卫星链路通信系统与SIMULINK仿真(星上)
卫星通信系统级仿真方法
卫星通信系统级仿真方法卫星通信系统是现代通信网络中至关重要的一部分，它能够提供全球范围内的通信覆盖。
为了确保卫星通信系统的高效运行，需要对其进行系统级仿真，以评估其性能、优化设计和预测系统行为。
卫星通信系统级仿真方法涉及多个方面，包括卫星轨道设计、射频链路分析、地面站布局和网络规划等。
在进行系统级仿真时，需要考虑以下几个关键因素：1. 卫星轨道设计，卫星轨道对通信系统的覆盖范围和性能有着重要影响。
通过仿真分析不同轨道参数的影响，可以优化卫星轨道设计，以实现更好的通信覆盖和服务质量。
2. 射频链路分析，射频链路是卫星通信系统中至关重要的一环，影响着通信质量和数据传输速率。
通过仿真分析射频链路的性能指标，可以优化天线设计、功率分配和频谱利用，以提高通信系统的性能。
3. 地面站布局，地面站的布局对卫星通信系统的覆盖范围和服务质量有着重要影响。
通过仿真分析不同地面站布局方案的优劣，可以选择最佳的地面站位置和数量，以实现最佳的通信覆盖和容量。
4. 网络规划，卫星通信系统的网络规划涉及到多个卫星和地面站之间的通信连接，需要进行仿真分析以评估网络的可靠性、容量和延迟等性能指标，以优化网络设计和规划。
在进行卫星通信系统级仿真时，通常会采用计算机辅助设计（CAD）工具和仿真软件，如MATLAB、Simulink等，以建立系统模型、进行仿真计算和分析。
通过系统级仿真，可以全面评估卫星通信系统的性能，优化设计方案，提前预测系统行为，从而提高系统的可靠性、效率和服务质量。
总之，卫星通信系统级仿真方法是确保卫星通信系统高效运行的重要手段，它能够帮助工程师和设计人员全面评估系统性能，优化设计方案，提高系统的可靠性和服务质量。
随着通信技术的不断发展，卫星通信系统级仿真方法也将不断完善和提升，为卫星通信系统的发展注入新的活力。
simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
基于Simulink的通信系统实现与仿真
Science &Technology Vision 科技视界1基本概念通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,广义上共包括信源、信道和信宿三个部分。
信源是指通信过程中产生和发出信息的设备或计算机的总称,信宿与其相对,是指通信过程中接收、处理信息的终端设备或计算机的总称。
通信信道是数据传输的通路以及信号传输的媒质,是本文讨论的重点。
信道最重要的参数之一就是信息的传递能力,用带宽加以描述。
由于通信设备爆炸式的增加,传统的一个设备占用一个信道的传输方式因其效率低而不再适用。
新的传输方式要求若干个设备使用一个信道,并且安排合理的分配方式使得同一信道上各路通信互不干扰。
最广泛的三种复用方式是:频分复用、时分复用和码分复用。
(1)频分复用频分复用是将通信信道的整个频谱范围,划分成若干个频率范围,每一对通信设备只允许工作在某一个特定的频率范围之内,即不同的通信用户是依靠不同的频率范围来实现通信的。
早期的无线通信系统以及现在的无线广播、短波、大部分专用的通信王伦,仍然采用频分复用的技术加以实现。
(2)时分复用时分复用是将全部通信信道在时间轴上,划分成若干个相等长度的时间间隙。
将每一对通信设备分配在某一个指定的时隙上工作,那么不同的通信用户即可通过不同的时隙划分实现通信。
现在广泛应用的数字蜂窝无线通信系统(GSM)就是应用时分复用的典型实例。
(3)码分复用码分复用不同于频分复用和时分复用,它是利用码组的正交性,将承载着不同通信用户的通信信息加以区分。
每一对通信设备都被分配在特定码组上实现通信。
现在正在使用的数字蜂窝无线通信CDMA、第三代移动通信系统WCDMA,CDMA2000以及SC-CDMA 都采用了码分复用的技术。
码分复用的关键在于通信码组之间的正交性。
一种获得正交码组的方法是使用M 序列发生器。
M 序列是最大长度线性反馈移位寄存器序列的简称,具有很强的自相关特性和很弱的互相关性质。
并且M 序列可以提供与其周期长度相同个数的正交码组。
基于simulink的数据链系统仿真及性能分析
基于Simulink的数据链系统仿真及性能分析更新于2010-04-02 12:30:42 文章出处:电子工程世界Simulink 数据链系统仿真FPGA未来战场必是网络中心战格局下的系统一体化作战，用于制导的武器数据链是其中重要一环。
通常武器数据链用于传输目标信息，信息量小，但要求信息传输必须可靠，同时将来战场通信处于复杂的电磁环境中，要求武器数据链必须具备低截获、抗干扰性能。
基于此，目前的武器数据链通常选用扩频技术进行信息传送。
1扩频系统原理扩展频谱(Spread Spectrum)技术是将基带信号的频谱扩展至较宽的频带上，然后再进行传输的一种宽带信号传输方法，它将要发送的制导信息或导弹回传信息用伪随机序列扩展到一个合适的频带上，即将原始信息的能量在频带上进行扩展，从而降低了信号被发现的危险，增加了敌方干扰的难度(需要干扰的范围变大了)。
接收端使用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息，干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪比，达到抗干扰目的，同时扩频信号在传输时的谱密度很低，可使信号淹没在噪声中，不易被敌人截获、侦测，因而具有较强的低截获特性。
数据链直扩系统原理见图1。
在发送端信源通过加密和编码后的输出信号a(t)是码元持续时间为Ts的信息流，伪随机码为c(t)，每一伪随机码码元宽度或切普(chip)宽度为Tc。
将信号a(t)与伪随机码c(t)进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再经过调制后通过天线发射。
经过调制后发送的信号可用式(1)表示：在接收端，经放大和混频后，用与发送端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，检测器接收到的扩频信号可用式(2)表示：对于干扰信号和噪声而言，由于与伪随机序列不相关，在相关解扩器的作用下，相当于进行了一次扩频。
干扰信号和噪声频谱被扩展后，其谱密度降低，这样就大大降低可进入信号通频带内的干扰功率，使解调器的输入信干比提高，从而提高了系统的抗干扰能力。
通信系统Simulink仿真
实验报告课程名称：MATLAB程序设计实验项目：通信系统仿真班级：学号：姓名：成绩：教师签字：1．实验项目名称通信系统仿真2．实验目的（1）熟悉通信相关方面的知识、学习并掌握OFDM技术的原理。
（2）熟悉MATLAB语言和simulinkSimulink 工具箱的使用。
（3）设计并实现OFDM通信系统的建模与仿真。
3．实验内容与实验步骤要完成的实验内容：自行设计基于OFDM的通信息系统仿真模型，分别采用MATLAB脚本程序和基于Simulink 工具箱实验相同的功能。
对系统的性能进行分析。
本次试验采用OFDM-16QAM系统来建模和仿真。
应用（或涉及）的原理：OFDM的全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，意为正交频分复用。
OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。
多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，利用快速傅里叶逆变换（IFFT，Inverse Fast Fourier Transform）和快速傅里叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
OFDM是一种多载波调制技术，其原理是用N个子载波把整个信道分割成N个子信道，即将频率上等间隔的N个子载波信号调制并相加后同时发送，实现N 个子信道并行传输信息。
这样每个符号的频谱只占用信道带宽的1/N，且使各子载波在OFDM符号周期T内保持频谱的正交性。
在发送端，串行码元序列经过数字基带调制、串并转换，将整个信道分成N 个子信道。
N个子信道码元分别调制在N个子载波频率上，设为最低频率，相邻频率相差1/N，则，，角频率为，。
待发送的OFDM信号为：接收端对接收到的信号进行如下解调：由于OFDM符号周期内各子载波是正交的。
(完整版)simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
基于Simulink的OFDM通信系统仿真
基于Simulink的OFDM通信系统仿真摘要：正交频分复用技术作为新一代通信系统的核心技术已经被广泛应用于很多领域。
基于Simulink平台，建立了整个系统的仿真模型，给出了每个模块的参数和设计，分析了信号的频谱结构，并通过仿真结果验证了整个系统的正确性，为对OFDM系统的下一步开发如进行同步/信道估计等研究奠定了基础。
关键词： Simulink；OFDM；仿真；建模0 引言随着通信技术的不断发展和成熟，人类社会正在进入一个新的信息化时代，宽带已成为当今通信领域的发展趋势之一。
正交频分复用(OrthogonalFrequency pision Multiplexing，OFDM)技术作为一种可以有效对抗符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)的高速数据传输技术，已经受到前所未有的重视，对其关键技术的研究也正在紧张的开展。
OFDM技术以其优异的性能受到人们的青睐，并在移动通信、数字通信、数字广播等领域得到应用，并已取得可喜的成果[1]。
正交频分复用(OFDM)是一种多载波数字通信调制技术，它的基本思想是将高速传输的数据流通过串并转换，变成在若干个正交的窄带子信道上并行传输的低速数据流。
OFDM技术将传送的数据信息分散到每个子载波上，使得符号周期加长并大于多径时延，从而有效地对抗多径衰落；OFDM技术利用信号的时频正交性，允许子信道频谱有部分重叠，使得频谱利用率提高近一倍[2]。
1 OFDM的基本原理OFDM是将高速串行数据分成成百上千路并行数据，并分别对不同的载频进行调制，这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。
同时，在传统的频分复用方法中，各子载波之间的频谱互不重叠，频谱利用率较低。
而采用OFDM技术，一个OFDM符号之内包括多个经过调制的子载波的合成信号，每个子载波在频谱上相互重叠，这些频谱在整个符号周期内满足正交性，因而在接受端可以保证无失真恢复，从而大大提高频谱利用率[3]。
(开题报告)基于SIMULINK的OFDM通信系统的仿真
基于SIMULINK的OFDM通信系统的仿真一、题目来源基于SIMULINK的OFDM通信系统的仿真。
二、研究目的和意义随着通信要求的不断增长和技术上的不断进步,宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一。
在短波电离层反射信道、对流层散射信道、移动信道、广播信道等实际信道中,由于云层、山脉和城市中林立的高层建筑的影响,会产生多径衰落现象,引起严重的符号干扰（ Intersymbol Interference ,ISI） ,限制了信息传输速率的提高。
传统方法是使用自适应均衡技术来解决多径衰落的问题,但是自适应均衡器的制作、调试往往成为通信系统研制的瓶颈,而且随着传输带宽的不断增加,复杂度和成本也不断增加。
正因为如此,在无线宽带接入以及第四代移动通信中OFDM技术将成为继CDMA之后的又一核心技术。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。
其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。
包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。
三、参考文献:[1 ] John G P. Digital Communications Fourth Edition[M] . USA :McGray2Hill ,2001.[2 ] 佟学俭. OFDM 移动通信技术原理[M] . 北京:人民邮电出版社,2003.[3 ] 李建新. 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, 2000.[4 ] 周正兰. OFDM 及其链路平台的Simulink 实现[J ] . 新技术与新业务,2003 ,10.[5 ] Gallager R G. Low2Density Parity2Check Codes[M] . Cambridge ,MA :MIT Press ,1963. Simulating Communication System of OFDM in Simul inkOU Xin1 , GON G Y uan2qiang2 , YA N G Wan2quan3(1. Southwese China Research Institute of Elect ronic Equipment ,National Key Lab. ,29th Institute , Chengdu 610036 , China ;2. Chongqing City Planning establishment administ ration bureau , Chongqing 430000 ,China ;3. School of Elect ronics and Information , Sichuan University , Chengdu 610065 ,China) Abstract : Orthogonal f requency division multiplexing (OFDM) is a core technique in 4 G[1 ] , which is the ba2sis of the development of multimedia service. A method for simulation of OFDM in Simulink is discussed indetail and a model of simulation is given. By utilizing the model , we can get the result s of error rate perfor2mance of OFDM system. By cont rast , a method for improving the performance of system isproposed.Key words : simulink ; OFDM; LDPC四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向上个世纪70年代，韦斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人应用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶方法（FFT）研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。
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卫星链路通信系统与SIMULINK仿真（星
上）
一、实验内容
题目1
题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC系统中PCM 编码方式。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。
通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图
2.实验结果与分析
图2接收端PCM 译码与发送端结果显示
从图2我们可以看出，PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率，验证了PCM 调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无避免。
题目2
题目内容：了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK)调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。
1. 实现框图
图3信号调制/解调过程
2. 实验结果与分析
Transmit Filter1
Transmit Filter
Modulator Baseband
Demodulator Baseband
Generator
Channel
图4发送地球站端QPSK调制后的星座图
图5接收解调信号星座图
从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。
题目3
题目内容：掌握SCPC系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编
写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率 1.实现框图
图6信道编译码模块
2实验结果与分析
通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。
总之，通过卷积编译码得到的误码率在较低的水平，充分验证了卷积编译码的良好性能，信道卷积编译码可以作为我们后面搭建SCPC 卫星通信系统的信道编译码方式。
题目4.
在选做题中，我们小组选择了SCPC 系统链路星上转发部分
卫星上的通信分系统又称转发器，实质上是一种宽频带的首发信机。
对转发器的基本要求是：以最小的附加噪声和失真，以足够的工作频带和功率为各地球站有效而可靠地转发无线电信号。
转发器通常分为透明转发器和处理转发器两类。
（1）透明转发器
透明转发器经卫星转发器转发的信号除频率和功率外，无任何变动，在工作频段内对信号提供透明通路。
透明转发器有一次变频和二次变频两种，如下图所示。
Modulator Baseband
Demodulator Baseband
Encoder
Channel
图7一次变频转发
图8 二次变频转发
（2）处理转发器
它除了采用二次变频方式转发信号外，增加了信号调制、解调等处理单元，如图所示。
图9 处理转发
星上处理主要包括：
●数字信号的中继再生，消除噪声积累。
●在不同的天线波束之间进行信号交换。
●进行其他更高级的信号变换和处理，如上、下行线路调制方式的变换甚至多●址方式的变换。
本实验对透明转发器中的二次变频进行了仿真，模块搭建如下图：
图10 星上处理模块
本模块仅对星上链路进行了原理性仿真，没有考虑到一些工程因素，如卫星转发器的非线性放大作用。
二、总结与展望
1. 在模型搭建过程中出现的问题、不足及思考
(1) 误码率对比时，没有考虑到维特比译码会有一个反馈深度，当反馈深度没有设置时，误比特率非常高；当反馈深度没有设置为8的整数倍时，也比较高，原因是模块error rate calculation的输入端是8个比特一组进行对比的，而考虑反馈深度后必须将发送的比特流做相应延迟再与解调后的比特流进行对比。
(2) 模型中只实现了一路单音频信号的传送，没有加入FDM模块，主要原因是采用调制滤波搬频时，滤波器的设计不佳，无法完成功能。
(3) 模型中，星上转发模块中，对行波管放大器的非线性作用没有考虑，仅进行了线性功放。
并且，链路上各处噪声之间的添加是相互独立的没有做一个系统考虑，与实际还相差较大。
(4) 发送和接收的成形滤波器都没有设计添加。
(5) 仅对整条链路进行了理论仿真，没有与实际相结合进行验证计算。
2.实验心得
在整个SIMULINK学习的过程中，遇到了大大小小的许多问题，从中反映出我们自身素质的缺乏，缺少探索精神和团队协作精神，这也是我在本次综合演练中学到的除专业知识外十分宝贵的东西，在后面的学习中，我要注意培养这两种精神，让自己能很好的融入到不久的工作中去。