件無(wú)線電臺(tái)的工作模塊主要包括下面三個(gè)部分：）實(shí)時(shí)信道處理：實(shí)時(shí)信道 處理包括天線、射頻變換、和變換器、中頻處理、基帶與比特流處理及信源編碼。 其中射頻變換包括輸出功率的產(chǎn)生、前置放大、射頻信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)中頻或由標(biāo)準(zhǔn)中頻變 換為射頻信號(hào)，以適應(yīng)寬帶和變換。中頻處理部分變換基帶和中頻之間的發(fā)射和 接收信號(hào)。通用主要完成各種數(shù)據(jù)率相對(duì)較低的基帶信號(hào)的處理，比如信號(hào)的調(diào)制解 調(diào)，各種抗干擾、抗衰落、自適應(yīng)均衡算法的實(shí)現(xiàn)等。還要完成經(jīng)信源編碼后的前向糾錯(cuò)， 幀調(diào)整、比特填充和鏈路加密等算法。也有采用多芯片并行處理的方法，以提高其處 理的能力。比特流部分將多個(gè)用戶產(chǎn)生的信

17、源編碼復(fù)用成比特流，或與之相對(duì)應(yīng)將比特流 多路分解。還提供信令、控制和操作、管理和維護(hù)功能。實(shí)時(shí)信道處理部分最合適的結(jié)構(gòu) 是多指令多數(shù)據(jù)多處理器的結(jié)構(gòu)，即將多處理器組成一個(gè)流水線，來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件模塊分配給 內(nèi)部連接在一起的各個(gè)處理器的不同的功能序列；）環(huán)境管理：在準(zhǔn)實(shí)時(shí)環(huán)境管理模塊 中持續(xù)地使用頻率、時(shí)間和空間特征來(lái)表征無(wú)線電環(huán)境，這些特征包括信道識(shí)別和估計(jì)其 它參數(shù)。環(huán)境管理模塊的操作模塊化，容易用一臺(tái)多指令多數(shù)據(jù)并行處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種 并行環(huán)境管理模塊和流水線工作方式的實(shí)時(shí)信道處理模塊之間的接口必須使環(huán)境管理的 參數(shù)和信道處理模塊同步；）在線和離線的軟件工具：在線和離線系統(tǒng)分析、信號(hào)處理 南京

18、郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 和變宿主工具允許人們確定增量業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)的增加可在實(shí)時(shí)信道處理模塊中生成和連 接，也允許人們調(diào)整算法，以便鋇試參數(shù)位置、確定業(yè)務(wù)的一些數(shù)值和資源影響。高度集 成化的軟件工具可比較快地實(shí)施增值的軟件升級(jí)，當(dāng)軟件定義的網(wǎng)絡(luò)迅速擴(kuò)大后，可通過(guò) 無(wú)線傳輸提供改進(jìn)了的業(yè)務(wù)服務(wù)。 軟件無(wú)線電的開發(fā)工具 是公司針對(duì)通信領(lǐng)域的產(chǎn)品，它在軟件無(wú)線電方面的應(yīng)用目的是 通過(guò)如和通信虛擬機(jī)（）將軟件的發(fā)展與底層的硬件分離開來(lái)以減少開發(fā) 的投入。其本質(zhì)是基于的。 的工作流程如下： ）將算法模塊化； ）轉(zhuǎn)換為可以識(shí)別的數(shù)據(jù)類型； ）通過(guò)應(yīng)用程序借口（）進(jìn)行連接。 簡(jiǎn)介 通信系統(tǒng)仿

19、真簡(jiǎn)介 仿真是衡量系統(tǒng)功能的工具，它通過(guò)仿真模型的結(jié)果來(lái)判斷原系統(tǒng)的性能，從而為新 系統(tǒng)的建立或者原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。通過(guò)仿真，可以降低新系統(tǒng)失敗的可能性， 消除系統(tǒng)潛在的瓶頸，防止對(duì)系統(tǒng)中某些功能部件造成過(guò)量的負(fù)載，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能， 因此，仿真是科學(xué)研究中不可缺少的方法。 實(shí)際通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)做出的任何改變（如改變 系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)、改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等）都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。因此，在對(duì) 原有的系統(tǒng)做出改進(jìn)或者建立一個(gè)新系統(tǒng)之前，通常需要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通 過(guò)仿真結(jié)果得出方案的可行性，從中獲取最合理的參數(shù)配置和系統(tǒng)配置，然后再應(yīng)用于

20、實(shí) 際系統(tǒng)中，這個(gè)過(guò)程就是通信系統(tǒng)的仿真。 圖。給出了仿真的流程圖： 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 圖通信系統(tǒng)仿真流程圖 簡(jiǎn)介】 是一個(gè)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的軟件包。它可以處理的系 統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。在 提供的圖形用戶界面上，只要進(jìn)行鼠標(biāo)的簡(jiǎn)單拖拉操作就可以構(gòu)造出復(fù)雜的 仿真模型，甚至不需要編寫一行代碼。它和的無(wú)縫結(jié)合使得用戶可以利用 豐富的資源，建立仿真模型，控制仿真過(guò)程，分析仿真結(jié)果。另外，在 系統(tǒng)仿真領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的承認(rèn)和應(yīng)用，許多專用的仿真系統(tǒng)都支持模型， 這非常有利于代碼的重用和移植。使用可以

21、方便地進(jìn)行控制系統(tǒng)、系統(tǒng)、通 信系統(tǒng)以及其它系統(tǒng)的仿真分析和原型設(shè)計(jì)。 為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，它與傳統(tǒng)的用微分方程和差分 方程建模的仿真軟件相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。包含很多模塊，如 （輸入源）、（線性環(huán)節(jié)）、（非線性環(huán)節(jié)）、（連接與接 ）和（其他環(huán)節(jié)）子模塊庫(kù)，而且每個(gè)子模塊庫(kù)包含有相應(yīng)的功能模塊。同時(shí)，用 戶還可以定制和創(chuàng)建自己的模塊。 提供了專門用于顯示信號(hào)的模塊，可以在仿真過(guò)程中隨時(shí)觀察仿真結(jié)果。同 時(shí)，通過(guò)的存儲(chǔ)模塊，仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作區(qū)和文件中， 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 供用戶在仿真結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。另外

22、，把具有特定功能的代碼組織 成模塊的方式，并且這些模塊可以組織成具有分層結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)，因此具有內(nèi)在的模塊化 設(shè)計(jì)要求?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，稱為一種通用的仿真建模工具，廣泛的應(yīng)用與通信仿 真、數(shù)字信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。 根據(jù)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系，提供了種類型的模塊：連續(xù)模塊、離散 模塊和混合模塊。連續(xù)模塊是指輸出信號(hào)隨著輸入信號(hào)的變化發(fā)生連續(xù)變化的模塊，離散 模塊則是輸出信號(hào)以固定間隔變化的模塊。對(duì)于連續(xù)模塊，采用積分方式計(jì)算輸 出信號(hào)的數(shù)值，因此，連續(xù)模塊只是涉及導(dǎo)數(shù)的計(jì)算及其積分。離散模塊的輸出信號(hào)在下 一刻抽樣時(shí)刻到來(lái)之前保持恒定，這時(shí)候只需以一定的間隔計(jì)算輸出信號(hào)的數(shù)值。 混合模塊是根

23、據(jù)輸出信號(hào)的類型來(lái)確定輸出信號(hào)類型的，它既能夠產(chǎn)生連續(xù)輸出信號(hào)，也 能夠產(chǎn)生離散輸出信號(hào)。 如果一個(gè)仿真過(guò)程中只包含離散模塊，這時(shí)候采用固定步長(zhǎng)方式進(jìn)行仿真。 當(dāng)所有的離散模塊都有相同的抽樣時(shí)間時(shí)，只需按照這個(gè)時(shí)間間隔實(shí)施仿真；否 則，采用多速率進(jìn)行仿真。多速率仿真模式的一種方案是選取一個(gè)最大可用間隔， 使之用于所有的離散模塊。這個(gè)時(shí)間間隔一般是各個(gè)離散模塊抽樣間隔的最大公約數(shù)。對(duì) 于可變步長(zhǎng)方式，多速率仿真模式按照各個(gè)模塊的抽樣間隔列出可能的仿真時(shí)間，在仿真 時(shí)刻到來(lái)的時(shí)候只對(duì)相應(yīng)的離散模塊實(shí)施仿真，從而在一定程度上提高了仿真效率。 如果仿真過(guò)程中既包含了連續(xù)模塊，又包含了離散模塊，采用兩種

24、仿真步長(zhǎng) 進(jìn)行仿真。對(duì)于其中的離散模塊，可按照離散模塊的方式進(jìn)行仿真，這個(gè)仿真步 長(zhǎng)稱為主步長(zhǎng)。在每個(gè)主步長(zhǎng)仿真中，使用小步長(zhǎng)間隔，通過(guò)積分運(yùn)算得到連續(xù) 狀態(tài)的當(dāng)前輸出信號(hào)。 用創(chuàng)建的模型可以具有分層結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或者從下到上 的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高層開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模型， 以查看下一層的內(nèi)容，依此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié) 構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。 是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)和仿真環(huán)境，用戶使用可以在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之前對(duì) 系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真其行為，并最終提煉出可行的設(shè)計(jì)。提供了方便的層次化建 模方式，在模型頂層可以通盤的了解系統(tǒng)

25、，然后在底層進(jìn)行不同子系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。通過(guò) 用戶可以建立完整的端到端仿真系統(tǒng)，包括模擬混合信號(hào)系統(tǒng)、基帶系 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和控制邏輯部分在內(nèi)的不同系統(tǒng)組件集成到統(tǒng)一的平臺(tái)中，形成一個(gè)完 整的模型。輔以仿真，用戶就能確認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)范的正確性和可行性，并通過(guò)調(diào)參進(jìn) 行設(shè)計(jì)折衷和性能優(yōu)化?？梢葬槍?duì)單通道和多通道數(shù)據(jù)、線性和非線性組件進(jìn)行 建模?？梢苑抡鏀?shù)字、模擬和混合信號(hào)系統(tǒng)，提供高效的基于幀的和多速率信號(hào)處理系統(tǒng) 仿真。像 和 這樣的功能模塊庫(kù)也提供了所有常規(guī) 的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)應(yīng)用中的算法模塊，為用戶建立完整的系統(tǒng)提供方便。同時(shí)， 增加了進(jìn)行定點(diǎn)系

26、統(tǒng)仿真的功能，可以將結(jié)果與浮點(diǎn)仿真進(jìn)行比較， 以便在仿真之前解決定點(diǎn)定標(biāo)問(wèn)題。除此以外，還有一個(gè)伴生產(chǎn)品用 以對(duì)控制邏輯事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模。 本文的主要工作及組織 本文主要利用進(jìn)行基于通信基帶系統(tǒng)的仿真研究，如信道仿真，以 及衰落信道仿真分析等。 第二章利用對(duì)基于調(diào)制的信道進(jìn)行了仿真分析，由于采用的 數(shù)字傳輸是動(dòng)態(tài)的，所以表現(xiàn)了很好的仿真效果和優(yōu)越性。并且結(jié)合自 有的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化了模型，使該模型在仿真過(guò)程中更容易觀察其動(dòng)態(tài)信息。 第三章則利用對(duì)基于衰落信道的通信系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。在此章 中，首先根據(jù)衰落信道的特點(diǎn)搭建了仿真模型，在對(duì)其進(jìn)行分析的同時(shí)，結(jié)合 的優(yōu)點(diǎn)、在對(duì)衰落信道深入了解的基礎(chǔ)上

27、，自我構(gòu)建了衰落信 道的模型，取得了很好的效果。 第四章的工作是在了解了如何利用連續(xù)狀態(tài)離散時(shí)間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去進(jìn)行盲均衡 的基礎(chǔ)上，利用對(duì)該系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行了完整的仿真，在驗(yàn)證了該系統(tǒng)性能的 同時(shí)，也為本文的工作一一基于的軟件無(wú)線電的研究做了很好的證明。由于 是基于時(shí)間流的，即和現(xiàn)實(shí)的通信系統(tǒng)相同，這就使得它不同于以往任何形式的 仿真語(yǔ)言。為了更好的證明的仿真性能，在對(duì)上述模型進(jìn)行仿真的同時(shí)，也和 文件仿真做了對(duì)比。由于的硬件化特性，使得本論文的工作有很大實(shí)用性及一定 的創(chuàng)新性。 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 第二章基于 的加性高斯白噪聲信道的研究 在上一

28、章中，我們主要介紹了的一些特性，本章將通過(guò)具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明 在通信系統(tǒng)仿真過(guò)程中的作用。在本章中，我們將利用對(duì)加性高斯白噪 聲信道（）進(jìn)行仿真。在充分理解該信道特性的基礎(chǔ)上，建立了實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的仿 真模型，并且用對(duì)其仿真，取得了比較好的效果，計(jì)算了該模型相應(yīng)的誤碼率， 并和語(yǔ)言仿真的誤碼率做了對(duì)比，驗(yàn)證了其良好的仿真性能。 通信系統(tǒng)的一般模型 最基本的通信系統(tǒng)由發(fā)射器、接收器和通常作為無(wú)線連接的信道組成【】，如圖所 示。由于一般信號(hào)不能直接使用如語(yǔ)音那樣的低頻，因此需要在發(fā)射器中將傳遞的低頻信 息加到高頻載波信號(hào)上，這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)制。使用調(diào)制也可以使多個(gè)信息信號(hào)共用一個(gè)無(wú) 線信道，只要對(duì)每個(gè)信

29、息信號(hào)使用不同的載波頻率即可。調(diào)制的逆過(guò)程叫做解調(diào)，它是在 接收器中進(jìn)行的，目的是恢復(fù)出原始信息。圖中的噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信 系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。 圖通信系統(tǒng)的一般模型 信息信號(hào)稱作調(diào)制信號(hào)或基帶信號(hào)。理想的通信系統(tǒng)能夠在接收器中準(zhǔn)確地恢復(fù)出信 息信號(hào)，只是無(wú)法避免從發(fā)射器到接收器之間的傳輸時(shí)延，再有可能就是信號(hào)幅值的改變。 除此之外的其他任何改變都將構(gòu)成失真。當(dāng)然，任何實(shí)際使用的系統(tǒng)都會(huì)引起一些失真。 而且，由于噪聲的存在，我們不可能完全在接受端恢復(fù)出信號(hào)，但是我們可以利用一些技 術(shù)手段，使得接受信號(hào)接近原始信號(hào)，這樣，通信的目的也就可以在允許的誤差范圍內(nèi)達(dá) 到。 南

30、京郵電大學(xué)碩上研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 信號(hào)與噪聲 信噪比的定義 各個(gè)通信系統(tǒng)在許多方面都不相同，但是有兩個(gè)方面它們是一樣的。一個(gè)是它們都有 信號(hào)，用于承載有用信息；另一個(gè)就是它們都有噪聲，產(chǎn)生于各個(gè)噪聲源，并且進(jìn)入系統(tǒng)， 使信號(hào)退化，降低通信質(zhì)量。保持一個(gè)足夠高的信號(hào)與噪聲之比（簡(jiǎn)稱信噪比），是進(jìn)行大 量通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。信噪比一般單位為分貝，表示為，它是所有通信系統(tǒng)的 一個(gè)重要指標(biāo)。定義為： 姍再蒜囂 ， 對(duì)于任何通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保持一個(gè)合理的信號(hào)功率與噪聲功率之比是至關(guān)重要的，同 樣地，在已經(jīng)確定好系統(tǒng)模型各部分參數(shù)后，如何準(zhǔn)確地估計(jì)出信噪比對(duì)于很多算法的

31、優(yōu) 化也至關(guān)重要 噪聲 在通信中，我們說(shuō)干擾，一般是指對(duì)傳輸信號(hào)的干擾，也就是對(duì)信道的干擾。對(duì)于信 道的含義，從廣義而言，通信中傳輸信號(hào)可以有基帶信號(hào)和非基帶信號(hào)（經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)制）。 因此，信道不僅包含各種傳輸媒質(zhì)（導(dǎo)線、自由空間、電離層等），還包括天線、高頻放大 器、變頻器等設(shè)備。這樣，對(duì)信道而言，它的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系，常寫成如 下的形式嘲 （于）尼（）·，（）聆（，） 式中 （） 氐（）：信道的輸出信號(hào) 。（）：信道的輸入信號(hào) 尼（）：信道的乘性干擾 九（）：信道的加性干擾 所謂乘性干擾是由于信道特性而引起的，加性干擾是由于各種噪聲源引起的。當(dāng)我們假設(shè) 南京郵電大學(xué)碩士

32、研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 信道為理想特性時(shí)，尼（），則 （），（）刀（） 加性噪聲中最常見的是高斯白噪聲，下面就此做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。 （） 首先介紹白噪聲，它是通信中噪聲分析的一個(gè)理想化模型。噪聲是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，稱 之為“白”，是因?yàn)樵肼暤叮ǎ┑墓β首V密度（廠）在（，）整個(gè)頻率范圍內(nèi)都是均勻分 布的。顯然，白噪聲的功率譜密度可表示為 蹦艫譬 其中，為單邊功率譜密度，單位為（）。 根據(jù)維納一辛欽關(guān)系，可以求得白噪聲的自相關(guān)函數(shù)為： （） 尺以（）亍芴聃（ 帆緲絲仃（） 同的瞬間取值是不相關(guān)的。 （） 即白噪聲的自相關(guān)函數(shù)是位于：處、強(qiáng)度為了的沖擊函數(shù)，這表明白噪聲在任

33、何不 確切的說(shuō)，實(shí)際噪聲的功率譜密度不可能具有無(wú)限寬的帶寬，否則其平均功將是無(wú)限 大，物理上是不可能實(shí)現(xiàn)的。然而，白噪聲在數(shù)學(xué)上處理比較方便，所以在通信系統(tǒng)的分 析中有十分重要的作用。一般地說(shuō)，只要噪聲的功率譜密度的寬度遠(yuǎn)大于它作用的系統(tǒng)的 帶寬，并且在系統(tǒng)帶寬內(nèi)，它的功率譜密度基本上是常數(shù)，就可以作為白噪聲處理。 其次我們來(lái)討論高斯噪聲，這是通信理論中研究最成熟的一種噪聲形式。顧名思義， 這種噪聲的振幅隨機(jī)變量服從高斯分布，即 黔去等 式中 （）：隨機(jī)變量的概率密度函數(shù) ：隨機(jī)變量 仃，：的標(biāo)準(zhǔn)方差 仫， 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 蠢：的方差，即二

34、階中心矩 。：，的均值，即數(shù)學(xué)期望 從式（）看到，只要確定高斯變量的方差和均值，其概率特性就可以完全確定。因 此，對(duì)于理論分析是方便的。所以對(duì)于其他隨機(jī)變量，只要能近似成高斯噪聲的都按高斯 噪聲處理。實(shí)驗(yàn)表明：這樣做引起的偏差是很小的。 從前分析可以看出，高斯噪聲和白噪聲是從兩個(gè)不同角度來(lái)說(shuō)明的。通常把服從高斯 分布而功率譜密度又是均勻的噪聲稱為高斯型白噪聲。 一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，如果它的概率特性不隨時(shí)間而變化，我們稱為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。實(shí)際上 我們所遇到的噪聲大都是平穩(wěn)的或近似平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程。特別要強(qiáng)調(diào)的是：平穩(wěn)并不要求 在整個(gè)時(shí)域上，而只要在我們所要求的時(shí)段內(nèi)是平穩(wěn)的，就可以說(shuō)它是平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程。

35、這時(shí)，只要用一階矩和二階矩就能描述它的全部概率特性。 根據(jù)式（）可以計(jì)算出概率分布函數(shù)（，），它定義為 ， 巧）昂（巧）礦（）咖 （一肼） （） 將式（）代入式（）得 昂（）孺上?？诳煽?誤差積分的形式，列出數(shù)值表以供查用。 下面就給出變換過(guò)程： （） 然而，昂（）不能用某個(gè)基本函數(shù)表示，所以不便于實(shí)際計(jì)算，所以，常把它變換成 用變量代換，“（礦）仃；，可見，當(dāng)（常數(shù)）時(shí)，銘（常數(shù)，吉 成積分限得變換），；·，代入式（），得到 乃（巧） 吖 （） 又因?yàn)?，時(shí)，材，這是名（）的中間值，即，所以式（）又可以寫為 昂（）萬(wàn)。幽了鄺砒 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪

36、聲信道的研究 了忑 幽 忑土。幽 幽 三，。幽， ，。 三礦（訓(xùn) 扣礦皤， 式中，礦。），。幽為誤差積分。 汜 傳輸方案嗍 調(diào)制方案簡(jiǎn)介 采用無(wú)線電波傳送諸如和一之類的數(shù)字信號(hào)時(shí)，最好的調(diào)制方法就是根據(jù)數(shù)字信 息數(shù)據(jù)調(diào)制載波信號(hào)的頻率五?！罢{(diào)制的意義在于改變載波信號(hào)的一些特殊元素。載波 信號(hào)的表達(dá)式如下： （）萬(wàn)口） （） 其中，、和（）分別是幅度、中心頻率和載波信號(hào)的時(shí)變相位。用戶可以通過(guò)改變 式（）中的三個(gè)元素來(lái)獲得期望值，這三個(gè)元素分別為幅度、頻率和相位。根據(jù)數(shù)字 信號(hào)改變式（）的幅度，我們稱之為調(diào)制方案；此外，改變式（）中的頻率， 稱之為調(diào)制方案；最后，如果改變式（）中的相位，稱之為或

37、者調(diào)制方案。 接下來(lái)的一小節(jié)主要介紹基于調(diào)制的數(shù)字通信方案，描述了傳輸機(jī)和接收機(jī)的基 本特征，在后面的章節(jié)中將給出仿真，并與語(yǔ)言仿真做出對(duì)比。 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 調(diào)制 在調(diào)制方案中，輸入的數(shù)字信號(hào)和分別直接被轉(zhuǎn)換成相位和萬(wàn)。因此， 波形信號(hào)的表達(dá)式如下： （，）。萬(wàn)·七） 其中畋為信息數(shù)據(jù)序列。 （） 圖給出了信號(hào)傳輸流程圖。如圖所示，把數(shù)字信息數(shù)據(jù)和載波相乘， 就得到了信號(hào)波形。然而，對(duì)于頻率帶寬受限信道來(lái)說(shuō)，必須采用額外的沖擊成形 濾波器來(lái)控制傳輸信號(hào)的形狀。因此，在信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程中，首先要把數(shù)字信號(hào)送 到一個(gè)沖擊成形濾波器電路

38、中：然后通過(guò)轉(zhuǎn)換器把沖擊成形信號(hào)變換成模擬信號(hào)，再 和載波信號(hào)相乘，最后發(fā)送出去。 區(qū)因亟垂舊窄夏荊 。 （） 圖（）傳輸過(guò)程（）傳輸方案的接收過(guò)程 在接收端，接收到的信號(hào)通過(guò)一個(gè)帶通濾波器（），從而去除其中的偽波。然后接 收信號(hào)再與載波頻率信號(hào)相乘，再通過(guò)轉(zhuǎn)換器把接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號(hào)，最后 再通過(guò)判決電路把傳輸數(shù)字信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。 為了最大限度的減少偽波信號(hào)的數(shù)量，通常在接收端都會(huì)使用濾波器，而最常用的一 種濾波器就是奈魁斯特（）濾波器。濾波器的頻率響應(yīng)為 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 眍鄺等 汜 （） 曙 棚刊）皆鄺等 。 價(jià)等 其中，口為滾降因

39、子，其大小決定信道帶寬。 在時(shí)域范圍內(nèi)，濾波器的一個(gè)顯著特征就是在力瓦（為整數(shù)）時(shí)取得值。 因此，當(dāng)我們把同步點(diǎn)設(shè)置在，死時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生符號(hào)間干擾。盡管濾波器有諸多 的優(yōu)點(diǎn)，但仍有一問(wèn)題：在什么時(shí)刻、什么地方用它來(lái)獲得最優(yōu)的結(jié)果。參考文獻(xiàn)討 論了在環(huán)境中最優(yōu)的配置方法以最大可能的獲得同步點(diǎn)的方法。經(jīng)研究表明，使用 兩個(gè)濾波器，即傳輸濾波器與接收濾波器，將和（）有相同的分布增益，即 （）（廠），（廠）（）。其中，（）和（）為傳輸和接收濾波器的 頻率響應(yīng)： （）（廠）（） 彬一刪瓦妙瓦 。 。悱寄 比瓦 汜川 一般把該濾波器稱為均方根濾波器，其沖擊響應(yīng)（）和（）為： 寺毒咖卜口）牡囂剃卜峙）（ 如圖所示，基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制（與載波信號(hào)相乘，如）后發(fā)送出去，傳輸信 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于的加性高斯白噪聲信道的研究 （）（）， （） 在傳輸過(guò)程中信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多徑衰落現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)被干擾，所以，接收端接收到的 信號(hào)可表示為