【正文】 介紹： 信號源 本次仿真在信號源部分采用了偽隨機(jī)序列發(fā)生器，則本序列發(fā)生器的基本參數(shù)設(shè)置如下： Generator polynomial:[1 0 0 0 0 1 1] Initial states:[0 0 0 0 0 1] Output mask vector:0 Sample time:1/19200 Output data type:double 串并轉(zhuǎn)換模塊 由于系統(tǒng)仿真總框圖涉及模塊較多，為不失美觀同時(shí)又能顯的淺顯易懂特將串并轉(zhuǎn)化作成一個(gè)單獨(dú)子系統(tǒng)而嵌入總系統(tǒng)中。 調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 將以上各模塊、子系統(tǒng)按原理圖進(jìn)行連接，并對各模塊參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，便可實(shí)現(xiàn)其調(diào)制功能。而選擇器用來決定在哪一個(gè)時(shí)候輸出哪一路信號。 2DPSK判決模塊 16QAM與2DPSK 誤碼率曲線圖 從仿真過程看，在相同信噪比的條件下，16QAM的加性白噪聲的功率遠(yuǎn)大于2DPSK的加性白噪聲的功率，故16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)一般工作在大信噪比的環(huán)境下，其誤碼率將很小，也就是說，兩個(gè)系統(tǒng)在同等噪聲條件下，16QAM的抗噪聲性能是相當(dāng)優(yōu)越的。同時(shí)，通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)了自身對知識的運(yùn)用。我想，這些不論是對我讀研階段的學(xué)習(xí)甚至是以后參加工作都是有很大幫助。 16QAM與2DPSK系統(tǒng)抗噪聲性能比較 本節(jié)我們設(shè)計(jì)一個(gè)2DPSK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型，以觀察其與16QAM信號的抗噪聲性能，并對它們的誤碼率進(jìn)行比較。這里我們再次使用了子系統(tǒng)這一概念，如下圖所示： 圖 4/2電平轉(zhuǎn)換模塊 上圖中，對模擬信號做了常數(shù)為2的增益后，讓其通過了一個(gè)量化編碼器，再通過離散采樣以后便得到了標(biāo)準(zhǔn)的4電平數(shù)字信號。具體模塊如下所示： 2/4 電平轉(zhuǎn)換模塊以上模塊中各點(diǎn)的信號圖如下所示： 2/4電平轉(zhuǎn)換模塊各點(diǎn)波形 上圖中第一行為輸入信號，第二三行分別為經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后的兩行信號，最后為輸出4電平信號。 第四章 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與仿真 前面兩章簡單介紹了16QAM的調(diào)制解調(diào)和SIMULINK的工作原理，下面本文將用MATLAB數(shù)學(xué)軟件中的SIMULINK模塊實(shí)現(xiàn)16QAM調(diào)制、解調(diào)通信系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真。用戶可以利用這些模塊方便地完成自己通信系統(tǒng)的仿真和分析。 仿真選項(xiàng)options主要包括是否進(jìn)行一致性檢驗(yàn)、是否禁用過零檢測、是否禁止復(fù)用緩存、是否進(jìn)行不同版本的Simulink的檢驗(yàn)等幾項(xiàng)。一旦選擇了該項(xiàng)，則在它的右邊出現(xiàn)一個(gè)output times編輯框，在這里用戶指定額外的仿真輸出點(diǎn)，它既可以是一個(gè)時(shí)間向量，也可以是表達(dá)式。一般建議對于仿真時(shí)間不超過15s的采用默認(rèn)值即可，對于超過15s的每秒至少保證5個(gè)采樣點(diǎn)，對于超過100s的，每秒至少保證3個(gè)采樣點(diǎn) Initial step size（初始步長參數(shù)）：一般建議使用“auto”默認(rèn)值即可仿真精度的定義（對于變步長模式） Relative tolerance（相對誤差）：它是指誤差相對于狀態(tài)的值，是一個(gè)百分比，缺省值為1e3，%。 設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器，選擇Simulation菜單下的Parameters命令，就會(huì)彈出一個(gè)仿真參數(shù)對話框，它主要用三個(gè)頁面來管理仿真的參數(shù)： (1)Solver頁，它允許用戶設(shè)置仿真的開始和結(jié)束時(shí)間，選擇解法器，說明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項(xiàng)。 (8)模塊的輸入輸出信號：模塊處理的信號包括標(biāo)量信號和向量信號；標(biāo)量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復(fù)合信號，是多個(gè)信號的集合，它對應(yīng)著系統(tǒng)中幾條連線的合成。在模型窗口中，選中模塊，則其4個(gè)角會(huì)出現(xiàn)黑色標(biāo)記，此時(shí)可以對模塊進(jìn)行以下的基本操作： (1)移動(dòng)：選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵將其拖曳到所需的位置即可。 3. 專用模塊庫(Blocksets) 作為Simulink建模系統(tǒng)的補(bǔ)充，MathWorks公司還開發(fā)了專用功能塊程序包，如DSP Blockset和Communication Blockset等。QAM信號在進(jìn)行傳輸之前，還要進(jìn)行功率放大，而高效的功率放大是非線性的功率放大器，故而需考慮非線性對QAM的特性沒有明顯的影響措施，這就是NLAQAM調(diào)制。選擇正交的基本信號為 () 在信號空間中MQAM信號點(diǎn) (i,j=1,2,…,L) () ，這是一種矩形的MQAM星座圖。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。正交振幅調(diào)制技術(shù)（QAM）是一種功率和帶寬相對高效的信道調(diào)制技術(shù),因此在大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為國際上移動(dòng)通信技術(shù)專家十分重視的一種信號調(diào)制方式之一，正交振幅調(diào)制（QAM）在移動(dòng)通信中頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一，隨著微蜂窩（Microcell）和微微蜂窩（Picocell）系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得信道的傳輸特性發(fā)生了很大變化，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間通常具有很強(qiáng)的支達(dá)分量，以往在蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的但頻譜利用率很高的WAM已引起人們的重視，許多學(xué)者已對16QAM及其它變型的QAM在PCN中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入地研究。增大M可提高頻率利用率，也即提高傳輸有效性。 MQAM調(diào)制 MQAM的解調(diào) MQAM調(diào)制解調(diào)框圖 2. 3 QAM的改進(jìn)方案 為了適應(yīng)不同的需要，QAM有一些改進(jìn)方案，如正交部分響應(yīng)幅度調(diào)制（MQPR）、非線性正交振幅調(diào)制（NLAQAM）、疊加式正交振幅調(diào)制（SQAM）等，還可以把QAM調(diào)制與信道編碼技術(shù)結(jié)合起來設(shè)計(jì)，取得最優(yōu)的可靠性和有效性，這種技術(shù)稱為網(wǎng)格編碼調(diào)制（TCM）。建模時(shí)只需使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模塊并將它們連接起來。Tables) (1)F：用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）進(jìn)行運(yùn)算 (2)MATLAB F：利用matlab的現(xiàn)有函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算(3)SFunction：調(diào)用自編的S函數(shù)的程序進(jìn)行運(yùn)算（ Math ） (1)Sum：加減運(yùn)算 (2)Product：乘運(yùn)算 (3)Gain：比例運(yùn)算 (4)Math Function：包括指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、求平方、開根號等常用數(shù)學(xué)函數(shù) (5)Trigonometric Function：三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等 (6)Abs：取絕對值 (7)Logical Operator：邏輯運(yùn)算 (8)Relational Operator：關(guān)系運(yùn)算 （ Signalamp。 (7)參數(shù)設(shè)定：用鼠標(biāo)雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。對于很大的Simulink模型，通過自定義功能模塊可以簡化圖形，減少功能模塊的個(gè)數(shù)，有利于模型的分層構(gòu)建： (1)在模型窗口中建立所定義功能模塊的子模塊 (2)用鼠標(biāo)將這些需要組合的功能模塊框住，然后選擇Edit菜單下的Create Subsystem即可。這種解法器適用于求解適度stiff的問題而用戶又需要一個(gè)無數(shù)字振蕩的解法器的情況。產(chǎn)生更光滑的輸出曲線，改變精細(xì)因子比減小仿真步長更有效。Format用來說明返回?cái)?shù)據(jù)的格式，包括矩陣matrix、結(jié)構(gòu)struct及帶時(shí)間的結(jié)構(gòu)struct with time。 MaxStep：默認(rèn)值為auto。 3)FM子模塊組主要包括各種頻率調(diào)制、解調(diào)模塊，如：MFSK調(diào)制、解調(diào)模塊。這里輸入信號為兩路二進(jìn)制信號，假設(shè)它們是ab，則在a=1時(shí)讓它輸出一個(gè)幅度為2的信號，當(dāng)a=0時(shí)輸出幅度為2的信號。 Desige method : Bessel Filter type : Lowpass Filter order: 8 Pass edge frequency (rad/s) : 15360*2*pi 上圖中，一三行為調(diào)制波與載波相乘的結(jié)果，二四行分別為它們經(jīng)過低通濾波器后所得的波形。由于實(shí)際仿真中很多地方都會(huì)有延時(shí)，所以得到的16QAM解調(diào)信號需經(jīng)一定的延時(shí)后才可以與原隨機(jī)序列進(jìn)行比較。需要進(jìn)行改進(jìn)模型，減小時(shí)延。王老師是一個(gè)非常優(yōu)秀的教師，我很感激他對我的嚴(yán)格要求與認(rèn)真態(tài)度以及能力上的肯定與信任。 3. 利用Matlab/Simulink 實(shí)現(xiàn)了16QAM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與仿真，并得到相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)波形，發(fā)現(xiàn)解調(diào)信號波形與輸入信號波形存在一定時(shí)延，所以該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有不足，但并不影響對誤碼率的檢測，以及系統(tǒng)能夠的抗噪聲性能。 圖 上圖中，一三兩行為4/2判決器的輸出，第二行為解調(diào)出的16QAM最終信號。 16QAM的星座圖 16QAM解調(diào)模塊的模型建立與仿真 ，解調(diào)器實(shí)現(xiàn)的核心在于4//2電平判決模塊及并串轉(zhuǎn)換模塊。 假設(shè)輸入In1: 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 則有 Out1: 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 Out2: 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 實(shí)際運(yùn)行中各路信號圖形如下所示，圖中從上往下依次是串行輸入、并行輸出1和并行輸出2的波形。 Sinks 子模塊集 Comm Sinks 子模塊集包含不同的信宿模塊，包括誤碼率、眼圖、星座圖等，用來可視化輸出接收端的信號。 Decimation：默認(rèn)值為1，決定隔多少個(gè)點(diǎn)返回狀態(tài)和輸出值。 Initial state用來定義從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。對于從慢速率到快速率的非法轉(zhuǎn)換，可以在慢輸出端口和快輸入端口插入一個(gè)單位延時(shí)unit delay模塊。固定步長模式在仿真過程中提供固定的步長，不提供誤差控制和過零檢測。也可以通過選中線，然后打開Edit菜單下的Signal Properties進(jìn)行設(shè)定，其中signal name屬性的作用是標(biāo)明信號的名稱，設(shè)置這個(gè)名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關(guān)的端口相連的所有直線附近都會(huì)出現(xiàn)寫有信號名稱的標(biāo)簽。在菜單Format中選擇Flip Block旋轉(zhuǎn)180度，選擇Rotate Block順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)，Simulink的應(yīng)用領(lǐng)域也將會(huì)更加廣泛。 第三章