通信系统仿真 - 第四章
陈-Mobius四路载波模拟通信系统及性能仿真
必须 实 现 （ （ （ 的 功 能 ： 后 ， 经 过 传 统 的传 输 部 分 ｆ ｆ ） ） ｆ ） 而 在 后 ， （ （到 达 Ｂ ） ） ｎ处 ， Ｂ 在 ｎ处 ， 统 实 现 的 功 能 如 下 式 所 系
图 ３五 阶偶 对 称 三 角 波 及 其 陈一 ｂｕ 逆 变 换 Ｍｏ ｉｓ
仿 真 １ 噪 声 功 率 ： ．１６ 对 于 输 入 信 号 ４ ：ｉ ： １ ６． ０ ｓ ｎ
示 。然后 ， 调 后 的信 息 ， 输 出 ，ｆ 示 由噪 声 所 引 起 的误 （＊ ｉ４ ０ ＊ ＋ ．＊ｉ ２ ｐ ３０ ， 解 ｆ ￡ ｓ２ ２ｐ＊ ２ ０ ｔ １８ｓ （ ｉ ７０ ０ 波形顺序如下 ： ） ｎ 差； Ｓ ） 而 加 是几 种常用数 字信 号波形之一 ， ｆ是 Ｓ ） ２ 扣 的陈一 ） Ｍｏｉｓ 变 换 ， 与 似 ） 相 互 正交 的［ ｂｕ 逆 其 是 ４ １ 。
＋ 一
叫
比 调 制 函 数 族 为 第 五 阶 偶 对 称 三 角 波 的 陈一 ｂｕ 逆 变 换 函 Ｍｏｉｓ 数， 即 （＝ ｆ 脚 ＋ ｏ５ ， 和 ） 逆 变 换 系 数 ， 通 过 计 ） ）Ｂ ， ０ 是 可
算得到 ； ｓ（） 而 ￣ｔ ｓ ｇ偶对称三角波 ， 频率为 。幅度为 １ ， 。它们的
波 形 如 图 ３所 示 ， 边 是调 制 波 形 左 ）右 边是 解 调 波 形 Ｓ ￡ ， ） 。
通信系统的仿真实验资料
第一章信号通过系统的仿真1.若x(t)=（1/（2л）1/2）e-t2/2，t∈[a,b],将x(t)进行周期拓展，信号周期为T(可任意设置)，计算和描绘出期信号x(t)的幅度和相位频谱。
实验结果：(以下所示为a=-6,b=6,n=24,tol=的图形)(1)已知信号幅度谱(2)已知信号相位谱2.信号定义为x(t)= cos(2л*47t)+cos(2л*219t), 0≤t≤100, 其它假设信号以1000抽样/秒进行抽样。
用MATLAB设计一个低通Butterworth滤波器。
确定并绘出输出的功率谱和输入功率谱比较（滤波器的阶数及截频可自行确定）。
实验结果：(以下为阶数=4，截频=100Hz的图形)(1)输入信号功率谱密度(2)输出信号功率谱密度第二章随机过程仿真1．从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的1000个（等间距）样本的序列Xn=+ωn n=1,2,…1000，式中X0=0，ωn是一个零均值，方差为1，独立的随机变量序列。
绘出序列{ Xn，1≤n≤1000}与时序n的关系及相关函数N-mRx(m)=1/(N-m)ΣXn Xn+m m=0,1,…50 式中N=1000.n-1实验结果：(1)高斯——马尔可夫过程(2)高斯马尔可夫过程的自相关函数2.假设一个具有抽样序列{X(n)}的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器nh(n)= ，n≥00， n<0求输出过程{Y(n)}的功率谱和自相关函数Ry(τ)。
实验结果：(1)输出的功率谱(2)输出的自相关第三章模拟调制仿真1．用MATLAB软件仿真AM调制。
被调信号为1, (t0/3)>t>0;m(t)=-2, (t0/3)≤t≤(2*t0/3);0, 其它;利用AM 调制方式调制载波。
假设t0=,fc=250hz；调制系数a=。
实验结果：1)调制信号、载波、已调信号的时域波形2)已调信号的频域波形2.被调信号为1, t0/3>t>0;m(t)=-2, t0/3<= t<2*t0/3;0, 其它;采用频率调制方案。
基于SystemView的通信系统课程设计指导书
目录第一章SystemView简介............................................................................... - 1 -1.1 功能简介及特点....................................................................... - 1 -1.2 安装SystemView ...................................................................... - 3 -1.3 SystemView的环境要求........................................................... - 5 - 第二章SystemView用户环境及仿真条件................................................... - 6 -2.1 设计窗口简介........................................................................... - 6 -2.2 系统设置................................................................................. - 10 -2.3 分析窗口简介......................................................................... - 13 - 第三章图符库.............................................................................................. - 23 -3.1 信号源库................................................................................. - 23 -3.2 算子库..................................................................................... - 25 -3.3 函数库..................................................................................... - 27 -3.4 接收器库................................................................................. - 29 - 第四章通信系统的SystemView仿真设计................................................ - 32 -4.1 题目一：SystemView仿真设计入门.................................... - 32 -4.2 题目二：模拟信号的线性调制（AM）............................... - 37 -4.3 题目三：模拟信号的线性调制（DSB、SSB） .................. - 39 -4.4 题目四：低通型采样定理..................................................... - 41 -4.5 题目五：数字基带系统......................................................... - 43 -4.6 题目六：数字频带系统（2ASK）....................................... - 45 -4.7 题目七：数字频带系统（2FSK）........................................ - 47 -4.8 题目八：数字频带系统（2PSK）........................................ - 49 -4.9 题目九：数字频带系统（2DPSK）..................................... - 51 -4.10 题目十：超外差收音机....................................................... - 52 -第一章SystemView简介1.1 功能简介及特点Elanix公司的SystemView是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化环境，是一个适合多种操作系统的单机和网络平台。
第四章 SCICOS常用模块库介绍_wp_2011-4-27
第4章通信仿真常用模块简介SCICOM是一个基于SCICOS的通信仿真工具箱。
针对不同通信仿真系统模型的需求，整个工具可分为信号源模块库(Scicom_sources)、信源编码模块库(Scicom_SourceEncode)、信道编码模块库(Scicom_ChannelCoding)、滤波器模块库(Scicom_Filter)、模拟调制与解调模块库(Scicom_Modulation&DemodulationAnalog)、数字调制与解调模块库(Scicom_Modulation&DemodulationDigital)、信号处理模块库(Scicom_signalprocess)、信号接收模块库(Scicom_sinks)，其他模块库(Scicom_others)。
4.1信号源模块库SCICOM的信号源模块，是用户仿真时用来产生基本输入信号的一类模块集合，是每个系统中都必不可少的组成部分。
图2-1 信号源模块库(Scicom_sources)表2-3 信号源模块正弦波发生器二进制随机数产生器重点模块示例与解析：(1)触发时钟模块的使用。
按照图2-17连接系统。
图2-17 触发时钟测试系统其中的显示模块来自SCICOS模块库”Sinks”中的自带模块，专门观测输入的触发信号。
触发时钟模块参数设置如图2-18。
图2-18 触发时钟模块参数设置触发信号的周期为1，起始时刻为0.1。
运行结果如图2-19。
图2-19 触发时钟测试系统运行结果由图可见，触发时钟输出信号的起始时刻为0.1，周期为1，幅度为0.8。
但往往在使用的时候我们并不关心信号幅度。
(2)二进制随机数产生器的使用。
图2-17 二进制随机序列的生成其中二进制随机数产生器触发时钟的周期设置为1，单路示波器触发时钟的周期设置为0.01观察到的波形为：图2-18 二进制随机码生成器输出结果注意：示波器触发时钟周期的设置会影响到示波器上显示的波形。
（精品）基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计
毕业论文基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
通信系统级仿真流程
通信系统级仿真流程
一、确定仿真目标
1.确定系统级仿真的目标
（1）确定仿真的具体问题或需求
（2）明确仿真的范围和目的
二、收集系统参数
1.收集通信系统的参数
（1）收集系统组成部分的参数
（2）获取通信信道的特性参数
三、建立仿真模型
1.选择仿真工具
（1）选择合适的仿真软件或工具
（2）确保工具能够支持系统级仿真需求2.建立系统模型
（1）构建系统各组成部分的模型
（2）建立信道模型和传输模型
四、运行仿真
1.设定仿真参数
（1）设定仿真的时间范围和步长（2）确定仿真条件和初始状态2.运行仿真模型
（1）启动仿真软件进行仿真（2）监控仿真过程中的输出结果
五、仿真结果分析
1.分析仿真数据
（1）对仿真结果进行数据分析（2）检查系统性能和指标
2.优化系统设计
（1）根据仿真结果优化系统设计（2）提出改进建议和调整方案。
MATLAB课件·第4章 通信系统的建模与仿真
B 这种典型的情况，带通采样定理所规定的采
样频率近似等于下界 2 B 。 对整个通信系统进行仿真开发时，选择对系统合适的采样频率是要做的一个基本决 定。除考虑上述信号带宽外，有许多因素影响所需的系统采样频率。具有反馈的系统、非 线性系统、多径信道等会导致更高的采样频率要求。对于无反馈的线性系统，必需的采样 频率可由可接受的混叠误差决定的，而这又有赖于发送滤波器成形脉冲的功率谱密度。成 形脉冲是假定时域有限的，因此不可能是带宽有限的，因而会产生在实际中不可能消除混 叠误差。为仿真选择合适的采样频率的一个策略就是在混叠误差和仿真时间之间达成一个 可以接受的折衷。目标是选择一个采样频率，使得混叠误差相对于仿真所考察的系统性能 的降低是可以忽略的。 有些要仿真的系统（如扩频通信系统）包含两个或多个不同信号带宽的子系统。扩频 通信系统同时包括窄带信号和宽带信号。如果使用单一的采样频率，那么这个采样频率必 须与宽带波形相适应，而用宽带信号所需的采样率对窄带信号进行采样，将导致仿真的时 间过大和效率降低。一般最有效的方法是对每个过程用它的奈奎斯特速率采样，对整个系 统而言采用多速率采样。系统中出现两个不同带宽时，可采用两个采样率：在窄带到宽带 的分界处提高采样频率（上采样），而在宽带到窄带的分界处降低采样频率（下采样）。 采样频率的提高是通过对在原始样点之间内插新的样点来完成；采样频率的降低是通过从 原样点每多个样点抽取一个来实现。 采样点的值在计算机中是用有限长的码字来量化，所以在仿真中都会出现量化误差。 计算机处理表示数字的方式可以分为定点和浮点两类。当用定点数表示时，字长每增加一 个比特，量化的信噪比增加 6dB 。在通用计算机上采用浮点数表示进行仿真操作时，由量 化导致的量化误差通常可以忽略不计。然而，这种噪声永远不会为零，在噪声累积的情况 过多时可能会严重地降低仿真结果的精度。 3. 信道编码器和译码器 信道编码器对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力。信 道编码的处理技术有差错控制码、交织编码器等。差错控制码有线性差错控制码（汉明 码、线性循环码等）、Reed-Solomon 码、卷积码、Turbo 码、LDPC 码等。信道译码器完 成信道编码的译码。交织编码技术可离散化并纠正信号衰落引起的突发性差错，改善信道
光纤通信系统的建模与仿真
光纤通信系统的建模与仿真第一章：光纤通信系统的基本原理光纤通信是一种高速传输数据的方式，其基本原理是利用光的全内反射特性在光纤中传输信息。
光纤通信系统由三部分组成：光源、光纤和接收器。
光源是发出光信号的设备，光纤则是把光信号传输到接收器的载体，接收器则把光信号转换为电信号，经过一定处理后输出信息。
在光纤传输过程中，光信号不断衰减，同时还会受到色散、非线性等影响，因此需要建立相应的光纤传输模型进行仿真分析。
第二章：光纤通信系统建模光纤通信系统建模的核心是光纤传输模型，其目的是描述光信号在光纤中的传输过程。
光纤传输模型有两种常见的描述方式：一种是时域描述方法，也就是在时间域内研究光信号的传输规律；另一种是频域描述方法，也就是在频域内研究光信号的传输规律。
时域描述模型主要包括传输矩阵法和传输线法等。
传输矩阵法通过矩阵运算来描述光纤中光信号的传输过程，求得出射光强度与入射光强度的比值，从而得到光信号的传输特性。
传输线法则是通过建立微小元件的等效模型来描述光信号的传输规律。
频域描述模型则主要包括功率谱密度法和传递函数法等，其基本思路是将复杂的光信号分解为一系列频率分量，在频域内研究光信号的传输规律。
第三章：光纤通信系统仿真光纤通信系统的仿真工作是在光纤传输模型的基础上进行的。
光纤传输模型可以借助各种数学工具进行仿真，如MATLAB、OptiSystem等仿真软件。
MATLAB是一种功能强大的数值计算软件，可以用于各种数学建模分析问题，包括光纤传输模型的仿真。
利用MATLAB进行光纤传输模型的仿真，可以结合其MATHEMATICA工具箱来进行高级数学运算，以及各种数值模拟方法进行算法实现。
OptiSystem是一种专业的光学系统仿真软件，可以有效地模拟光学元件的特性，包括光源、光纤、接收器等，同时还支持频域和时域的仿真模式。
第四章：光纤通信系统仿真案例光纤通信系统的仿真可以应用于各种实际场景，以下是一些典型的仿真案例。
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2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
4.1.3 AWGN信道仿真示例
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
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4.1.3 AWGN信道仿真示例
1. 信号发生与调制模块
2013年秋季学期 通信系统仿真 — 通信工程10级 主讲: 陈智丽 Email：zzc09@
4.1加性高斯白噪声信道
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
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4.1加性高斯白噪声信道
2. awgn(x, snr, sigpower) x: 信号; snr: 信噪比(dB); sigpower: 信号的功率(dBW)
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
4.1加性高斯白噪声信道
程序运行结果如下：
y1 = 1.6391 0.6814 1.1587 0.8373 0.3681 0.3394 1.0861 1.1065 1.0436 0.4907
y2 =
1.3123 0.6703 y3 = 1.6391 0.6814
将 随 机 数 种 子 设 置 为 state ， 其 中 “ … ” 可 以 使 sigpower 或 者 是 ‘measured’ 。如果调用awgn时设置的state值相同，则产生的加性高 斯白噪声结果也相同。 例4.4 分别设state=10和state=5，观察产生的加性高斯白噪声结果。 程序代码如下：
2013年秋季学期
1.0819 1.3290
0.8798 0.8223
1.0546
0.5165
1.0000
1.3505
1.1587 0.8373
0.3681 0.3394
1.0861
1.1065
1.0436
0.4907
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
2013年秋季学期 通信系统仿真 — 通信工程10级 主讲: 陈智丽 Email：zzc09@
第3章 通信信号与系统分析
ans =
0.005
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
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4.1加性高斯白噪声信道
4. awgn(x, snr,…, state)
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
4.1加性高斯白噪声信道
信号在信道传输的过程中，不可避免地会受到各种 干 扰 ， 这 些 干 扰 统称 为 “ 噪 声 ” 。 加性 高 斯 白 噪 声 （Additive White Gaussian Noise，AWGN）是最常见的 一种噪声，它存在于各种传输媒质中，包括有线信道和 无线信道。AWGN表现为信号围绕平均值的一种随机波 动过程。AWGN的均值为0，方差是噪声功率的大小。 噪声功率越大，信号的波动幅度就越大，接收端接收到 的信号的误比特率就越高。
1. 考查课 （1.5 学分）
成绩：优、良、中、及、不及
2. 成绩分配
课堂表现（10%） 上机实验（20%） 作业（20%） 考试（50%）
祝大家好运！
2013年秋季学期 通信系统仿真 — 通信工程10级 主讲: 陈智丽 Email：zzc09@
第 4章 信 道
4.1加性高斯白噪声信道
通信系统仿真
教材：《详解MATLAB/Simulink 通信系统建模与仿真》 刘学勇编著 电子工业出版社 2011年出版
主讲教师：陈智丽
Email：zzc09@
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
参考文献
1.《基于MATLAB的通信系统仿真》 赵静, 张瑾, 高新科编著. 北京航空航天大学出版社, 2007
例4.2 在正弦信号上叠加高斯白噪声，信号功率为10dBW，信噪比 为20dB。 程序代码如下：
1. clear all 2. t=0:0.001:10; 3. x=sin(2*pi*t); 4. snr=20; 5. y=awgn(x, snr, 10); 6. subplot(2,1,1);plot(t,x);title('正弦信号x') 7. subplot(2,1,2);plot(t,y);title('叠加了高斯白噪声后的正弦信号') 8. 9. z=y-x; 10. var(z)
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
Email：zzc09@
4.1.3 AWGN信道仿真示例
1. clear all 2. snr=-3:3; %SNR的范围 3. SimulationTime=10; %仿真结束时间 4. for i=1:length(snr) 5. SNR=snr(i); %赋值给AWGN信道模块中的SNR 6. sim(‘example4_6’); %运行仿真模型 7. ber(i)=BER(1); %保存本次仿真得到的BER 8. ser(i)=SER(1); %保存本次仿真得到的SER 9. end 10. figure 11. semilogy(snr,ber,'-ro',snr,ser,'-r*') 12. legend('BER','SER') 13. title('QPSK在AWGN信道下的性能') 14. xlabel('信噪比(dB)') 15. ylabel(‘误符号率和误比特率')
2013年秋季学期 通信系统仿真 — 通信工程10级 主讲: 陈智丽 Email：zzc09@
4.1加性高斯白噪声信道
ans =
0.100
2013年秋季学期
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4.1加性高斯白噪声信道
3. awgn(x, snr, 'measured')
2013年秋季学期
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4.1加性高斯白噪声信道
4.1.1 awgn函数
MATLAB提供了awgn函数来实现在输入信号中叠加一定强度的 高斯白噪声信号，噪声信号的强度由输入参数确定。
1. awgn(x, snr)
x: 信号; snr: 信噪比(dB) 函数awgn(x, snr)把加性高斯白噪声叠加到输入信号x中，snr以 dB的形式指定噪声的功率。在这种情况下，信号x的功率假设 为0dBW，因此，噪声的功率实际上就等于-snr dBW。
首先计算输入信号x的功率，然后按照snr添加相应功率的高斯白噪声。 例4.3 计算例4.1中输入信号的功率，根据snr添加高斯白噪声。 程序代码如下：
1. clear all 2. t=0:0.001:10; 3. x=sin(2*pi*t); 4. snr=20; 5. y=awgn(x, snr, 'measured'); 6. subplot(2,1,1);plot(t,x);title('正弦信号x') 7. subplot(2,1,2);plot(t,y);title('叠加了高斯白噪声后的正弦信号') 8. 9. z=y-x; 10. var(z)
2013年秋季学期
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主讲: 陈智丽
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4.1.3 AWGN信道仿真示例
2. 信号接收及解调模块
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4.1.3 AWGN信道仿真示例
例4.6 仿真正交相移键控（Quarterrary Phase Shift Keying，QPSK） 调制的基带数字通信系统通过 AWGN 信道的误符号率 （ Symbol Error Rate，SER）和误比特率（Bit Error Rate，BER），假设发 射端信息比特采用Gray编码映射，基带脉冲采用矩形脉冲，仿真时 每个脉冲的抽样点数为8 。 AWGN信道模块位于“Communications Blockset”下的“Channels”。
1. clear all 2. x=ones(1,10); 3. snr=10; 4. y1=awgn(x,snr,'measured',10) 5. y2=awgn(x,snr,'measured',5) 6. y3=awgn(x,snr,'measured',10)
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
3. randn('state', seed)
randn('state', seed)把随机数种子设定为seed，相同的state产生相 同的随机数序列。
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4.1加性高斯白噪声信道
例4.5 用randn函数实现例3.4。 程序代码如下：
2.《MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲》 邵佳, 董辰辉编著. 电子工业出版社, 2009 3.《信息与通信系统仿真》 别志松编著. 北京邮电大学出版社, 2010
2013年秋季学期
通信系统仿真 — 通信工程10级
主讲: 陈智丽
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考核方法