【導(dǎo)讀】隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要。因此，解決上述問題的有效方法是采用計算機仿真技術(shù)和利用計算機。的高速運算處理能力。中所涉及到的原理、框圖。MATLAB是MATHWORKS公司推出的一套高效率的數(shù)值計。一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境。種理論系統(tǒng)進行仿真過程的設(shè)計，使所有工程內(nèi)容都可以找到理論根源。井下人員跟蹤定位技術(shù)國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢...錯誤!讀卡器接收及標(biāo)識卡發(fā)送流程..................錯誤!從19世紀(jì)以來，通信技術(shù)的。來越多的領(lǐng)域取代了模擬通信，模擬調(diào)制技術(shù)也發(fā)展為脈沖編碼調(diào)制等技術(shù)。題以及它們在MATLAB中的實現(xiàn)。數(shù)字通信的基本特征是，它傳輸?shù)男盘柺恰半x散”或數(shù)字的。

　　

【正文】 不同者一是頻率，由于歸零碼的變化是非歸零碼的兩倍 (中央有跳變 )，所以非歸零碼的 Ts 是歸零碼 Ts 的兩倍 :二是幅度，這是計算結(jié)果可以直接看出。 對數(shù)字雙相碼和密勒碼有所不同，直接給出計算公式，對數(shù)字雙相碼其功率譜密度為 (條件 Ts=1，幅度 =1): 通常 p=1/2，因此沒有離散譜分量。 密勒碼的功率譜密度計算要用到概率論和隨機過程中的馬爾可夫過程的知識。根據(jù)其一步轉(zhuǎn)移概率矩陣推出相關(guān)矩陣，從而求出功率譜 : )8c os817(2 8c os27c os86c os25c os124c os53c os122c os22c os223 2)( xx xxxxxxxxf ? ?????????? 畫出上面講述的功率譜，以單極性非歸零碼作為前四中碼的代表，如圖 38 所示。 這里我們?yōu)榱朔奖阕x者，給出局部放大圖，如圖 39 所示。 作圖的 程序如下（腳本文件 ): 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 26 頁 共 46 頁 3. 3 基帶傳輸?shù)恼`碼率 采用不同的基帶信號信噪比與誤比特律的關(guān)系曲線也不同。例如對下列三種基帶信號 (1)單極性 NRZ 碼、 (2)雙極性 NRZ 碼、 (3)采用格雷碼的 8 電平 NRZ 碼 ,可以作圖來比較其特性，并計算要求基帶傳輸系統(tǒng)的誤比特率為 10 時所需要的信噪比 對 (1)和 (2)，采用的是二元碼，二元碼在抽樣時刻幅度只應(yīng)有兩個電平，先考慮單極性 NRZ 碼。設(shè)其幅度分別為 0 和 A(對應(yīng)息 0 和 1)，無 碼間干擾時，接受濾波器的輸出信號 r(KT)=A+n(KT)或 r(KT)=n(KT)。 在接受端定一判決門限 d，規(guī)定若 rd，判定信號幅度 A:若 rd，判定信號幅度為 0。 當(dāng)發(fā)送信號幅度為 0 時，疊加高斯噪聲后的接受波形幅度的概率密度函數(shù)為 : )22(2210 ??? reP ?? 發(fā)送信號幅度為 A 時，疊加高斯噪聲后的接受波形幅度的概率密度函數(shù)為 : )2(2)(211 )( ??? ArerP ??? 這樣若噪聲幅 度過大，就造成接受端的誤判。誤判概率為： drePdrePArrdbdb)22(2)()22(2211210????????????????? 總誤判概率為 1100 bbb ??????? ，通常 2110 ???? ，采用 A/2 作為判決電平 d 是最佳的，此時的誤比特律為 : )(2221 ??? db QdxeP xd ?? ???? 在二元碼的基帶信號波形為矩形，平均信號功率為 22AS? ，噪聲功率為 22??N 。于是有： )2( NSQPb ? 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 27 頁 共 46 頁 對雙極極性碼，信號功率為 42AS? ，所以 )( NSQPb ? 圖 310 二元碼的信噪比一誤比特率曲線 其中實線是代表雙極性的誤比特率 — 信噪比曲線，斷線是代表單極性的誤比特率— 信噪比曲線。在畫出曲線后，大致知道在、一誤比特率的要求下，信噪比大致應(yīng)當(dāng)是多少。從而來用便利的方法求出所需的信噪比。 2. MATLAB 實現(xiàn) 對此題求誤比特率小于 10，用如下實現(xiàn) (腳本文件 biterrtwo. m) 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 28 頁 共 46 頁 采用的是多電平編碼，所以不能像二元一樣簡單計算。若 M 元碼的 M 中幅度等概率出現(xiàn)，在加上高斯噪聲的影響下，誤碼率為 : )( 2)1(2 ?AMMs QP ?? 用信噪比來表示就是 : )(13)1(2 2 NSMMMs QP ??? 注意此是誤符號率，轉(zhuǎn)換為誤比特率要結(jié)合將多元信息變?yōu)槎M制碼的方法來進行，對于使用格雷碼的序列來說，其誤比特率為 : 本題中 M=8，作出曲線如圖 311 所示。 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 29 頁 共 46 頁 圖 311 8 電平格雷碼信噪比一誤比特率曲線 從圖中可以大致推知大概要信噪比在 45dB 之后才有誤比特率小于 10，從計算公式大致得到信噪比達到 45dB 的點數(shù)，給出合適的 I 開始計算比較 .MATLAB 實現(xiàn)如下 (函數(shù)文件 biterrgray. m): 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 30 頁 共 46 頁 3. 擾碼與解擾 在數(shù)字基帶信號傳輸中，減少連“ 0”碼（或連“ 1”碼）來保證位定時恢復(fù)質(zhì)量，是十分重要的一個環(huán)節(jié)。但在一般信號中，難免出現(xiàn)長串的 0 或 1，所以必須認為的將二進制數(shù)字信息先做“隨機化”處理，變?yōu)閭坞S機序列，從而現(xiàn)在連“ 0”碼 (或連“ 1”碼 )的長度。這種隨機化處理稱為“擾碼”。 從更廣泛的意義上說，擾碼能使數(shù)字傳輸系統(tǒng) (不論是基帶或通帶傳輸 )對各種數(shù)字信息具有透明性。這不但是因為擾碼能改善位定時恢復(fù)的質(zhì)量，而且還因為它能使信號頻譜彌散而保持穩(wěn)恒，能改善貞同步和自適應(yīng)時域等子系統(tǒng)的性能。 擾碼雖然“擾亂”了數(shù)字信息的原有形式，但這種“擾亂”是有人為規(guī)律的，因而也是可以解除的。在接受斷解除這種“擾亂”的過程稱為“解擾’‘。完成“擾碼”和“解擾”的電路相應(yīng)的稱為擾碼器和解擾器。 ，使用 4 位移位寄存器來設(shè)計一個擾碼器和相應(yīng)的解擾器。最后得到的電路圖如圖 312 所示。 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 31 頁 共 46 頁 圖 312 擾碼和解碼電路 擾碼原理是以線性反饋移位寄存器理論作為基礎(chǔ)的。在圖 312 所示的線性反饋移位寄存器的反饋邏輯輸出與第一級寄存器輸入之間引入一個模 2 和相加電路，以輸入數(shù)據(jù)作為模 2 和的另一個輸入端，即可得到擾碼妻的一般形式 (圖 313) 器的原理 在分析擾碼器工作原理時引入一個運算符號“ D”表示將序列延時一位， D（ k） S 表示將序列延時 k 位。采用延失算符后，可以得到以下表達式： GDCSG ini i???? 1 在這里，求和耗也是模 2 和運算， iC 表示各寄存器輸出的增益，它的值為 0 或 過將上式變型得到擾碼輸出序列 G 的表達式如下所示： ?? ?ni iiDCSG 1 從擾碼器的原理圖可以看出，在本質(zhì)上，擾碼器就是將前面一段時間輸入的信號信息加入到后面信號中，從而減少傳輸信號中的連 0 或連 1. 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 32 頁 共 46 頁 在接收端 可以采用如圖 314 所示的解擾器，它的寄存器堆和擾碼器完全一致，這樣才能從擾碼序列恢復(fù)出原信號，注意這里是將擾碼信號直接送到寄存器堆的輸入端，解碼信號來自于擾碼信號和寄存器堆輸出信號的模 2 和。 根據(jù)解擾器的原理圖，采用延時算符，可以得到下面的式子： GDCGR ini i???? 1 通過將上式變型得到解碼輸出序列 R 的表達式如下所示： )( 1 ini iDCGR ??? 結(jié)合前面的擾碼序列表達式，可以看 到解碼得到的序列 R 和原信號 S 是一致的。 在這個例子中，使用的觸發(fā)器堆含有 4 個觸發(fā)器 Q0, Q1, Q2, Q3，反饋邏輯采用 Q3, Q2的模二和， 對應(yīng)于擾碼原理圖 313，也就是選擇 C3=C4= Ci 為 ，這種反饋邏輯的選擇是有規(guī)律的，即要求以 Ci 為系數(shù)的多項式是本原多項 式。 2. MATLAB 實現(xiàn) 根據(jù)前面的擾碼和解碼原理圖，作出如圖 312 的原理圖。圖中，左邊的一個 T4194用來進行擾碼，右邊的一個 T4194 用來進行解碼。 首先在 MATLAB 中運行 SUMULINK，將 4 位雙向移位寄存器 T4194 模塊 (文件名為RS2yiwei. md1 )打開，然后將其中的寄存器模塊 T4194 拖到一個新建的模型中 .如圖315 所示。 圖 315 從用戶模塊庫調(diào)用模塊 然后參考圖 312，將必要的離散脈沖源，常數(shù)源，或非門，示波器添加到模型中并連線。 設(shè)置參數(shù)。注意到雙相移位寄存器 T1494 有 3 個控制端，將 S1S0 連接到常數(shù)源01，以保證移位寄存器處于數(shù)據(jù)右移的狀態(tài) :將 Rd 端連到常數(shù)源 T1494 一直處于工作 (使能 )狀態(tài)。 接下來設(shè)置各個脈沖源。 首先時鐘源的幅度設(shè)為 1，周期設(shè)為 2，脈寬設(shè)為 1，延時設(shè)為 1，抽樣時間設(shè)為 。并將這個時鐘源送到兩個 T4194 的時鐘端。由于只使用 T4194 的右移輸入端 RightIN,所以其它五個數(shù)據(jù)輸入端（ LeftIN 和 D0D3)對應(yīng)的脈沖源不用設(shè)置參數(shù)。將信號（標(biāo)號為 Signal)的脈沖幅度設(shè)為 1，周期設(shè)為 60 脈寬設(shè)為 30，延時設(shè)為 1，抽樣時間設(shè)為 。這樣信號源的周期就是 6s，對應(yīng)的二進制信號就是 111000111000111000??。這里延時 的作用是為了避免競爭冒險狀態(tài)的產(chǎn)生，因為寄存器是時鐘下降沿發(fā)觸發(fā)的，所以信號源的跳變沿要和時鐘的跳變沿錯開。將這個信號源與反饋邏輯的輸信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 33 頁 共 46 頁 出一起送到一個二輸入的疑惑門，再送到兩個 T4194 數(shù)據(jù)右移輸入端 RightIN。這個異或門的輸出信號就是擾碼信號。 最后加上必要的示波器監(jiān)視擾碼和解碼的波形，仿真時間設(shè)為 40S。將該模型保存。 單擊工具欄上的“開始”圖標(biāo)，仿真結(jié)束后，雙擊圖 312 中命名為的 Code 示波器，觀察擾碼波形。如圖 316 所示。 從擾碼器波形中可以看到擾碼后，信號變?yōu)椋?這個序列中的連接 0 和連接 1 明顯減少。再雙擊圖 312 中名為 Decode 的示波器觀察解碼波形，如圖 317 所示。 從解碼波形中可以看到，原信號被完整的恢復(fù)了。 信息工程學(xué)院 基于 RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)設(shè)計 第 34 頁 共 46 頁 終結(jié) 通信技術(shù)與人們的生活越來越密切相關(guān)，本篇論文簡要分析并討論了 MATLAB 數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，并闡述了部分通信原理知識， MATLAB 在通信方面的功能是很強大的，提供了通信模塊庫 (Communication Blockset)。希望通過本篇使讀者加深對MATLAB 在這方面的應(yīng)用的了解。