通信建模与仿真
光学通信系统建模与性能仿真

光学通信系统建模与性能仿真随着信息技术的快速发展,光学通信系统作为一种高速、大容量、低延迟的通信方式,得到了广泛的应用。
光学通信系统建模与性能仿真是一种重要的研究方法,通过对光学通信系统各个组成部分的建模和仿真,能够评估系统的性能、优化系统设计。
光学通信系统主要由发射机、传输介质(光纤)、接收机和信号处理部分组成。
在建模与仿真过程中,首先需要对各个组成部分进行详细的建模。
发射机是光学通信系统中的关键组成部分,其目的是将输入的电信号转换为光信号。
在建模过程中,需要考虑激光器的特性、调制器的调制方式以及驱动电路等。
激光器的建模可以采用理论模型或者实验数据进行仿真,调制器可以采用各种调制算法进行仿真。
传输介质主要是光纤,其损耗、色散、非线性等特性对系统的性能有着重要影响。
在建模与仿真过程中,需要考虑光纤的特性以及光纤之间的连接方式。
光纤的传输特性可以通过建立传输线模型来仿真,通过调整各个参数,可以分析系统对于不同传输距离、不同波长的性能表现。
接收机是将光信号转换为电信号的部分,其主要包括光电探测器、前置放大器和解调器等。
在建模与仿真过程中,需要考虑光电探测器的响应特性、前置放大器的增益、解调器的解调算法等。
通过对这些参数的仿真与优化,可以提高系统的灵敏度和吞吐量。
信号处理部分是光学通信系统中的关键环节之一,其目的是提取、恢复和处理接收到的信号。
在建模与仿真过程中,需要考虑信号处理的算法、滤波器的特性以及误码率的优化等。
通过对信号处理算法的仿真与优化,可以提高系统的抗噪声能力和误码率性能。
在光学通信系统建模与性能仿真中,除了对各个组成部分的建模外,还需要考虑系统中的干扰和信道传输的特性。
系统中的干扰可以包括其他光信号、噪声等,通过对干扰源的建模与仿真,可以评估系统对于不同干扰源的抗干扰能力。
信道传输的特性可以通过建立传输通道模型来进行仿真,在考虑信道传输特性的基础上,优化系统设计,提高系统的传输性能。
在完成光学通信系统建模与性能仿真后,需要进行性能评估与优化。
光通信系统的建模与仿真研究

光通信系统的建模与仿真研究随着现代通信技术的不断发展,光通信逐渐成为人们越来越重要的一种通信方式。
光通信具有传输速度快、带宽高、抗干扰能力强等优点,因而被广泛应用于大规模数据传输、视频传输等领域。
由此可见,光通信在未来的应用市场中将会有着不可替代的地位。
然而,在实际应用中,光通信系统面临着很多问题,比如光信号的传输损耗、干扰等。
为了解决这些问题,把光通信系统建模,进行相关的仿真研究是非常必要的。
首先,对于光通信系统建模,最重要的一步是确定其结构。
光通信系统由很多部分组成,例如光源,光导纤维,波分复用器等。
在建模时需要对这些部分进行详细的分析,明确各部分的作用和相互之间的关系。
只有根据实际情况建立准确的模型结构,才能保证研究得到的数据具有可靠性和可重复性。
其次,需要考虑的是光通信系统中所需要的数据表现。
在实际应用中,我们需要知道的不仅是系统的传输速率等基本信息,还需要了解它的传输距离、花费等。
对于这些数据指标,可以建立相应的数据库来进行记录和管理。
在模拟分析时,可以通过数据的读取和统计来分析系统的整体性能。
然后,需要考虑的是仿真软件的选择。
光通信系统的建模和仿真是一项复杂的工作,因此需要使用合适的仿真软件来进行模拟。
目前,有很多仿真软件可供选择,例如MATLAB等。
这些软件可以帮助我们更好地模拟光通信系统的各个方面,并模拟系统在不同条件下的性能表现。
最后,需要进行光通信系统实际场景中的仿真测试。
在实际应用中,光通信系统既要考虑到实验室环境下的仿真,还要考虑到实际场景中的测试。
为此,需要建立真实的场景测试平台,并在此基础上进行数据分析,以验证仿真分析结果的可靠性。
总结起来,光通信系统是一个重要的通信方式,光通信系统的建模和仿真是提高光通信系统性能和可靠性的必要手段。
通过对系统结构的详细分析和对相关数据的准确表现,选择合适的仿真软件,并在实际场景中进行测试验证,光通信系统的建模和仿真研究将有助于更好地应用和发展光通信技术。
陈树新现代通信系统建模与仿真第01章

第1章 绪论 在仿真实验方面,现代仿真技术将实验框架与仿真运行
控制区分开来。一个实验框架定义一组条件,它们包括模型 参数、输入变量、观测变量、初始条件、终止条件和输出说 明等。前面已对模型参数进行了说明,除此之外,现代仿真 技术与传统仿真技术的区别还在于现代仿真技术将输出函数 的定义也与仿真模型分离开来。这样,当需要不同形式的输 出时,不必重新修改仿真模型,甚至不必重新仿真运行。
第1章 绪论 1.1.2 模型
为了研究、分析、设计和实现一个系统,需要进行实验。 实验的方法通常可分为两大类:一类是直接在真实系统上进 行;另一类是先构造模型,通过对模型的实验来代替或部分 代替对真实系统的实验。传统上大多采用第一类方法。随着 科学技术的发展,尽管第一类方法在某些情况下仍然是必不 可少的,但第二类方法日益成为人们更为常用的方法,其主 要原因在于: (1) 系统还处于设计阶段,真实的系统尚未建立,人们 需要更准确地了解未来系统的性能,这时就只能通过对模型 的实验来了解;
第1章 绪论 对于数学模型而言,当系统的激励是连续信号时,若其
响应也是连续信号,则称其为连续系统;当系统的激励是离 散信号时,若其响应也是离散信号,则称其为离散系统。连 续系统与离散系统常组合使用,可称为混合系统。描述连续 系统的数学模型是微分方程,而描述离散系统的数学模型是 差分方程。 如果系统的数学模型只有单个输入和单个输出信号,则 称为单输入—单输出系统,如图1.1-1(a)所示;如果系统含 有多个输入和多个输出信号,则称为多输入—多输出系统, 如图1.1-1(b)所示。这里仅考虑单输入—单输出系统。
第1章 绪论 (2) 在真实系统上进行实验可能会引起系统破坏或发生
故障,例如,对一个处于运行状态的化工系统或电力系统进 行没有把握的实验,将会冒巨大的风险; (3) 需要进行多次实验时,难以保证每次实验的条件相 同,因而无法准确判断实验结果的优劣; (4) 实验时间太长或费用昂贵。 因此,在模型上进行实验日益为人们所青睐,建模技术 也就随之发展起来了。根据建模方法不同可以把模型分为两 大类:一类是物理模型,就是采用一定比例尺按照真实系统 的“样子”制作,沙盘模型就是物理模型的典型例子;另一 类是数学模型,就是用数学表达式来描述系统的内在规律。
通信系统建模与仿真重点

(1)模型的分类模型分为两大类:一类是物理模型,就是采用一定比例尺按照真实系统的“样子”制作;另一类是数学模型,就是用数学表达式来描述系统的内在规律。
(2)通信系统仿真的方法三种1.公式计算法;2.硬件样机测试研究法;3.波形仿真法(3)仿真在通信系统中所起的作用?仿真在通信系统的设计过程中起着重要作用:在概念定义阶段,仿真给出了顶层的技术要求;在设计进程和开发过程中,仿真与硬件开发一起确定最后的技术条件,并检查子系统对整个系统性能的影响;在运行情况下,仿真可以做检修故障的工具,并且预计系统的EOL性能。
(4)通信仿真系统的建模结构分为哪几种?通信仿真系统的建模结构分成系统建模、设备建模和过程建模三种。
(5)过程建模主要有几种,各自作用?过程建模分为三种:信源、噪声和干扰随机过程建模,随机信道建模,等价随机过程建模。
作用:在系统的设计和检测中,信源经常被用作测试信号,信道建模实际上也是随机过程建模,等价随机过程模型可以减少运动量。
(6)泊松过程的特性?1.X(0)=0,即零初值性;2.对任意的s≥t≥0,∆t≥0,增量X(s+∆t)−X(t+∆t)与X(s)−X(t)具有相同的分布函数,即增量平稳性或齐次性;3.对任意的正整数n,以及任意的非负实数0≤t0≤t1≤⋯≤t n,增量X(t1)−X(t0), X(t2)−X(t1),⋯ , X(t n)−X(t n−1),相互独立,即增量独立性;4.对于足够小的时间∆t,有P[X(∆t)=1]=λ∆t+O(∆t)P[X(∆t)=0]=1−λ∆t+O(∆t)P[X(∆t)≥2]=O(∆t)即称{X(t),t≥0}是强度为λ的泊松方程。
(7)平稳随机过程?所谓平稳随机过程,是指它的任何n维分布函数或概率密度函数与时间起点无关。
(8)试求功率谱密度为P n =n 0/2的白噪声通过理想低通滤波器后的功率谱密度、自相关函数及噪声功率N 。
解:理想低通滤波器特性可由下式表示H (ω)={k 0e −jωtd ,|ω|≤ωH 0 , 其它ω可见|H (ω)|2=K 02,|ω|≤ωH计算输出功率谱密度为P Y (ω)=|H (ω)|2P n (ω)=K 02n 02,|ω|≤ωH 而自相关函数R Y (τ)为R Y (τ)=12π∫P Y (ω)e jωπdω∞−∞ =K 02n 04π∫e jωπωH −ωH dω =K 02n 0f H sin ωH τωH τ, f H =ωH 2π于是,输出噪声功率N 为R Y (0),即 N=R Y (0)= K 02n 0f H可见,输出的噪声功率与K 02、n 0及f H 成正比。
Simulink通信系统建模与仿真教学设计

详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真教学设计MATLAB/Simulink是一款广泛应用于各个领域的数学工具,其中Simulink可用于建立系统级仿真模型,以便进行电子、机械、流体和控制系统等领域内的实验分析和设计。
在通信领域中,Simulink非常适合建立通信系统的仿真模型,并用于进行传输计算、信道建模、信号处理和多模调制等。
本文将介绍MATLAB/Simulink通信系统模型的建立,及如何将其应用于通信系统教学设计。
通信系统模型建立数字调制数字调制是通信系统中的关键技术之一。
首先,我们需要在Simulink中建立基带信号源,并使用Math Function模块产生载波信号。
Modulation 模块可用于将基带信号和载波信号结合起来。
为了使得调制系统工作稳定和正常,通常在模型中加入Equalization和Resampling模块,以消除接收端接收到的噪声和信号失真。
当系统处理完成后,我们可以使用Scope模块来对模型工作情况进行进一步的分析。
数字解调数字解调需要在接收端建立解调器模型。
接收端模型包括匹配滤波器、采样器、时钟恢复器、色散补偿器和多值/二次干扰恢复器。
在这个模型中,也需要添加Equalization和Resampling模块以消除接收端所受的噪声和信号失真。
在接收端处理完成之后,我们也可以使用Scope模块对模型结果进行进一步分析。
信道建模信道建模是通信系统中另一个关键环节。
在Simulink中建造通信信道仿真模型,需要引入建立通信信道的数学模型,并建立符合通道模型的信道传输系统。
在建立仿真模型中,包括噪声源、多路复用技术、OFDM技术、信号调制和解调技术。
对于每个信道结构,我们都可以建立相应的仿真模型,进行仿真分析。
OFDM信息传输系统OFDM技术利用多个正交子载波来传输信息,以提高通信质量和可靠性,同时提高频带利用率。
OFDM系统建模主要包括加脉冲造型、IFFT、添加循环前缀、调制调制、运动模糊和色散模拟、反向调制、解压缩、去定时和轻度等模块。
无线通信信道建模与仿真

无线通信信道建模与仿真随着科技的不断发展,无线通信技术在我们的生活中已经扮演了越来越重要的角色。
无论是在商业领域,还是在个人生活中,无线通信技术都能起到极为重要的作用。
不同的无线通信系统存在着不同的信道环境,因此了解无线通信信道建模与仿真是极为重要的。
一、无线通信信道信道是指在通信系统中电磁波传输的路径。
无线通信系统中,通信信号通常是通过无线电波进行传输。
无线通信信道是一个物理环境的刻画,它主要包括无线信道参数和算法模型。
无线信道参数是指无线信号在过程中所处的物理环境参数,如信号强度、多径效应、衰减、折射和散射等。
而算法模型则是指为了将无线信道传输效果模拟出来,而建立的用于描述无线信道特征的数学模型。
二、无线通信信道建模对于无线通信系统来讲,通过建立信道数学模型,我们可以更加直观地展示和理解无线通信信道特性,同时也能帮助我们更好地进行无线通信系统优化。
目前建模方法主要分为两类:解析模型和仿真模型。
解析模型一般是基于无线通信信道的统计分析和物理分析,可以早期尝试预测无线信道的行为,分析其信号特征、干扰和抗干扰能力,进而出现理论非常清晰的导出公式。
而仿真模型则是通过进行计算机模拟的方法,对通信信道进行仿真分析。
常见的建模方法包括但不限于: 随机过程法、几何光学法、物理几何法、统计信道建模法。
三、仿真仿真是指在计算机模拟环境下实现对一个系统的模拟,进而对这个系统进行实验、测试以及优化分析。
在无线通信系统中,我们通常通过构建无线信道建模仿真体系,进行对无线信道传输信号质量的预测、分析和优化。
常用的仿真工具包括了MATLAB、Python、C++等,其中MATLAB是非常常见的工具。
MATLAB语言通过各种工具箱支持常见的信道分析、系统仿真以及性能分析,能够高效地对通信数学模型进行仿真。
四、进一步的研究无线通信信道建模与仿真的研究在现代通信领域具有极为重要的意义。
未来几年里,随着5G技术的不断普及和应用,针对5G信道的建模和仿真将成为无线通信领域的研究热点。
通信系统建模与仿真心得体会

通信系统建模与仿真心得体会本学期的实习课程中,我们开展了通信系统建模与仿真,通过动手操作,我们收获很大,现将心得体会汇总如下:通信系统建模是通信工程和电子信息类专业一门重要的专业主干课,理论性强、概念抽象,公式推导繁琐,学生难以理解和掌握。
实验教学作为通信原理课程教学工作的重要组成部分,对提高学生动手能力、分析解决问题的能力等各方面起着重要作用。
由于计算机仿真技术的广泛应用和飞速发展,能够引入软件仿真技术对复杂通信系统进行建模,利用集成仿真环境和图形图像处理等技术,在PC机上实现可视化的系统虚拟仿真、可以替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境[4]。
这是现代高校实验教学的发展模式,弥补了实验箱验证性实验教学的不足,能够有效解决实验方式机械、实验设备维护困难和实验内容不系统等问题,其优势在于利用率高,易维护,便于开展综合性和设计性实验。
实验室环境下的仿真模块能够提供动态系统的建模、仿真和综合分析的集成环境,模块库中拥有丰富的模块组,还可以把有特定功能的代码转换成模块,多个模块之间可以组织成一个子系统,因此具有内在的模块化设计功能,可以满足用户设计出各种需要的系统。
为了在仿真过程中可以随时观察结果,仿真模块提供了专门用于显示输出信号的模块,比如示波器和频谱仪。
另外,考虑到用户在仿真结束之后需要进行数据分析和处理,仿真模块的存储模块可以把仿真结果以波形、数据等形式保存到实验室工作空间中。
基于实验室的上述功能,在仿真模块环境下完全可以实现在硬件设备上要完成的实验内容,通过可视化的各种GUI控件,建立直观的动态系统模型,从而为实验教学提供功能丰富、操作便捷的虚拟仿真环境。
实验室具有强大的数值运算能力、方便实用的绘图功能,以及语言的高度集成性和可视化建模仿真等功能,使得它在众多学科领域成为应用开发的基本工具和首选平台。
实验室下的仿真模块仿真环境可以对动态系统进行建模、仿真和分析,采用图形化和模块化的建模方式,模型结构直观,提供专门的输出显示模块和存储模块,便于对仿真数据进行分析和处理。
通信系统建模与仿真课程设计

通信系统建模与仿真课程设计1. 课程设计概述本课程设计旨在通过实际操作,让学生掌握通信系统建模与仿真方法,并能够利用计算机软件进行仿真。
本课程设计主要分为三个部分,分别为理论学习、仿真实验和实验报告撰写。
在理论学习部分,学生将学习通信系统建模的理论知识;在仿真实验部分,学生将通过计算机仿真软件进行实际操作,并仿真分析通信系统性能;在实验报告撰写部分,学生将撰写本次实验的报告,总结实验结果并给出改进方案。
2. 理论学习2.1 通信系统建模基础通信系统建模是通信系统设计的重要部分,其主要目的是建立一个数学模型,描述通信系统的各个组成部分间的关系。
通信系统建模可以大致分为系统的传输模型和噪声模型两部分。
系统的传输模型主要描述信道传输特性,如频率响应、时域响应等;噪声模型则描述了环境、电路和信号本身所引起的噪声影响。
2.2 通信系统仿真方法通信系统仿真是通过计算机对通信系统进行模拟,分析系统性能和验证系统的可行性。
通信系统仿真可以大致分为系统仿真和信号仿真两部分。
系统仿真主要是对通信系统整体进行仿真,分析系统的性能指标,如误码率、信噪比等。
信号仿真则是针对某个信号的特定特性进行仿真,如频谱、时域波形等。
3. 仿真实验3.1 实验内容本次仿真实验的主要内容是使用MATLAB软件对QPSK调制通信系统进行建模和仿真。
实验步骤如下:1.建立信道模型:使用MATLAB建立通信系统中各个模块的数学模型,包括信源、信道、调制器、解调器等模块。
2.信号发送:生成QPSK调制下的随机数据信号,通过调制器进行调制并发送。
3.信号接收:接收信号并通过解调器进行解调。
4.误码率分析:分析误码率、信噪比等性能指标,调整系统参数使其达到最优性能。
3.2 实验要求1.使用MATLAB软件完成实验。
2.通过改变系统参数,分析系统各项性能指标。
3.完成实验报告,并附上实验结果分析和总结。
4. 实验报告实验报告应该包括以下内容:1.实验目的:交代本次实验的目的。
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通信系统建模与仿真课程设计2009 级通信工程专业0913072 班级题目基于SIMULINK的2ASK频带传输系统的仿真姓名学号091307指导教师2012年5月23日1任务书试建立一个ASK频带传输模型,产生一段随机的二进制非归零码的基带信号,对其进行ASK调制后再送入加性高斯白噪声(AWGN)信道传输,在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号,观察还原是否成功,改变AWGN信道的信噪比,计算传输前后的误码率,绘制信噪比-误码率曲线,并与理论曲线比较进行说明。
另外,对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。
2二进制振幅键控(2ASK)的理论分析2.1、2ASK调制原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。
当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控。
设发送的二进制符号序列由0、1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独立。
该二进制符号序列可表示为其中:二进制振幅键控信号时间波型如图1 所示。
由图1 可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号)。
二进制振幅键控信号的产生方法如图2 所示,图(a)是采用模拟相乘的方法实现,图(b)是采用数字键控的方法实现。
图1 二进制振幅键控信号时间波型图2(a)模拟相乘法图2(b)数字键控法2.2、2ASK解调原理2ASK/OOK信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统如图3(a)、图3(b)所示。
图3(a)非相干解调方式图3(b)相干解调方式32ASK频带系统设计方案3.1、信源:采用伯努利二进制发生器模块ernoulli Binary Generator,它可以产生一个二进制的单极性不归零二进制随机码序列。
3.2、调制方式:采用ASK调制,用高频载波与基带信号混频,把低频的调制信号搬移到较高的频率范围上,以适合在现实信号中传输。
3.3、解调方式:可以采用相干解调也可以采用非相干解调,本人先采用相干解调,用同载波频率一样的正弦信号与已调信号混频,把信号重新搬移到低频上来。
这种解调的缺点是在现实应用中实现比较麻烦,由于解调模块的载波信号再生器生成的正弦信号的载波相位是需要与调制模块载波信号具有严格的一致性的,然而在信宿端是不可能得到相位严格一致的载波信号的,况且还要用另外一个模块来进行载波再生。
相比之下包络检波就不存在这个问题,所以我也使用了包络检波的解调方法。
3.4、信道:采用AWGN(加性高斯白噪声)信道,在分析通信系统的抗噪声性能时,常用高斯白噪声作为通信信道中的噪声模型,这是因为,通信系统中常见的热噪声近似为白噪声,且热噪声的取值恰好服从高斯分布。
这里采用Gaussian Noise Generator生成一个高斯随机信号,用加法器加到调制信号上来仿真高斯信道。
用这个模块的原因是在后面进行误码率——信噪比曲线的绘制时要输出变量,在这个模块里可以设置输出到workspace进行观察。
3.5、抽样判决器:可以采用relay,用一系列的冲击信号对解调出来的信号进行采样,通过参数设置,对一定幅值以上的信号判为“1”,一定幅值一下的信号判为“0”。
以实现恢复出基带信号的波形。
由于relay比较简单设置便捷,于是我选用它。
4INK下2ASK系统的设计此系统所用仿真电路模块有: 伯努利二进制发生器模块,正弦波发生器模块,功率谱密度模块,高斯噪声发生器Gaussian Noise Generator模块,模拟滤波器模块,误码率计算模块,示波器模块。
4.1、伯努利二进制发生器模块:Communication Blockset/Commonsources/Data sources中的参数设置为:Probability of a zero 0概率设为0.5,initial seed设为61,Sample time抽样时间为0.01S,Sample per frame是输入信息码为1。
图4 伯努利二进制发生器模块参数设置4.2、调制过程:采用模拟相乘法,用生成一个1000HZ的正弦波载波信号(如图5),用乘法器把1000HZ的载波与100HZ的基带信号混频,把低频的基带信号频率搬移到1100HZ和900HZ上。
4.3、信道:采用这里采用Gaussian Noise Generator生成一个高斯随机信号,用加法器加到调制信号上来仿真高斯信道。
参数设置如图6。
图5正弦波载波信号发生器参数设置图6高斯随即信号发生器参数设置4.4、解调过程:了。
图7带通滤波器参数设置4.4.1、相干解调:仍然用1000HZ的正弦波信号与调制信号相乘,再用低通滤波器把100HZ的低频信号滤出来。
图8低通滤波器参数设置4.4.2、非相干解调:采用包络检波法,先进行全波整流,在进行低通滤波,他所要得到的结果和相干解调是一致的,均是把调制信号波形的下半部分反折到t 轴的上方,其中低通滤波器的参数设置与相干解调一致,见图8。
4.5、抽样判决器的作用是:信号经过抽样判决器,即可确定接收码元是“1”还是“0”。
假设抽样判决门限为b ,当信号抽样值大于b 时,判为“1”码;信号抽样值小于b 时,判为“0”码。
当本实验为简化设计电路,在调制的输出端没有加带通滤波器,并且假设信道时理想的,所以在解调部分也没有加带通滤波器。
图9 2ASK 信号非相干解调过程的时间波形本设计两种解调方式最后均采用用relay 做抽样判决器。
其中switch on point 和switch off point 是指抽样值判为“1”和判为“0”的阈值。
11100000101abc d图10 相干解调中relay参数设置图11 非相干解调中relay的参数设置4.6、整个系统的模型图如图12:图12 整个ASK系统的模型图5仿真结果分析5.1、给出系统模型中各点时域波形:图13中由上到下依次是:1)频率为1000HZ的载波信号,由于频率比较大,所以截图看着很密。
2)调制信号波形。
3)经过加性高斯白噪声信号后的传输信号。
4)解调前经过带通信号滤波器的信号波形。
5)相干解调后的波形。
6)经低通滤波器后的信号波形。
7)伯努利信号发生器产生的随机二进制单极性非归零码波形,放在此处是为了和解调后的信号做对比,特别在这个信号和示波器中间添了一个延迟时隙模块,以达到二者可以在同一个时间坐标下比较。
8)解调信号经抽样判决后的波形。
图14中由上到下依次是:1)解调信号经低通滤波器后的信号波形。
2)伯努利信号发生器产生的随机二进制单极性非归零码波形,放在此处依然是为了和解调后的信号做对比。
3)解调信号经抽样判决后的波形。
图13 各输出点时域信号波形图14 相干解调各时域输出波形分析:1、从各点的时域波形上我们直观地看到ASK调制和两种解调方式的波形,对理论做了很好的诠释。
2、对于相干解调而言,为了得到更好的低频信号,在带通滤波器和低通滤波器中都把频带设置的比较宽,以至于在相干解调后波形并没有完全在T轴上方。
但这并不影响抽样判决,只是理论上较好的解调方式在此处没有得到好的解调信号波形。
特别是在对抽样判决器的阈值设置时,经过反复的调试,都不能得到一个较低的误码率。
不过还是大致上解调出了与基带信号基本一致的波形。
3、对于非相干解调而言,采用了较为简单的全波整流,虽然在实际中非相干解调不具有较强的抗噪声性能,但是包络检波得到的波形经抽样判决后得到了较好的与基带信号相差不大的波形。
误码率也很低。
这与relay的设置和延时时隙的设置有关。
4、其实,在相同的信噪比条件下,同步检测法的抗噪声性能优于包络检波法,但在大信噪比时,两者性能相差不大。
然而包络检波法不需要相干载波,因而设备比较简单。
另外,包络检波法存在门限效应,同步检测法则无门限效应。
5.2、发送信号与接收信号的功率谱比较:图15 发送信号功率谱图16 相干解调得到的解调信号功率谱图17 包络检波法解调出的信号功率谱5.3、误码率的比较与分析图18(a)非相干解调图18(b)相干解调误码率存在的原因:1)由于系统处理信号需要时间,所以在解调后信号和基带信号之间就有一定的时延,当两者有时间差时,同一时刻具有不同信号电平,于是就出现了误码,当然这可以用基带信号的时延作为参照来减小误码率,但是本设计中都用的是手工调试,很不精确。
2)由于系统经过加性高斯白噪声信道后,尽管最终经过了滤波过程,但是在信号上升沿和下降沿出有很多的波动,混入了噪声,有很多毛刺,这对抽样判决带来了难度,本设计使用relay来实现抽样判决器,可是两个参数的设置也是通过手动来逐步逼近的,所以过程很不精确,只能是用夹逼法,但是总是得不到最佳值,这样就会引起判决后的信号“1”电平会时而比基带信号宽时而比基带信号窄,这样同样会产生误码率。
5.4、信噪比-误码率曲线采用外调两个函数,一个绘制理论曲线,一个绘制模型曲线。
5.4.1、理论曲线程序lilun.m:x=-6:18; %自定义信噪比范围for i=1:length(x);snr=x(i); %m每次运行信噪比增加1dbvar=10.^(0.1*snr); %计算对应的噪声ebr_th(i)=1/2*erfc(sqrt(var/4));endsemilogy(x,ebr_th) %绘制信噪比-误码率曲线,纵坐标为对数xlabel('信噪比r/dB');ylabel('误码率Pe');title('误码率与信噪比关系曲线');grid on;5.4.2、对于非相干解调的理论曲线只需把上面ebr_th(i)=1/2*erfc(sqrt(var/4))换为ebr_th(i)=1/2*e_{-(var/4)}。
5.4.3、实际曲线shiji.m:x=-6:18; % 定义信噪比范围for i=1:length(x);snr=x(i); % 每次运行信噪比增加1dBvar=0.5/(10.^(0.1*snr)); % 计算对应的噪声功率sim('askyanxueguang.mdl'); % 运行模型文件ebr(i)=ErrorVec(1); % 保存当次运行误码率endsemilogy(x,ebr) % 绘制信噪比-误码率曲线,纵坐标为对数坐标xlabel('信噪比r/dB');ylabel('误码率Pe');title('误码率与信噪比关系曲线');grid on;图20相干解调理论曲线图21 非相干解调理论曲线图22 相干解调系统的误码率——信噪比实际曲线图23 非相干解调系统的误码率——信噪比实际曲线可以推导得到2ASK的相干解调误码率公式为1/2*erfc(sqrt(var/4)),非相干解调误码率公式为ebr_th(i)=1/2*e_{-(var/4)},二者皆为递减函数,仿真结果也是递减函数,大致得到了结果。