【文章內(nèi)容簡介】 1）式中，是干擾角頻率，通常它與被干擾信號(hào)的載波角頻率相同。單音信號(hào)的功率譜是在干擾頻率處的單根譜線。其時(shí)域波形和頻譜如圖33所示。圖33 單音干擾的時(shí)域波形和頻譜 窄帶高斯噪聲信號(hào)[13]窄帶高斯噪聲是指高斯白噪聲通過以為中心的窄帶系統(tǒng)時(shí)所形成的噪聲形式。隨機(jī)包絡(luò)和隨機(jī)相位都是相對(duì)于緩慢變化的余弦波，若用表示窄帶高斯噪聲，則 （32）將式（32）展開，則有 （33）其中 （34）式（33）表明，窄帶高斯噪聲可以用兩個(gè)正交載波分量組合來表示。其中是同相分量，是正交分量。其時(shí)域和頻域波形如圖34所示。窄帶高斯噪聲的特點(diǎn)是頻譜局限在附近很窄的頻率范圍內(nèi)，其包絡(luò)和相位都在作緩慢隨機(jī)變化。（a）窄帶高斯噪聲的頻譜 （b）窄帶高斯噪聲時(shí)域波形圖34 窄帶高斯噪聲的頻譜及波形圖35 窄帶高斯噪聲的產(chǎn)生模型和都是低通型的噪聲，窄帶高斯噪聲的產(chǎn)生模型如圖35所示。由模型（35）可知，當(dāng)噪聲信號(hào)和正交載波分量相乘后可得到： （35） 經(jīng)過低通濾波器后得到正交分量，同理也可以得到同相分量。將同相分量和正向分量相加后就可以得到窄帶高斯噪聲。 本章小結(jié)本章前面主要介紹了通信干擾的一些基本概念，就通信干擾的特點(diǎn)、通信干擾的一般過程和影響干擾效果的因素等方面做了簡要說明。介紹了數(shù)字信號(hào)的干擾原理以及設(shè)計(jì)中所用的單音信號(hào)和窄帶高斯信號(hào)的形成原理和方法，為后面的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。第4章 2PSK和QPSK信號(hào)的平臺(tái)仿真 概述現(xiàn)代無線電技術(shù)尤其在數(shù)字通信方面的快速發(fā)展，使得數(shù)字通信系統(tǒng)的研究經(jīng)費(fèi)越來越高，對(duì)通信系統(tǒng)各部分的研究也變得更加困難。如果對(duì)通信系統(tǒng)的研究全部用實(shí)際設(shè)備來完成的話，所帶來的人力、物力、財(cái)力的花費(fèi)都是巨大的且研究周期增加，不利于科學(xué)研究的進(jìn)行。模擬仿真所具有的經(jīng)濟(jì)、靈活等特點(diǎn)使得其逐漸成為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析過程中不可或缺的重要手段。本章利用MATLAB仿真軟件，進(jìn)行2PSK和QPSK的仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)[14]，并對(duì)這兩種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。 GUI程序設(shè)計(jì) GUI簡介GUI（Graphical User Interfaces ）即程序的圖形化界面，由各種圖形對(duì)象組成。在這種用戶界面下，用戶的命令和對(duì)程序的控制是通過“選擇”各種圖形對(duì)象來實(shí)現(xiàn)。其編輯方法一般有兩種：一種是直接用程序編寫；另外一種利用圖形界面設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)出圖形界面。其難點(diǎn)在于圖形界面的編寫和部分函數(shù)的回調(diào)，但可以方便用戶對(duì)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟進(jìn)行理解。創(chuàng)建MATLAB 圖形用戶界面必須具由以下三個(gè)基本元素[15]：組件、圖象窗口以及事件發(fā)生時(shí)的回應(yīng)。 GUI設(shè)計(jì)原則和步驟所謂GUI程序設(shè)計(jì)，簡單地說就是使應(yīng)用程序具有圖形用戶界面，以方便用操作。GUI設(shè)計(jì)原則和一般步驟為[16]：簡單的說，一個(gè)好的界面應(yīng)遵循以下3個(gè)原則：簡單性即設(shè)計(jì)的界面力求簡化，去除不必要的功能，能直觀顯示出程序所具有的功能；一致性即設(shè)計(jì)的界面風(fēng)格應(yīng)與之前設(shè)計(jì)的保持一致；習(xí)常性即新界面設(shè)計(jì)時(shí)采用人們熟悉的標(biāo)志和符號(hào)，便于用戶操作。其一般制作步驟為[17]：a. 分析界面所要求實(shí)現(xiàn)的主要功能，明確設(shè)計(jì)任務(wù)；b. 在稿紙上繪出界面草圖，并站在使用者的角度來審查草圖；c. 按構(gòu)思的草圖，上機(jī)編寫或制作界面，并檢查之；d. 編寫界面動(dòng)態(tài)功能的程序，對(duì)功能進(jìn)行逐項(xiàng)檢查。 設(shè)計(jì)中所用控件本文主要通過程序設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)字信號(hào)的GUI仿真平臺(tái)搭建，以下主要介紹設(shè)計(jì)中所用的用戶控件。用戶控件[18,19]主要用了單功能按鍵（pushbutton）、無線電選擇按鈕（radiobutton）、雙位按鍵（togglebutton）、可編輯文本框（edit text）、靜態(tài)文本框（static text）。單功能按鍵：屬性值為pushbutton，其作用為上帶文字標(biāo)示的矩形；“按”“放”操作時(shí)會(huì)引起凹凸變化。單功能選擇時(shí)用。其典型的調(diào)用格式為：hpush=uicontrol(gcf,39。style39。,39。push39。,... 39。unit39。,39。normalized39。,39。position39。,[, , , ],39。string39。,39。 39。)。 %按鍵的位置，大小和名稱set(hpush,39。callback39。,39?；卣{(diào)的語句39。)； %按鍵引起的回調(diào)無線電選擇按鈕：屬性值為radiobutton，帶文字標(biāo)示的小圓圈；“開”“關(guān)”狀態(tài)用圈內(nèi)黑白點(diǎn)表示。多項(xiàng)“互斥”功能選擇時(shí)用。其典型的調(diào)用格式為：hr=uicontrol(gcf,39。style39。,39。radio39。,... 39。string39。,39。 （文字標(biāo)識(shí)） 39。,... %按鍵的名稱 39。position39。,[ , , , ])。 %按鍵的位置和大小set(hr,39。value39。,get(hr,39。Max39。))。 %方括號(hào)中是回調(diào)的語句 set(hr,39。callback39。,[... 39。set(hr1,39。39。value39。39。,get(hr,39。39。max39。39。)),39。,... ... 39。])。雙位按鍵：屬性值為togglebutton，上帶文字標(biāo)示的矩形；“開”“關(guān)”狀態(tài)用凹凸表示。兩狀態(tài)切換選擇用。其調(diào)用格式為：ht=uicontrol(gcf,39。style39。,39。toggle39。,... %制作雙位按鍵 39。string39。,39。 39。,... %按鍵的名稱 39。position39。,[ , , , ],... %按鍵的位置和大小 39。callback39。,39。 39。)。 %回調(diào)語句可編輯文本框：屬性值為edit text，方框，可使合法的MATLAB語句、程序輸入運(yùn)行。可隨意輸入運(yùn)行指令程序。其典型的調(diào)用格式為：hedit=uicontrol(39。gcf39。39。style39。,39。text39。,...39。position39。,[ , , , ],...39。string39。,39。噪聲方差39。)。set(hedit,39。callback39。,39。 39。)。 %引起回調(diào)的語句靜態(tài)文本框：屬性值為static text，方框，其中文字純粹做注釋說明用。其典型的調(diào)用格式為：uicontrol(39。style39。,39。text39。,...39。position39。,[ , , , ],... %文本框的位置39。string39。,39。 39。)。 %引號(hào)中是文本的名稱 仿真平臺(tái)的主要功能本仿真平臺(tái)主要利用GUI設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)的主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)通信過程中各個(gè)時(shí)段的時(shí)域波形和頻譜繪制，定性的得到噪聲和通信系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)對(duì)信號(hào)在各個(gè)時(shí)段的時(shí)域波形和頻譜的影響，以及信號(hào)恢復(fù)的影響。鑒于本人水平，軟件只能實(shí)現(xiàn)在圖形界面的參數(shù)的輸入，以及輸出相應(yīng)時(shí)段的波形和誤碼率。其中還有很多其他外加功能有待完善。對(duì)于用戶來說其功能可以表述為以下操作步驟：a. 打開程序，初始化。運(yùn)行程序界面，并在上面對(duì)載波頻率、噪聲方差或噪聲幅度進(jìn)行初始化；b. 選擇時(shí)域或頻域。程序中初始化torf為0時(shí)顯示時(shí)域各時(shí)段波形，為1時(shí)顯示頻域各時(shí)段波形。主要利用GUI程序設(shè)計(jì)中的無線電選擇按鈕控件，進(jìn)行選擇按鈕的設(shè)置；c. 計(jì)算出各時(shí)段的信號(hào)波形。主要將程序中的各個(gè)波段的函數(shù)利用返回值調(diào)用到GUI程序中，并將其顯示出來；d. 選擇某個(gè)時(shí)段的圖形顯示。主要利用GUI中的單功能按鍵，設(shè)置各個(gè)時(shí)段的選擇按鈕，實(shí)現(xiàn)程序的可視化操作；e. 可以根據(jù)需要從步驟b反復(fù)操作；f. 退出程序。平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)可以拓展應(yīng)用到其他數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的仿真設(shè)計(jì)中，由于二進(jìn)制鍵控調(diào)制（2PSK）和多進(jìn)制鍵控調(diào)制（QPSK） 有相當(dāng)大的區(qū)別，因此沒有將二個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)整合到一起研究，但是仿真平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)框架相同[7,2023]。結(jié)構(gòu)如圖41所示。圖41 仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 界面顯示和用戶控制由于2PSK和QPSK調(diào)制和解調(diào)樣式不同，因此為這兩種數(shù)字信號(hào)分別設(shè)計(jì)了各自的界面，2PSK和QPSK界面的風(fēng)格統(tǒng)一并且包含了各自的特點(diǎn)。以2PSK信號(hào)的界面設(shè)計(jì)為例，在界面的左半邊為圖形顯示區(qū)，按鍵控制區(qū)分布在右半邊。下面以2PSK信號(hào)的GUI界面設(shè)計(jì)為例作相關(guān)介紹。所設(shè)計(jì)的仿真界面如圖42所示。該仿真界面具有以下功能：216。 從編輯框輸入噪聲方差或噪聲幅度，輸出誤碼率；216。 通過無線電選擇按鍵選擇計(jì)算時(shí)域或是頻域的譜線；216。 通過單功能按鍵選擇輸出什么時(shí)段的圖形；216。 通過單功能按鍵選擇圖形是否一直保持；216。 通過雙位按鍵選擇圖形是否開啟網(wǎng)格。圖42 2PSK的GUI界面：%變量初始化clc。clear。n=0。 %系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)默認(rèn)的噪聲方差或噪聲幅度為0torf=0。 %默認(rèn)的時(shí)域和頻域選擇值為0代表選擇時(shí)域 fc=1000。Rb=500。%默認(rèn)的載波頻率為1000Hz，信息速率為500b/sAc=1。 %載波幅度為1d=[1 0 1 1 0 1 0 1 0 1]。str1=39。t39。str2=39。v39。 %輸出圖形的坐標(biāo)軸說明[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)。clf resetset(gcf,39。unit39。,39。normalized39。,39。position39。,[,])。%設(shè)置圖形的位置和歸一化顯示set(gcf,39。defaultuicontrolunits39。,39。normalized39。)。h_axes=axes(39。position39。,[,])。%設(shè)置曲線在圖形上的位置set(gcf,39。defaultuicontrolhorizontal39。,39。left39。)。%設(shè)置缺省用戶控件單位屬性值%以下時(shí)頻轉(zhuǎn)換的文本框uicontrol (39。style39。,39。text39。,...39。string39。,39。時(shí)域或頻域:39。,...39。position39。,[,],...39。horizontal39。,39。left39。)。%以下建立時(shí)頻轉(zhuǎn)換的選擇按鈕hr1=uicontrol(gcf,39。style39。,39。radio39。,... 39。string39。,39。時(shí)域39。,...39。position39。,[,])。set(hr1,39。value39。,get(hr1,39。Max39。))。set(hr1,39。callback39。,[...39。set(hr1,39。39。value39。39。,get(hr1,39。39。max39。39。)),39。,... 39。set(hr2,39。39。value39。39。,get(hr2,39。39。min39。39。)),39。,... 39。torf=0。39。,...39。str1=39。39。t39。39。39。,...39。str2=39。39。V39。39。39。,...39。[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)39。])。hr2=uicontrol(gcf,39。style39。,39。radio39。,...39。string39。,39。頻域39。,...39。position39。,[,],...39。callback39。,[...39。set(hr1,39。39。value39。39。,get(hr1,39。39。min39。39。)),39。,... 39。set(hr2,39。39。value39。39。,get(hr2,39。39。max39。39。)),39。,... 39。torf=1。39。,...39。str1=39。39。f39。39。39。,...39。str2=39。39。H(f)39。39。39。,...39。[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)39。])。%以下制作雙位按鍵ht=uicontrol(gcf,39。style39。,39。toggle39。,... 39。string39。,39。Grid39。,... 39。position39。,[,],... 39。callback39。,39。grid39。)。%以下是3個(gè)說明文本框uicontrol(39。style39。,39。text39。,...39。position39。,[,],...39。string39。,39。噪聲方差/噪聲幅度39。)。uicontrol(39。style39。,39。text39。,...39。position39。,[,