【正文】 r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxB e r n o u l l i B i n a r yG e n e r a t o rB e r n o u l l iB i n a r yA W G NC h a n n e lA W G N正文 19 5 總結和展望 總結 雖然 信號調(diào)制仿真這一領域要研究的內(nèi)容還非常多，自己研究的內(nèi)容在很多方面還需要不斷改進。漫游是移動通信的重要特征，它標志著用戶可以從一個網(wǎng)絡自動進入另一個網(wǎng)絡。 TMSI 是一個由業(yè)務網(wǎng)絡給用戶指定的臨時識別號，以防止有人跟蹤而泄漏其地理位置。 ⑤ 安全性。 ③ 話音質(zhì)量。 技術特點 : ① 頻譜效率 。如圖 47 所示，當信噪比達到 8dB 以上時， GMSK 調(diào)制的誤碼率低于 103， 此時系統(tǒng)的性能狀態(tài)已經(jīng)非常好。目前， 中國移動 、 中國聯(lián)通各擁有一個 GSM 網(wǎng)，為世界最大的移動通信網(wǎng)絡。本仿真模型將對 GSM(Global System for Mobile munication)中采用的 GMSK 調(diào)制和解R e l a t i o n a lO p e r a t o r==R e c t a n g u l a r Q A MM o d u l a t o rB a s e b a n dR e c t a n g u l a rQ A MR e c t a n g u l a r Q A MD e m o d u l a t o rB a s e b a n dR e c t a n g u l a rQ A MR a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rE r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxD a t a T y p e C o n v e r s i o nC o n v e r tC o n s t a n t1A W G NC h a n n e lA W G N正文 16 調(diào)過程進行仿真，以分析 GMSK 調(diào)制信號誤碼率與信道信噪比之間的關系。當然，相數(shù)Mary number 對二者的抗噪性能也有一定的影響。 圖 43 PAM 仿真模型結構圖 R e l a t i o n a lO p e r a t o r==R a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rM PAMM o d u l a t o rB a s e b a n dM PAMM PAMD e m o d u l a t o rB a s e b a n dM PAME r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxD a t a T y p e C o n v e r s i o nC o n v e r tC o n s t a n t1A W G NC h a n n e lA W G N正文 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10106105104103102101100S N RSymbols ErrorRatePAM 和 Q A M 的誤碼率 8 P A M8 Q A M 圖 44 QAM 仿真模型結構圖 (3)仿真模型運行結果及其分析 PAM 和 QAM 抗噪聲性能仿真運行結果如圖 45 圖 45 PAM 和 QAM 抗噪聲性能分析 在仿真運行結果中 如圖 45， 橫向 表示信道的信噪比， 縱向 表示編碼信號的誤比特率。 PAM 基帶調(diào)制器模塊產(chǎn)生的基帶調(diào)制信號經(jīng)過 AWGN Channel(加性高斯白噪聲信道模塊 )后由 MPAM Demodulator Baseband (PAM 基 帶 解 調(diào) 器 模 塊 ) 進 行 解 調(diào) 。 (2)仿真模型設計分析及其組成結構 在 PAM 調(diào)制的仿真模型中， Random Integer Generator(隨機整數(shù)產(chǎn)生器 )產(chǎn)生一個八進制整數(shù)序列，這個整數(shù)序列通過 MPAM Modulator Baseband(PAM 基帶調(diào)制模塊 )進行調(diào)制，得到基帶調(diào)制信號。 GMSK 信號的解調(diào)與MSK 信號完全相同。 GMSK 信號是在 MSK 調(diào)制之前加入一個 高斯低通濾波器。 (2)高斯最小頻移鍵控 (GMSK)信號 MSK 調(diào)制方式的突出優(yōu)點是信號具有恒定的振幅及信號的功率譜在主瓣以外衰減較快。 正文 13 數(shù)字頻率調(diào)制 多進制頻 率調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制方框圖 如圖 42 所示，圖 42 中給出了 MFSK 調(diào)制器的方框圖，調(diào)制時采用頻率選擇法實現(xiàn)， M 種頻率由 位輸入信息確定。常見的 QAM 形式有 16QAM、64QAM、 256QAM 等。星座圖上每 一個星座點對應發(fā)射信號集中的一個信號。因而，研究窄帶脈沖作為脈沖載波的 PAM 方式，將具有實際意義。這里我們著重研究一下脈 幅調(diào)制 (PAM)。 正文 12 圖 41 脈沖振幅調(diào)制 設脈沖載波以 s(t)表示，它是由脈寬為τ秒、重復同期為 秒的矩形脈沖串組成， 其中 是按抽樣定理確定的，即有 秒。 我們這里著重研究數(shù)字信號調(diào)制。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號的波長相比擬。 它把某種特定形態(tài)的傳輸波形還原為發(fā)送端調(diào)制前的信號。 4 信號調(diào)制研究及其仿真 信號調(diào)制的概念 所謂調(diào)制，就是把信號轉換成適合在信道中傳輸?shù)囊环N過程 。 在都市環(huán)境中，由于眾多建筑物的阻擋，移動臺和基站之間很難存在一條視距傳輸路徑，信號主要通過反射和折射到達接收端，仿真過程中一般將信道看作是多徑瑞利衰落信道。當信號的信噪比低于 6dB 時，倫琴信道的誤比特率甚至優(yōu)于只存在加性高斯白噪聲的信道。利用倫琴衰落信道 (Rician Fading Channel)模塊對基帶信號的倫琴衰落信道進行仿真，它的輸入信號是標量形式或幀格式的復信號。 各模塊的參數(shù)設置見附錄 1。 BFSK 信號是 0 符號對應于載頻 w1,，而 1 符號對應于載頻 w2(與 w1不同的另一載頻 )的已調(diào)波形，而且 w1和 w2的改變是瞬間完成的。以正弦波作為載波的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式。載 波信號加窄帶噪聲一般為萊 斯分布，當信號幅度很大時，為高斯分布；幅度很小時，接近于瑞利分布 。 高斯隨機過程的一維統(tǒng)計特性只取決于均值和方差，二維統(tǒng)計特性主要取決于自協(xié)方差或自相關函數(shù)。它在任意兩個不同時刻上的取值之間互不相關，且統(tǒng)計獨立 [19]。 但是，白噪聲作為一個很有用的數(shù)學抽象，可以使問題的分析大大簡化。 加性噪聲疊加在語音信號波形上，用下式表示： 加性噪聲表示： 加性干擾的噪聲其來源可分為人為噪聲、 自然噪聲和內(nèi)部噪聲三個方面 [15]。當發(fā)送端和接收端既存在視距傳播路徑，又有多條反射路徑時，它們之間的信道可以利用 Simulink 中的倫琴衰落信道模塊和多徑瑞利衰落信道模塊的組合來進行仿真。在移動通信中，發(fā)送端和接收端都可能處在不停的運動狀態(tài)之中，發(fā)送端和接收端之間的相對運動將產(chǎn)生多普勒頻移。若信道中存在一主要分量，例如直射信號（ LoS），則信道響應的包絡服從萊斯分布，對應的信道模型為萊斯衰落信道。 瑞利衰落能有效描述存在能夠大量散射無線電信號的障礙物的無線傳播環(huán)境。 下面我們來介紹兩個非常重要的衰落信道。其中，幅度頻率特性，就理想而言，可表示為理想傳輸函數(shù)。前者如有線信道、微波與衛(wèi)星信道等，后者如無線系統(tǒng)的短波和超短波散射信道 。在無線信道中，信號在受到加性高斯白噪聲干擾的同時，還會受到瑞利衰落或倫琴衰落的影響。信號調(diào)制仿真的設計目標是使接收端能夠毫無差別地再現(xiàn)發(fā)送端發(fā)送的原始數(shù)據(jù)。Simulink 提供了專門用于顯示輸出信號的模塊，可以在仿真過程中隨時觀察仿真結果。 MATLAB 與 Simulink 簡介 正文 5 MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory，它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。在仿真分析過程中，用戶已經(jīng)從仿真過程中獲得了足夠多的關于系統(tǒng)性能的信息，但是這些信息只是一個原始的數(shù)據(jù)，一般還需要經(jīng)過數(shù)值分析和處理才能夠獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度，從而獲得對仿真系統(tǒng)的一個總體評價。需要強調(diào)的一點是，仿真過程中使用的輸入數(shù)據(jù)必須具有一定的代表性，即能夠從各個角度顯著地改變仿真輸出信號的數(shù)值。有了上面的準備工作，下一步就可以通過仿真軟件來建立仿真模型了。一般情況下，信號調(diào)制模型是一個隨機動態(tài)系統(tǒng)。 正文 4 仿真模型一般是一個數(shù)學模型。在模型的設計過程，對模型設計的目的、具體的結構組成、仿真流程以及仿真結果都給出了具體詳實的說明和分析。信號調(diào)制仿真貫穿信號調(diào)制工程設計的全過程，對信號調(diào)制技術的發(fā)展起著舉足輕重的作用。計算機正文 3 輔助技術基本上有兩大類 [5]，一是基于公式的方法，用計算機計算復雜的公式；二是用計算機仿真系統(tǒng)的 信號波形，即波形級仿真。有許多問題，通過硬件實驗來研究可能非常困難，但在軟件實驗中卻易于解決。在軟件實驗中我們也是這樣做，只不過所有信號調(diào)制模塊及信號調(diào)制儀表的功能都是用程序來實現(xiàn)的，信號調(diào)制的全過程在計算機中仿真運行。與公式法或測量法相比較。 信號調(diào)制仿真問題的提出、研究價值及研究現(xiàn)狀 信號調(diào)制仿真問題的提出 信號調(diào)制的性能可以用基于公式的計算方法、波形級仿真或通過硬件樣機研究和測量來估計得到。圖 11 是關于信號調(diào)制仿真流程的一個示意圖。 實際的信號