【正文】 ｌ價(jià)等 其中，口為滾降因子，其大小決定信道帶寬。 為了最大限度的減少偽波信號(hào)的數(shù)量，通常在接收端都會(huì)使用濾波器，而最常用的一 種濾波器就是奈魁斯特（Ｎｙｑｕｉｓｔ）濾波器。７ ＡｃｏｇＺｑ＇ｔ —Ｃ （ｂ） 圖２－２（ａ）傳輸過(guò)程（ｂ）ＢＰＳＫ傳輸方案的接收過(guò)程 在接收端，接收到的信號(hào)通過(guò)一個(gè)帶通濾波器（ＢＰＦ），從而去除其中的偽波。因此，在ＢＰＳＫ信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程中，首先要把數(shù)字信號(hào)送 到一個(gè)沖擊成形濾波器電路中：然后通過(guò)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器把沖擊成形信號(hào)變換成模擬信號(hào)，再 和載波信號(hào)相乘，最后發(fā)送出去。如圖２—２所示，把數(shù)字信息數(shù)據(jù)和載波相乘， 就得到了ＢＰＳＫ信號(hào)波形。ｄ七） 其中畋為信息數(shù)據(jù)序列。因此， 波形信號(hào)的表達(dá)式如下： Ｓ（，）＝Ａｃｏｓ｛２ｎｆ。 接下來(lái)的一小節(jié)主要介紹基于ＰＳＫ調(diào)制的數(shù)字通信方案，描述了傳輸機(jī)和接收機(jī)的基 本特征，在后面的章節(jié)中將給出Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真，并與Ｍ語(yǔ)言仿真做出對(duì)比。用戶可以通過(guò)改變 式（２．１１）中的三個(gè)元素來(lái)獲得期望值，這三個(gè)元素分別為幅度、頻率和相位?！罢{(diào)制＂的意義在于改變載波信號(hào)的一些特殊元素。ｆｅ－ｕ２幽為誤差積分。 ＝三［１＋Ｐ礦（訓(xùn) ＝扣Ｐ礦皤， 式中，Ｐ礦。幽 幽’ ＝三ｃｌ＋ｊ２。ｄｕ，代入式（２．８），得到 乃（巧）＝｛Ｆｅ－－１１２ｄｕ 吖７／＂～ （２．９） 又因?yàn)椤?，＝Ｋ時(shí)，材＝ｏ，這是名（Ｋ）的中間值，即１／Ｚ，所以式（２．９）又可以寫(xiě)為 昂（Ｋ）＝‘萬(wàn)１＆?？诳煽? 誤差積分的形式，列出數(shù)值表以供查用。 這時(shí)，只要用一階矩和二階矩就能描述它的全部概率特性。實(shí)際上 我們所遇到的噪聲大都是平穩(wěn)的或近似平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程。通常把服從高斯 分布而功率譜密度又是均勻的噪聲稱為高斯型白噪聲。實(shí)驗(yàn)表明：這樣做引起的偏差是很小的。因 此，對(duì)于理論分析是方便的。顧名思義， 這種噪聲的振幅隨機(jī)變量服從高斯分布，即 黔去．Ｐ等 式中 ￡（Ｖ）：隨機(jī)變量ｖ的概率密度函數(shù) ｖ：隨機(jī)變量 仃，：ｖ的標(biāo)準(zhǔn)方差 仫６， 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的加性高斯白噪聲信道的研究 蠢：ｖ的方差，即二階中心矩 ｍ。一般地說(shuō)，只要噪聲的功率譜密度的寬度遠(yuǎn)大于它作用的系統(tǒng)的 帶寬，并且在系統(tǒng)帶寬內(nèi)，它的功率譜密度基本上是常數(shù)，就可以作為白噪聲處理。 （２．５） 即白噪聲的自相關(guān)函數(shù)是位于ｆ：０處、強(qiáng)度為了ＮＯ的沖擊函數(shù)，這表明白噪聲在任何不 確切的說(shuō)，實(shí)際噪聲的功率譜密度不可能具有無(wú)限寬的帶寬，否則其平均功將是無(wú)限 大，物理上是不可能實(shí)現(xiàn)的。顯然，白噪聲的功率譜密度可表示為 蹦艫譬 其中，Ｎｏ為單邊功率譜密度，單位為（Ｗ／Ｈｚ）。 （２．３） 首先介紹白噪聲，它是通信中噪聲分析的一個(gè)理想化模型。（ｆ）：信道的輸入信號(hào) 尼（ｆ）：信道的乘性干擾 九（ｆ）：信道的加性干擾 所謂乘性干擾是由于信道特性而引起的，加性干擾是由于各種噪聲源引起的。這樣，對(duì)信道而言，它的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系，常寫(xiě)成如 下的形式嘲 ＆（于）＝尼（ｆ）對(duì)于信 道的含義，從廣義而言，通信中傳輸信號(hào)可以有基帶信號(hào)和非基帶信號(hào)（經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)制）。信噪比一般單位為分貝，表示為ＳＮＲ，它是所有通信系統(tǒng)的 一個(gè)重要指標(biāo)。一個(gè)是它們都有 信號(hào)，用于承載有用信息；另一個(gè)就是它們都有噪聲，產(chǎn)生于各個(gè)噪聲源，并且進(jìn)入系統(tǒng)， 使信號(hào)退化，降低通信質(zhì)量。 而且，由于噪聲的存在，我們不可能完全在接受端恢復(fù)出信號(hào)，但是我們可以利用一些技 術(shù)手段，使得接受信號(hào)接近原始信號(hào)，這樣，通信的目的也就可以在允許的誤差范圍內(nèi)達(dá) 到。 除此之外的其他任何改變都將構(gòu)成失真。 圖２－１通信系統(tǒng)的一般模型 信息信號(hào)稱作調(diào)制信號(hào)或基帶信號(hào)。調(diào)制的逆過(guò)程叫做解調(diào)，它是在 接收器中進(jìn)行的，目的是恢復(fù)出原始信息。由于一般信號(hào)不能直接使用如語(yǔ)音那樣的低頻，因此需要在發(fā)射器中將傳遞的低頻信 息加到高頻載波信號(hào)上，這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)制。在充分理解該信道特性的基礎(chǔ)上，建立了實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的仿 真模型，并且用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)其仿真，取得了比較好的效果，計(jì)算了該模型相應(yīng)的誤碼率， 并和Ｍ語(yǔ)言仿真的誤碼率做了對(duì)比，驗(yàn)證了其良好的仿真性能。 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的加性高斯白噪聲信道的研究 第二章基于Ｓｉｍｕｌ ｉｎｋ的加性高斯白噪聲信道的研究 在上一章中，我們主要介紹了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的一些特性，本章將通過(guò)具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ在通信系統(tǒng)仿真過(guò)程中的作用。為了更好的證明Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的仿真性能，在對(duì)上述模型進(jìn)行仿真的同時(shí)，也和Ｍ 文件仿真做了對(duì)比。 第四章的工作是在了解了如何利用連續(xù)狀態(tài)離散時(shí)間Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去進(jìn)行盲均衡 的基礎(chǔ)上，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)該系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行了完整的仿真，在驗(yàn)證了該系統(tǒng)性能的 同時(shí)，也為本文的工作一一基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的軟件無(wú)線電的研究做了很好的證明。 第三章則利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)基于Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道的通信系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。 第二章利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)基于ＢＰＳＫ調(diào)制的ＡＷＧＮ信道進(jìn)行了仿真分析，由于采用的 數(shù)字傳輸是動(dòng)態(tài)的，所以Ｓｉｍｕｌｉｎｋ表現(xiàn)了很好的仿真效果和優(yōu)越性。除此以外，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ還有一個(gè)伴生產(chǎn)品Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ用 以對(duì)控制邏輯事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模。像ＤＳＰ Ｂｌｏｃｋｓｅｔ和Ｃｏｍｍｎｕｎｉｅａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋｓｅｔ這樣的功能模塊庫(kù)也提供了所有常規(guī) 的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)應(yīng)用中的算法模塊，為用戶建立完整的系統(tǒng)提供方便。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ可以針對(duì)單通道和多通道數(shù)據(jù)、線性和非線性組件進(jìn)行 建模。通過(guò) Ｓｉｍｕｌｉｎｋ用戶可以建立完整的端到端仿真系統(tǒng)，包括模擬／混合信號(hào)系統(tǒng)、基帶ＤＳＰ系 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和控制邏輯部分在內(nèi)的不同系統(tǒng)組件集成到統(tǒng)一的平臺(tái)中，形成一個(gè)完 整的模型。 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)和仿真環(huán)境，用戶使用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ可以在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之前對(duì) 系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真其行為，并最終提煉出可行的設(shè)計(jì)。 用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ創(chuàng)建的模型可以具有分層結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或者從下到上 的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。對(duì)于其中的離散模塊，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ可按照離散模塊的方式進(jìn)行仿真，這個(gè)仿真步 長(zhǎng)稱為主步長(zhǎng)。對(duì) 于可變步長(zhǎng)方式，多速率仿真模式按照各個(gè)模塊的抽樣間隔列出可能的仿真時(shí)間，在仿真 時(shí)刻到來(lái)的時(shí)候只對(duì)相應(yīng)的離散模塊實(shí)施仿真，從而在一定程度上提高了仿真效率。多速率仿真模式的一種方案是選取一個(gè)最大可用間隔， 使之用于所有的離散模塊。 如果一個(gè)仿真過(guò)程中只包含離散模塊，這時(shí)候Ｓｉｍｕｌｉｎｋ采用固定步長(zhǎng)方式進(jìn)行仿真。離散模塊的輸出信號(hào)在下 一刻抽樣時(shí)刻到來(lái)之前保持恒定，這時(shí)候Ｓｉｍｕｌｉｎｋ只需以一定的間隔計(jì)算輸出信號(hào)的數(shù)值。連續(xù)模塊是指輸出信號(hào)隨著輸入信號(hào)的變化發(fā)生連續(xù)變化的模塊，離散 模塊則是輸出信號(hào)以固定間隔變化的模塊?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ稱為一種通用的仿真建模工具，廣泛的應(yīng)用與通信仿 真、數(shù)字信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。同 時(shí)，通過(guò)Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的存儲(chǔ)模塊，仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作區(qū)和文件中， 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 供用戶在仿真結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。同時(shí)，用 戶還可以定制和創(chuàng)建自己的模塊。 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，它與傳統(tǒng)的用微分方程和差分 方程建模的仿真軟件相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。另外，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ在 系統(tǒng)仿真領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的承認(rèn)和應(yīng)用，許多專(zhuān)用的仿真系統(tǒng)都支持Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型， 這非常有利于代碼的重用和移植。在 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ提供的圖形用戶界面ＧＵＩ上，只要進(jìn)行鼠標(biāo)的簡(jiǎn)單拖拉操作就可以構(gòu)造出復(fù)雜的 仿真模型，甚至不需要編寫(xiě)一行代碼。２給出了仿真的流程圖： 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 圖１．２通信系統(tǒng)仿真流程圖 １．３．２ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ簡(jiǎn)介‘３】 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是一個(gè)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的軟件包。因此，在對(duì) 原有的系統(tǒng)做出改進(jìn)或者建立一個(gè)新系統(tǒng)之前，通常需要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通 過(guò)仿真結(jié)果得出方案的可行性，從中獲取最合理的參數(shù)配置和系統(tǒng)配置，然后再應(yīng)用于實(shí) 際系統(tǒng)中，這個(gè)過(guò)程就是通信系統(tǒng)的仿真。通過(guò)仿真，可以降低新系統(tǒng)失敗的可能性， 消除系統(tǒng)潛在的瓶頸，防止對(duì)系統(tǒng)中某些功能部件造成過(guò)量的負(fù)載，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能， 因此，仿真是科學(xué)研究中不可缺少的方法。 ＲａｄｉｏＬａｂ ３Ｇ的工作流程如下： １）將算法模塊化； ２）轉(zhuǎn)換為Ｓｉｍｕｌｉｎｋ可以識(shí)別的數(shù)據(jù)類(lèi)型； ３）通過(guò)Ｓｉｍｕｌｉｎｋ應(yīng)用程序借口（ＡＰＩ）進(jìn)行連接。 １．２軟件無(wú)線電的開(kāi)發(fā)工具 ＲａｄｉｏＬａｂ是ＲａｄｉｏＳｃａｐｅ公司針對(duì)通信領(lǐng)域的產(chǎn)品，它在軟件無(wú)線電方面的應(yīng)用目的是 通過(guò)如ＭＡＴＬＡＢ和通信虛擬機(jī)（ＣＶＭ）將軟件的發(fā)展與底層的硬件分離開(kāi)來(lái)以減少開(kāi)發(fā) 的投入。這些業(yè)務(wù)的增加可在實(shí)時(shí)信道處理模塊中生成和連 接，也允許人們調(diào)整算法，以便鋇０試參數(shù)位置、確定業(yè)務(wù)的一些數(shù)值和資源影響。環(huán)境管理模塊的操作模塊化，容易用一臺(tái)多指令多數(shù)據(jù)并行處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。還提供信令、控制和操作、管理和維護(hù)功能。也有采用多ＤＳＰ芯片并行處理的方法，以提高其處 理的能力。通用ＤＳＰ主要完成各種數(shù)據(jù)率相對(duì)較低的基帶信號(hào)的處理，比如信號(hào)的調(diào)制解 調(diào)，各種抗干擾、抗衰落、自適應(yīng)均衡算法的實(shí)現(xiàn)等。 其中射頻變換包括輸出功率的產(chǎn)生、前置放大、射頻信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)中頻或由標(biāo)準(zhǔn)中頻變 換為射頻信號(hào)，以適應(yīng)寬帶Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ變換。Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ移向ＲＦ端僅為軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)提供了必要條件，關(guān) 鍵步驟是采用通用的可編程能力強(qiáng)的器件（ＤＳＰ和ＣＰＵ等）代替專(zhuān)用的數(shù)字電路，由此帶 來(lái)的一系列好處才是軟件無(wú)線電的真正目的所在。 寬帶 ／多頻 止＿＾ ＲＦ 高速 ＾＿ 』 語(yǔ)音 低 速 、ｒ—， 圖像 —－——、 、ｒ——一 ／Ｌ軟件無(wú)線電采用標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模 塊的不斷升級(jí)和擴(kuò)展。靈活應(yīng)用軟件無(wú)線電的基本 硬軟件模塊，可使軟件無(wú)線電設(shè)備對(duì)傳播條件具有多種自適應(yīng)能力（包括頻率、功率、速 率及多徑分集等），多種抗干擾能力（包括自適應(yīng)天線調(diào)零、自適應(yīng)干擾抵消、擴(kuò)頻及跳 頻等），靈活可變的多址方式（包括ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ）及其混合等，用戶需要的 多種業(yè)務(wù)（包括話音、傳真、數(shù)據(jù)及圖象等）及多種組網(wǎng)與接口能力等。 軟件無(wú)線電硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)寬帶Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ及高速ＤＳＰ，公共硬件平臺(tái)，支持 并行、流水線及多處理機(jī)?；鶐盘?hào)處理部分把 數(shù)據(jù)流變換成適合信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)和解調(diào)基帶信號(hào)（含定時(shí)恢復(fù)），包括針對(duì)非線性 信道的預(yù)失真、編碼和軟判決參數(shù)估計(jì)等。射頻部分完成輸出功率的產(chǎn)生及 前置放大，接收信號(hào)時(shí)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)，發(fā)射信號(hào)時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換 成射頻信號(hào)，該標(biāo)準(zhǔn)中頻信號(hào)適合Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換。軟件無(wú)線電充分利用嵌入通信設(shè) 備里的單片機(jī)和專(zhuān)用芯片的可編程能力，提供一種通用的采用寬帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、ＤＳＰ和通 用中央處理器（ＣＰＵ）相結(jié)合的無(wú)線電臺(tái)硬件平臺(tái)，既保持無(wú)線電臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化， 又帶來(lái)如下的優(yōu)點(diǎn)：１）靈活性：能轉(zhuǎn)換信道、改變調(diào)制方式和接收不同類(lèi)型信號(hào)；２）集 中性：軟件無(wú)線電技術(shù)多信道共享前端射頻級(jí)，可對(duì)每一信道進(jìn)行低成本的數(shù)字處理，盡 管軟件無(wú)線電臺(tái)比單個(gè)傳統(tǒng)接收機(jī)要昂貴得多，但每個(gè)信道的成本大大降低了。 這里簡(jiǎn)要介紹軟件無(wú)線電的結(jié)構(gòu)特征。 １．１．２軟件無(wú)線電的結(jié)構(gòu) 作為一種新興的技術(shù)，有關(guān)軟件無(wú)線電的概念、結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)、用途等都還在發(fā)展之中， 目前尚難以給出一個(gè)嚴(yán)格而全面的定義，根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)論述，本文總結(jié)其定義大致為： 軟件無(wú)線電是一種基于數(shù)字信號(hào)處理（ＤＳＰ）芯片，以軟件為核心的嶄新的無(wú)線通信體系 結(jié)構(gòu)，通過(guò)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成基本平臺(tái)，利用軟件編程來(lái)實(shí) 現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺(tái)設(shè)計(jì)方法中解放出來(lái)，使得通信具 有很大的通用性、靈活性，并使得系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)非常方便；該技術(shù)是軟件化、計(jì)算密集 型的操作形式；它與數(shù)字和模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、計(jì)算速度、運(yùn)算量、存儲(chǔ)量、數(shù)據(jù)處理 方式等問(wèn)題息息相關(guān)；其目的就是希望建立開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的通用硬件平臺(tái)，將 諸如頻率、調(diào)制方式、數(shù)據(jù)傳輸速率、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來(lái)完成，使通信系統(tǒng) 具有較好的兼容性、可升級(jí)性和開(kāi)發(fā)性。 同時(shí)，隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)及微處理器技術(shù)的進(jìn)步，特別是大規(guī)模集成器件和可編程 器件的出現(xiàn)，使以硬件為主的傳統(tǒng)無(wú)線電技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。需要更新的軟件可以通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的軟件提供商來(lái)供給，軟件可以以無(wú) 線電波的形式從空中下載。這 種手機(jī)可自動(dòng)檢測(cè)接收信號(hào)以接入不同的網(wǎng)絡(luò)，且適應(yīng)不同接續(xù)時(shí)間的要求； ＦＲＡＭＥＳ 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論 （Ｆｕｔｕｒｅ Ｒａｄｉｏ ｗｉｄｅｂａｎｄ ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ，未來(lái)的無(wú)線寬帶多址系統(tǒng)）計(jì)劃的目標(biāo)是 定義、研究與評(píng)估寬帶有效的多址接入方案來(lái)滿足ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）要求，方法之一是采用軟件無(wú)線電技術(shù)； ＳＯＲＴ（軟件無(wú)線電技術(shù)）計(jì)劃是演示靈活的有效的軟件可編程電臺(tái)，它具有無(wú)線自適應(yīng) 接入功能，并符合ＵＭＴＳ的標(biāo)準(zhǔn)。軟件無(wú)線電在通信系統(tǒng)中，特別是在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用目前已經(jīng)