2022年通信系统matlab仿真文档说明 .pdf

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1、码型变换携带遥测遥控信息且便于转换和传输的各种波形。由于遥测遥控系统可以采用不同的方案， 因而遥测遥控信号可以具有各种各样的形式。一般来讲， 只要能携带遥测遥控信息， 且便于在空间传输的信号， 就可以作为遥测遥控信号的一种传送形式。但在绝大多数情况下都是采用电信号，有时也采用光信号或声信号。在数字式遥测遥控系统中，可用二进制码组表示遥测遥控信息。这种二进制码称为编码基带信号。 在脉冲编码遥测遥控系统中， 这种二进制码在发送端用于调制载波之前或在接收端进行处理和记录之前，有时要对脉冲波形作些变换。常用的码型如图所示 : NRZ-L（不归零电平码）， “1“用一种电平表示， “0“用另一种电平表示

2、，但占用宽度相同。NRZ-M（不归零传号码）， “1“用电平变化表示，“0“用电平不变表示。NRZ-S（不归零空号码），与 NRZ-M 相反， “1“用电平不变表示 ,“0“用电平变化表示。将信息携带在电平的相对变化上，可解决信息传输中相位模糊 （即传输中可能产生电平翻转）的问题。图 单极性信号码型NRZ-L,NRZ-M,NRZ-S 三种编码以及解码的测试模型如下：传输码型变换仿真结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - -

3、 - - 扩频通信模型仿真直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum)工作方式，简称直扩(DS) 方式，所谓直接序列(DS-DirectScquency)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。为了更直观的分析扩频系统，我们只在基带上讨论扩频系统。Bernoulli Bianary Gernarator 模块产生二进制数据，期频率为100Hz ，经 Rate Transition提高数据速率并经 Unipolar to Bipolar Conver双极性转换后与PN Se

4、quence Gernerator生成的伪随机序列扩频，扩频后的数据经BPSK 调制后送到叠加高斯白噪声的信道AWGN ，该信道信噪比为60dB 。为了观察扩频系统的抗干扰性能，我们在信道之后加了一个105Hz 的单频干扰信号，合成的信号与本地PN 码相乘解扩，再经 BPSK Demodulator Baseband 模块解调得到恢复的数据。（ 各模块参数设置见DDS.mdl文件 ）直接扩频传输系统仿真模型如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 -

5、- - - - - - - - 图直接扩频传输系统仿真我们用一个示波器scope 观察原始数据、PN 伪码、扩频后的数据和经加高斯白噪声干扰信道及单频干扰信号后经解扩解调后恢复的数据波形。设置仿真时间运行后示波器得到的波形如图所示。可以看到原始数据经PN 码扩频后，数据速率变高了，扩频后数据经与本地扩频码（与发端相同）相乘解扩并解调得到恢复数据，恢复的数据与原始数据有一定的时延。图 仿真波形我们用4 个频谱仪Spectrum 分别观察调制及扩频前后的信号频谱。Spectrum 2用来观察频率为100Hz 的原始数据频谱，运行后频谱图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

6、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - Spectrum 1 用来观察经扩频和BPSK 调制后的数据频谱，运行后频谱图如下：比较上面两幅图可以看到，扩频输出信号带宽扩展了20 倍，这与理论计算结果吻合。Spectrum 3 用来观察经高斯白噪声的信道传输和叠加105Hz 单频干扰后的扩频调制数据频谱，其中信道信噪比设为60dB 。运行后频谱图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

7、 - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - Spectrum 4 用来观察经解扩解调后恢复的数据频谱。运行后频谱图如下：从此频谱，可以看到单频干扰信号经在解扩模块相当于扩频，大大减小了对系统的干扰；由波形图可知，解扩解调数据与原始数据一样，由此可以看到扩频技术的抗干扰特性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 用于载波提取的COSTAS 环仿真科斯塔斯环载波恢复与解调模型如下，

8、其中基带信号（Base Signal）为正弦波，频率为 1KHz ， 载波信号（Carrier Signal ） 也为正弦波， 频率为 10KHz ，两路信号相乘进行DSB-SC 调制。调制后信号经叠加高斯白噪声的信道传输分别与VCO 产生的、经希尔伯特变换得到的正交信号相乘，相乘信号分别经低通滤波器滤（滤波器低通截至频率为2KHz ）掉 2 倍频信号后输出送至鉴相器PD1，其输出作为环路的误差信号控制校正压控振荡器VCO 的震荡频率和相位，使VCO 的输出信号跟踪输入的载波（实际上输入信号中没有载波信号的分量，costas 环解调器的目的是用于解调双边带抑制载波信号） 。运行后示波器波形图如

9、下，其中，示波器Scope1 通道 1 观察 VCO 产生的参考信号，通道2 观察相移90的参考信号，通道3 观察载波信号，通道 4 观察经信道传输后的DSB-SC 信号。示波器Scope2 通道 1 观察基带原始信号，通道2 观察环路解调恢复的信号。Scope1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - Scope2 m 序列产生及其自相关性仿真伪随机序列可由线性移位寄存器网络产生。该网络由r 级串联的双态器件，移位脉冲

10、产生器和模2 加法器组成。 对于某初始状态， 经过一个时钟节拍后， 各级状态自左向右移到下一级， 未级输出一位数， 与此同时模 2 加法器输出值加到移位寄存器第一级， 从而形成移位寄存器的新状态， 下一个时钟节拍到来又继续上述过程。未级输出序列就是伪随机序列。对于级数为 r=6 的线性移位寄存器，其周期p12r=63，改变移位寄存器初始状态只改变序列的初相，此时称这样的序列称为最大长度序列或m序列。6 级的 m 序列产生原理仿真如下图，图中使用了6 个 D 触发器串联作为移位寄存器，第5 个第 6 个输出模2 加反馈作为第一个输入，根据此结构其本原多项式为1)(56xxxF，系数用二进制表示为

11、1000011。初相为000001，我们使用初始值为1、在第一个采样周期结束后变为0 的阶跃信号产生 此 初 相 。 同 时 ， 为了验证我们设计的正确性，我们将其与PN Sequence Generator模块生成的 m 序列波形比较， PN Sequence Generator模块本原多项式和初相设置与我们自己设计的m 序列发生器相同。通过比较可以验证设计是正确的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 图上图的原理

12、图模拟了工程应用的m 序列发生器的硬件结构，实际上我们也可以采取使用 discrete库中的 Unit Delay 模块，其功能为：采样并保持一个采样周期的延时。基于Unit Delay 模块的 m 序列发生器设计如下图， Unit Delay5 模块初态为 1，其他 5 个模块初态为 0。运行后得到相同的波形。（添加 m 序列自相关系数计算分析与理论结果）为了计算如上产生的 m 序列的自相关性，我们编写如下的PN1.m 文件clear; reg=1,0,0,0,0,0; % 寄存器初始状态：000001，寄存器级数为6 coeff=1,1,0,0,0,0,1; % 抽头系数，取决于特征多项式

13、1000011 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - N=2length(reg)-1; % 周期for k=1:N % 计算一个周期的m 序列输出 a_n=mod(sum(reg.*coeff(1:length(coeff)-1),2);% 反馈系数 reg=reg(2:length(reg),a_n; % 寄存器移位 , 反馈 out(k)=reg(1); end % 画出 m 序列波形m=1:0.01:N; x=

14、out(floor(m); plot(m,x);axis(0 64 -0.5 1.5); out=2*out-1; % 转换为双极性序列for j=0:N-1 rho(j+1)=sum(out.*out(1+j : N),out(1:j)/N; end j=-N+1:N-1; rho=fliplr(rho(2:N),rho; figure plot(j, rho);axis(-63 63 -0.1 1.2); 运行后结果如下图，与理论值相同。自相关系数, 2, 1 ,0kNjN1-kN,j, 1)(kj名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -