MATLAB应用于数字通信系统调制解调技术的仿真设计

1、 自从 MATLAB 推出以后 , MATLAB 便为各国的工程科学家开发学科应 用软件提供了新的基础 , 并且得到了全世界的关注和欢迎。 MATLAB 经过不 断地扩充和完善 , 已经发展成为功能强大 , 适用于多个学科和领域的系统软 件工具。MATLAB 的 一 个 显 著 特 点 , 就 是 提 供 了 系 统 动 态 仿 真 工 具 箱 -SIMULINK 。 通过使用 SIMULINK 使在计算机上进行系统动态仿真得以实现。 MATLAB 软件的另一显著特点是 , 提供了一个专门用于 GUI 程序设计的快 速开发环境 -GUIDE , 通过它你可以方便的将仿真过程和结果直观的表现。

2、本论文的目的就是提供一种数字通信系统的仿真软件 , 使人们对不同数 字通信系统的性能差别有更进一步的认识。 仿真软件给出了时间流仿真和数 据流仿真两种仿真模式 , 并对仿真结果进行了分析。一、 MATLAB /SIMULINK 仿真基本操作过程1、 框图仿真操作过程简介以丘陵地形中的 MFSK 调制的仿真框图为例对框图仿真操作过程进行 介绍。(i 仿真模块的操作首先打开 SIMULINK 仿真模块库 , 用鼠标左键分别选中图 1中的 8个模 块 , 再将其分别拖到需要创建仿真模型的窗口 , 松开鼠标 , 这时 8个模块将出 现在仿真模型窗口中。然后 , 在仿真模型的窗口中 , 用鼠标左键选中模

3、块将其分别拖到合适的 位置即可 , 以备后面连线所需。 还可以选中模块 , 拉动黑色控制柄调整模块大 小。执行菜单栏中的 Format /Fhp 命令 , 模块则旋转 1800。最后 , 双击所需模块 , 在属性框中更改各项属性 , 以符合仿真需要。(ii 仿真模块的信号线操作先将模块用信号线连接起来。 步骤如下 :将鼠标移到源模块的输出端口 , 此时鼠标指针形状变为十字形 , 拖动鼠标至目标模块的输入端口 , 松开鼠标 即可完成模块连接操作。再绘制支路信号线。 按住 Ctrl 键 , 在第一、 二模块的信号线间按下鼠标左 键并拖到第七个模块的 Tx 输入端 , 松开 Ctrl 键和鼠标即可完

4、成支路信号线 的绘制。最后 , 选中位置不合适的信号线 , 拖动信号线移到所需的新位置 , 以使图 形美观。通过 (i (ii 两步即完成了图 1的丘陵地形中的 MFSK 调制的仿真框图 的绘制。2、 M 文件的操作过程简介首先运行 MATLAB , 点击工具栏中的“ file ” 并依次选“ New ” , “ M-file ” , 这 时会产生一个以“ Untitled ” 命名的新窗口。然后进入新窗口输入所编程序名。最后 , 点击工具栏中的“ file ” 并依次选“ Save As ” , 在“ 文件名” 中输入要保 存的文件名 , 点“ 保存” , 即可完成 M 文件的制作。注意 ,

5、 要保存在 MATLAB 的“ work ” 文件夹中 , 以便运行。二、 系统分析与设计1、 数字通信系统程序仿真设计(1 程序仿真中相关 MATLAB 库函数 (M 函数 的介绍*randint功能 :归一化分布随机整数、 矩阵产生器。*encode功能 :差错控制编码 (信道编码 *decode功能 :差错控制译码 (信道译码 *dmod功能 :数字调制 (通带信号 *ddemod功能 :数字解调 (通带信号 *biterr功能 :计算误比特数、 误比特率*fopen功能 :打开文件*fread功能 :可从文件中读取二进制数据 , 将每一个字节看成一个整数 , 并将 结果以一矩阵返回。*

6、de2bi功能 :十二进制转化*reshape功能 :可将一矩阵保持其元素个数不变 , 变成所须矩阵形式。(2 仿真程序设计过程(i 设计 fsk 调制程序如下 :clear all * ; (1 clc * ; (2M=2; N=15; K=11* ; (3 Fc=1000; Fd=100; Fs=2000* ; (4msg=randint (K*100, 1 * ; (5 code=encode (msg , N , K , 'cyclic ' * ; (6modu=dmod (code , Fc , Fd , Fs , 'fsk' , M * ; (7 s

7、td_value=0.1* ; (8modu_noise =modu+randn (length (modu , 1 *std_value * ; (9 demo =ddemod (modu_noise , Fc , Fd , Fs , 'fsk' , M * ; (10msg_r =decode (demo , N , K , 'cyclic ' * ; (11 rate=biterr (msg , msg_r , M * (12(ii fsk 调制与 msk 调制 /文本传输仿真程序设计比较 :a 、 fsk 调制与 msk 调制仿真程序设计的过程和思路大致

8、相同 , 但在信道 调制方法上不同 , 前者使用的是 fsk 调制 , 后者使用的是 msk 调制。并且二者 在相同的信源和信道的情况下误码率不同。b 、 fsk 调制仿真程序设计与文本传输仿真程序设计的主要不同在于 :第一 , 前者的信源是一个随机的信源。后者是通过对一个 file.txt 文本进 行打开 (第 1行 、 读 (第 2行 、 十 -二进制转换 (第 3行 、 重新构造矩阵形式 (第 4行 的操作 , 来生成一个 18行 1列的信号源。程序如下 :fid=fopen ('file.txt' , 'r' * ; (1 data=fread (fid

9、 , K*100, 1 * ; (2msg1=de2bi (data * ; (3 msg=reshape (msg1, 18, 1 * ; (4第二 , 文本传输仿真程序中加入了 MATLAB 绘图命令 :hold on * ; (1 subplot (1, 2, 1 * ; (2stairs (msg * ; (3 stem (msg * ; (4subplot (1, 2, 2 * ; (5 stairs (msg_r * ; (6stem (msg_r * ; (7 hold off * ; (8对接收信号 (第 6、 7行 和信号源 (第 3、 4行 分别进行了阶梯叠加针头 图的绘制

10、 , 并且把二者的图形绘制在一个窗口上 (第 2、 5行 。第三 , 在信号调制上文本传输仿真程序使用的是 qask 。其它程序设计过 程与 fsk 调制仿真程序设计过程相同。2、 数字通信系统仿真框图设计设计原理 :由于在相同的调制方式下不同的地形首先反映在信号源模块 参数的不同 , 即信号源中“ 0” (无用信息 的概率的大小。 例如 :平原地形信号源 中“ 0” (无用信息 的概率为 0.4, 城市地形信号源中“ 0” (无用信息 的概率为 0.4, 丘陵地形信号源中“ 0” (无用信息 的概率为 0.2; 其次 , 根据具体情况 , 不同 的地形也就意味着不同的信道 , 因为信道中所受

11、噪声干扰的种类不同 , 信噪比 不同 , 这样我们根据对信道参数的设置就可以仿真现实中不同的地形。例如 :平原地形的信道噪声为瑞利噪声 , 信噪比为 4, 城市地形的信道噪声为高斯白 噪声 , 信噪比为 14, 丘陵地形的信道噪声为高斯白噪声 , 信噪比为 4。参考文献 :1郭梯云等 , 移动通信 (修订版 M , 西安 :西安电子科技大学出版社 ,2000 2李建新等 , 现代通信系统分析与仿真 -MATLAB 通信工具箱 M, 西 安 :西安电子科技大学出版社 , 20003阮沈勇等 , MATLAB 程序设计 M, 北京 :电子工业出版社 , 2004MATLAB 应用于数字通信系统调制解调技术的仿真设计 董玉婷 吴颀峰(江西理工大学应用科学学院 341000摘 要 现实生活的数字通信系统 , 情况复杂。 存在着各种不同的调制解调技术 , 各种不同的编 /译