【正文】 用來(lái)控制號(hào)發(fā)生的速率，這個(gè)參數(shù)必須與后面調(diào)制和解調(diào)模塊的Symbol period保持一致。 調(diào)制與解調(diào)模塊Simulink通信工具箱中提供了數(shù)字信號(hào)各種調(diào)制方式的模塊，如AM、CPM、FM及PM等。雖然不同的調(diào)制模塊，參數(shù)設(shè)置有所不同，但很多參數(shù)在各種調(diào)制中是一致的，下面我們以DPSK調(diào)制模塊為例介紹一下調(diào)制模塊的參數(shù)及其設(shè)置，其余模塊將在下面仿真模型的建立過(guò)程中詳細(xì)介紹。MDPSK Modulator Passband和MDPSK Demodulator Passband 分別是數(shù)字信號(hào)DPSK調(diào)制和解調(diào)的專用模塊，其中主要參數(shù)有： Mary number：輸入信號(hào)的階次數(shù)，比如2DPSK就是2階的；Symbol period：符號(hào)周期，即，一個(gè)符號(hào)所占的時(shí)間，這必須與信號(hào)源的Sample time保持一致；Carrier frequency：載波頻率；Carrier initial phase：載波的初始相位；Input sample time： 輸入信號(hào)的抽樣時(shí)間；Output sample time：輸出信號(hào)的抽樣時(shí)間。其中，各參數(shù)要滿足以下關(guān)系：Symbol period 1/(Carrier frequency) Input sample time 1/[2*Carrier frequency + 2/(Symbol period)]Output sample time 1/[2*Carrier frequency + 2/(Symbol period)] 信道在分析通信系統(tǒng)時(shí)通常選擇高斯噪聲作為系統(tǒng)的噪聲來(lái)考查，因?yàn)檫@種噪聲在現(xiàn)實(shí)中比較常見而且容易分析。Simulink 中提供了帶有加性高斯白噪聲的信道：AWGN Channe。仿真時(shí)可以用該模塊模擬現(xiàn)實(shí)中的信道，該模塊的主要參數(shù)有：Initial seed：控制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的參數(shù)，要求不小于30，且與前面信號(hào)源中的Initial seed設(shè)置不同的值；Es/No (dB)：信號(hào)每個(gè)符號(hào)的能量與噪聲的功率譜密度的比值；SNR (dB)： 信號(hào)功率與噪聲功率的比值；注：Es/No (dB) 和SNR (dB)是表征信號(hào)與噪聲關(guān)系的兩種方法，在一次仿真中只能選擇其中一個(gè)。 誤碼計(jì)算儀信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后，由于噪聲的干擾，在接收端可能出現(xiàn)誤碼，Simulink中提供了Error Rate Calculation 模塊來(lái)計(jì)算誤碼率，其主要參數(shù)的設(shè)置為：Receive delay：接收延遲，表明在計(jì)算誤碼率時(shí)接收到的信號(hào)比源信號(hào)延遲的碼元數(shù)，便于準(zhǔn)確計(jì)算；Output data：數(shù)據(jù)輸出，將誤碼率、誤碼數(shù)及碼元總數(shù)輸出，有兩個(gè)選項(xiàng)可選擇：Work space 和 Port。將數(shù)據(jù)輸出到Work space就是將誤碼率等數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，以便下一步使用，而輸出到Port中，則是在誤碼計(jì)算儀后面再接一個(gè)模塊（比如結(jié)果顯示模塊），將數(shù)據(jù)傳到該模塊中（顯示出來(lái)）；Variable name：變量名稱，該參數(shù)只有在前面選擇了Work space后才有用，它決定數(shù)據(jù)輸出到Wok space后的名稱，默認(rèn)值為ErrorVec。 頻譜儀在仿真過(guò)程中，必須觀察各個(gè)環(huán)節(jié)的頻域波形，因此，必須在各個(gè)環(huán)節(jié)加上頻譜儀以觀察波形。以便對(duì)仿真結(jié)果做進(jìn)一步處理，比如將各個(gè)調(diào)制系統(tǒng)的頻域波形對(duì)比用來(lái)比較異同點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。Simulink 中提供了Spectrum Scope模塊來(lái)顯示仿真頻譜，其主要參數(shù)的設(shè)置為：Buffer size：緩存長(zhǎng)度，頻譜儀應(yīng)用快速傅里葉變換FFT完成數(shù)據(jù)流從時(shí)域到頻域的變換，所以先要將時(shí)域的數(shù)據(jù)流取出一段，F(xiàn)FT size(快速傅里葉變換的長(zhǎng)度)確定為N，通常要求N為2的冪。正因?yàn)橐〕鲆欢伍L(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)，就需要設(shè)置相應(yīng)長(zhǎng)度的Buffer size（緩存長(zhǎng)度），通常這兩個(gè)長(zhǎng)度是一樣的。Buffer overlap：重疊的長(zhǎng)度；Number of spectral averages：頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù)，數(shù)據(jù)流分段的方法會(huì)影響FFT的結(jié)果，分段時(shí)Buffer overlap(重疊的長(zhǎng)度)、Number of spectral averages（頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù)）會(huì)影響頻譜特性的平滑程度，這兩個(gè)數(shù)值愈大，特性愈平滑。Frequency Range：頻率范圍，希望所研究的譜線內(nèi)容出現(xiàn)在頻譜儀顯示窗的中間部分，能看到在頻域軸上譜線的低端和高端情況，以便于觀察和分析。要做到這一點(diǎn)，將輸入信號(hào)的采樣頻率取為期望的頻率顯示窗最大值的兩倍即可，F(xiàn)requency Range（頻率范圍）選[0...Fs/2]就是這個(gè)道理（Fs就是采樣頻率，亦是采樣時(shí)間的倒數(shù)）。 仿真模型的設(shè)計(jì)原理及結(jié)果分析 了解了仿真所需的主要模塊后，下一步就是設(shè)計(jì)和仿真各種數(shù)字調(diào)制模型，并對(duì)仿真結(jié)果在時(shí)域和頻域進(jìn)行分析。 2ASK通常，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)（2ASK）的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）有兩種，： ：（a）所示方框圖產(chǎn)生2ASK信號(hào)，（b）所示的相干解調(diào)法來(lái)解調(diào)，： 2ASK模型在該模型中，調(diào)制和解調(diào)使用了同一個(gè)載波，目的是為了保證相干解調(diào)的同頻同相，雖然這在實(shí)際運(yùn)用中是不可能實(shí)現(xiàn)的，但是作為仿真，這樣能獲得更理想的結(jié)果。主要模塊參數(shù)設(shè)置如下：1． Bernoulli Binary Generator的參數(shù)設(shè)置為：位置：Communications Blockset\Comm Sources參數(shù)名稱參數(shù)值Probability （0出現(xiàn)的概率）Initial seed （初始化種子）67Sample time （采樣時(shí)間）1Framebased output （基于幀輸出）使能Smaple per frame (每幀取樣數(shù))102. 載波頻率設(shè)為：50（可調(diào)）3. Sample and Decide 模塊是一個(gè)子系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由抽樣和判決兩部分組成，其中，抽樣由同步?jīng)_激信號(hào)（Sychronizing signal）完成，其參數(shù)period（sec）設(shè)置和信號(hào)源的參數(shù)Sample time保持一致。判決模塊是一個(gè)由M文件編寫的S函數(shù)，S函數(shù)是Simulnk中用以功能擴(kuò)展的一個(gè)功能，用S函數(shù)可以自己編制Simulink庫(kù)中沒有的Simulink模塊，從而使Simulink的功能大大加強(qiáng)，本模型中使用的判決模塊就是這樣一個(gè)應(yīng)用，其M文件詳見附錄[1]。Sample and Decide ： Sample and Decide 子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)5. Error Rate Calculation的參數(shù)設(shè)置：位置：Communications Blockset\Comm Sinks 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Receive delay (接受延遲)2Communication delay (計(jì)算延遲)0Variable name （變量名稱）ErrorVecOutput data (輸出數(shù)據(jù))Work space仿真結(jié)果時(shí)域分析設(shè)信息源發(fā)出的是由二進(jìn)制符號(hào)0、1組成的序列，且假定0符號(hào)出現(xiàn)的概率為P，1符號(hào)出現(xiàn)的概率為1P，他們彼此獨(dú)立。則，2ASK信號(hào)的時(shí)間表示式為: （.） s(t)為隨機(jī)的單極性矩形脈沖序列。 space中做統(tǒng)一處理（處理程序見附錄[2]），； 2ASK各環(huán)節(jié)波形示意圖，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)波形在符號(hào)1持續(xù)時(shí)間內(nèi)是載波的波形，在符號(hào)0持續(xù)時(shí)間內(nèi)無(wú)波形，這與式（）是完全吻合的。最后經(jīng)過(guò)解調(diào)和抽樣判決出來(lái)的信號(hào)與源信號(hào)波形大體一致，只是有兩個(gè)碼元的延遲，這說(shuō)明如果將Error Rate Calculation的Receive delay參數(shù)設(shè)置為2，則此模型最后的誤碼率為0。這個(gè)值與理論值有些出入，原因是我們?cè)诜抡鏁r(shí)為了便于觀察信號(hào)的波形，將信號(hào)源發(fā)送的碼元數(shù)設(shè)定為20個(gè)（碼元速率為1，仿真時(shí)間20秒），這大大低于現(xiàn)實(shí)中的傳碼率，所以在只傳送20個(gè)碼元的情況下，誤碼率為0是可能的。仿真結(jié)果頻域分析由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。 2ASK的功率譜密度為 由式（）可知，2ASK信號(hào)的中心頻譜被搬移到了載波頻率f上。，： 2ASK各環(huán)節(jié)頻譜圖 ，源信號(hào)中心頻率經(jīng)調(diào)制后搬移到了載波頻率上，這與公式（）是相符的。最后經(jīng)過(guò)抽樣判決后的頻譜與源信號(hào)頻譜也大體一致，說(shuō)明該2ASK仿真模型是成功的、符合理論的。 2FSK 、MSK、GMSK首先說(shuō)明FSK,MSK和GMSK調(diào)制系統(tǒng)的原理。2FSK信號(hào)可以用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。這正是頻率鍵控通信方式的早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，2FSK另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法便是采用鍵控法，即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。以上兩種方法如下，代表信息的二進(jìn)制矩形脈沖序列，即是2FSK信號(hào): FSK系統(tǒng)調(diào)制原理2FSK信號(hào)最常用的解調(diào)方法是采用的相干檢測(cè)法，Cosω1t相乘器相乘器輸入ω1ω2LPFLPF抽樣脈沖輸出抽樣判決LPFLPFCosω2tosω2tosω2t: 2FSK相干解調(diào)的方法根據(jù)以上2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理，已調(diào)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式也不難寫出，即:式中 為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為,是的反碼，于是分別是第個(gè)信號(hào)碼元的出相位。一般來(lái)說(shuō)，鍵控法得到的是與序列無(wú)關(guān)的，反映在上，僅表現(xiàn)出與改變時(shí)其相位是不連續(xù)的；而用模擬調(diào)頻法時(shí)，由于當(dāng)與改變時(shí)相位是連續(xù)的，故不僅與第個(gè)信號(hào)碼元有關(guān)，而且之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。最小移頻鍵控方式MSK是2FSK信號(hào)的改進(jìn)型，二進(jìn)制MSK信號(hào)的表示式可寫為 （1）或者其中 ——載波角頻率——碼元寬度——第個(gè)碼元中的信息，其取值為1——第個(gè)碼元的相位常數(shù)，它在時(shí)間中保持不變。由（1）式知，當(dāng)=+1時(shí)，信號(hào)的頻率為當(dāng)=1時(shí)，信號(hào)的頻率為由此可得 MSK信號(hào)在碼元轉(zhuǎn)化時(shí)信號(hào)的相位是連續(xù)的，根據(jù)這個(gè)要求，相位應(yīng)該滿足下面的條件：上式表明，MSK信號(hào)在第個(gè)碼元的相位常數(shù)不僅與當(dāng)前的有關(guān)，而且與前面的及相位常數(shù)有關(guān)。假定的起始參考值假定為0，可以得到=0或?？梢灾繫SK信號(hào)具有如下特點(diǎn)：（1） 已調(diào)信號(hào)的振幅是恒定的（2） 調(diào)制指數(shù)（3） 以載波相位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位在一個(gè)碼元期內(nèi)準(zhǔn)確的線形變化（4） 碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻信號(hào)的相位是連續(xù)的，或者說(shuō)信號(hào)的波形沒有突跳 在一些通信場(chǎng)合，對(duì)信號(hào)帶外輻射功率的限制是十分嚴(yán)格的，MSK信號(hào)仍不能滿足，于是提出的GMSK。GMSK（高斯最小移頻鍵控）是在MSK調(diào)制器之前加入高斯低通濾波器，用高斯低通濾波器作為MSK調(diào)制的前置濾波器。所以高斯低通濾波器必須滿足：（1） 帶寬窄，且是銳截止的（2） 具有較低的過(guò)沖脈沖響應(yīng)（3） 保持輸出脈沖的面積不變： FSK基帶調(diào)制仿真系統(tǒng)框圖FSK基帶調(diào)制仿真系統(tǒng)的框圖由伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，頻譜儀，基帶MFSK調(diào)制與解調(diào)器，加性高斯白噪聲信道，誤碼率計(jì)算器及顯示器構(gòu)成。MSK，GMSK仿真框圖與FSK只有調(diào)制合解調(diào)器不同，其余模塊一樣，故不再列出。主要參數(shù)設(shè)置如下：1． Bernoulli Random Binary Generator (伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器)位置：Communications Blockset\Comm Sources 伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Probability （0出現(xiàn)的概率）Initial seed （初始化種子）12345Sample time （采樣時(shí)間）Framebased output （基于幀輸出）使能Smaple per frame (每幀取樣數(shù))10 伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù)2. Spectrum Scope (頻譜儀)用來(lái)顯示對(duì)數(shù)字調(diào)制后信號(hào)的測(cè)量。位置：DSP Blockset\DSP Sinks 頻譜儀的主要參數(shù)一參數(shù)名稱參數(shù)值Buffer size (緩存長(zhǎng)度)1024Buffer overlap (緩存交疊)512FFT length (FFT長(zhǎng)度)1024Number of spectral averages (譜（計(jì)算）平均（點(diǎn)）數(shù))64Scope position (顯示器位置)get(0,’defaultfigureposition’)Frequency units (頻率單位)HertzFrequency range (頻率范圍)[0…Fs/2]Amplitude scaling (幅度刻度)dBInherit sample increment from input (與輸入信號(hào)采樣時(shí)間一致)使能Minimum Ylimit (Y軸最小刻度)50Maximum Ylimit (Y軸最大刻度)30注：Fs=1/=5kHz,Fs/2= (a) (b) (c) (d) 頻譜儀的主要參數(shù)一3. AWGN Channel（加性高斯白噪聲信道）模擬加性高斯白噪聲環(huán)境，使傳輸環(huán)境相同，F(xiàn)SK的信噪比為3dB，其余兩個(gè)為6 dB。位置：Communications Blockset\Channels 加性高斯白噪聲信道的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值 FSK MSK GMSKInitial seed (初始化種子)1