衰落信道中無(wú)線通信系統(tǒng)性能的分析與仿真 課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院</b></p><p><b>　　2012年秋季學(xué)期</b></p><p><b>　　通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練</b></p><p>　　題 目： 衰落信道中無(wú)線通信系統(tǒng)性能的 </p><p>　　分析與仿真

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </

3、p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績(jī)： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄2</b></p>&

4、lt;p><b>　　摘要3</b></p><p>　　第1 章 前言4</p><p>　　第2 章 總體設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　2.1 64QAM通信系統(tǒng)基本組成5</p><p>　　2.2 64QAM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)5</p><p>　　2.3 64

5、QAM的誤碼率性能5</p><p>　　第3 章 64QAM調(diào)制解調(diào)原理7</p><p>　　3.1 MQAM調(diào)制7</p><p>　　3.2 64MQAM調(diào)制及相干解調(diào)原理框圖7</p><p>　　第4 章 （7，4）循環(huán)碼編碼和譯碼9</p><p>　　4.1 循環(huán)碼概念9</p&g

6、t;<p>　　4.2 生成多項(xiàng)式9</p><p>　　4.3 循環(huán)碼的編碼及實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　4.4 循環(huán)碼的譯碼及實(shí)現(xiàn)12</p><p>　　第5 章 SIMULINK與通信仿真15</p><p>　　5.1 SIMULINK簡(jiǎn)介15</p><p>　　5.2 SIMU

7、LINK操作16</p><p>　　第6 章 SIMULINK對(duì)64QAM的仿真20</p><p>　　6.1 SIMULINK對(duì)主要模塊及參數(shù)設(shè)置20</p><p>　　6.1.1信號(hào)源20</p><p>　　6.1.2基帶信號(hào)處理20</p><p>　　6.1.3調(diào)制/解調(diào)21</p&

8、gt;<p>　　6.1.4 其他模塊參數(shù)設(shè)置22</p><p>　　6.1.5 信噪比--誤碼曲線實(shí)現(xiàn)程序如下。23</p><p>　　6.2 64QAM通信系統(tǒng)的仿真圖和結(jié)果分析24</p><p>　　6.3 加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化分析27</p><p>　　6.3.1加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)的仿真

9、27</p><p>　　6.3.2結(jié)果分析31</p><p>　　6.3.3 不足與展望31</p><p>　　第7 章 總結(jié)與致謝32</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p

10、>　　以多進(jìn)制正交幅度調(diào)制技術(shù)(MQAM)為代表的多載波傳輸技術(shù)已經(jīng)成為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。MQAM能夠有效抵抗多徑衰落，并且頻譜利用率高，適用于無(wú)線環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸。SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它的模塊庫(kù)包含了許多實(shí)現(xiàn)不同功能的模塊，使得研究者可以方便地構(gòu)建功能清晰、結(jié)構(gòu)合理的仿真系統(tǒng)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)了基于SIMULIN

11、K的無(wú)線通信系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，分析過(guò)程中采用64QAM調(diào)制方式，信道編碼采用（7,4）線性分組碼。在完成衰落信道的性能分析之后，并與高斯信道下的性能進(jìn)行對(duì)比并在此平臺(tái)上對(duì)比。</p><p>　　本文是對(duì)QAM通信系統(tǒng)的研究。敘述了適用于數(shù)字微波系統(tǒng)的QAM調(diào)制解調(diào)方式，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)正交幅度調(diào)制解調(diào)的過(guò)程、原理及性能進(jìn)行了論證、分析，理論上討論和說(shuō)明了數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)中影響系統(tǒng)性能的條件和因素。最后利用通信系統(tǒng)仿

12、真軟件MATLAB對(duì)64QAM數(shù)字調(diào)制與解調(diào)過(guò)程進(jìn)行了仿真，并給出了64QAM在加性高斯白噪聲條件下的誤碼率。實(shí)驗(yàn)及仿真的結(jié)果證明，多進(jìn)制正交幅度調(diào)制解調(diào)易于實(shí)現(xiàn)，且性能良好，是未來(lái)通信技術(shù)的主要研究方向之一，并有廣闊的應(yīng)用前景</p><p>　　關(guān)鍵詞：SIMULINK；64QAM；衰落信道；編碼</p><p><b>　　第1 章 前言</b></p&

13、gt;<p>　　無(wú)線通信越來(lái)越廣泛地滲透到每個(gè)人的日常生活中。成為世界各國(guó)最主要的高新技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)之一；同時(shí)人們對(duì)無(wú)線通信的各種需求與日劇增，也推動(dòng)了無(wú)線通信的飛速發(fā)展。從20世紀(jì)80年代中期第一代模擬無(wú)線通信系統(tǒng)(1G)商用開(kāi)始至今，短短的大約二十年間經(jīng)歷了第二代數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)(2G)從萌芽到完善的整個(gè)發(fā)展過(guò)程。根據(jù)無(wú)線通信每10年發(fā)展一代的特點(diǎn)，20世紀(jì)90年代末自ITU-R推出3G移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)之后，各個(gè)國(guó)家和地

14、區(qū)為了在下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)中占有一席之地，紛紛啟動(dòng)了新一代無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。但是在無(wú)線信道中存在著衰落現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的性能。所以了解和掌握衰落信道中無(wú)線通信系統(tǒng)的性能成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。</p><p>　　由于信道資源越來(lái)越緊張，許多數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制已無(wú)法滿足需要。為了在有限信道帶寬中高速率地傳輸數(shù)據(jù)，可以采用多進(jìn)制(M進(jìn)制，M>2)調(diào)制方式，MPSK則是經(jīng)常使

15、用的調(diào)制方式，由于MPSK的信號(hào)點(diǎn)分布在圓周上，沒(méi)有最充分地利用信號(hào)平面，隨著M值的增大，信號(hào)最小距離急劇減小，影響了信號(hào)的抗干擾能力。MQAM稱為多進(jìn)制正交幅度調(diào)制，它是一種信號(hào)幅度與相位結(jié)合的數(shù)字調(diào)制方式，信號(hào)點(diǎn)不是限制在圓周上，而是均勻地分布在信號(hào)平面上，是一種最小信號(hào)距離最大化原則的典型運(yùn)用，從而使得在同樣M值和信號(hào)功率條件下，具有比MPSK更高的抗干擾能力，因此采用64QAM來(lái)調(diào)整。通過(guò)比較在無(wú)噪聲時(shí)和加入高斯噪聲、瑞利噪聲和

16、萊斯噪聲時(shí)衰落信道的各種仿真圖來(lái)分析衰落信道的性能。</p><p>　　第2 章 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 64QAM通信系統(tǒng)基本組成</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器：隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，進(jìn)制數(shù)設(shè)為64。</p><p>　　信道編碼：選擇（7,4）碼。</p><p>　　調(diào)制：采用64QAM調(diào)制方

17、式。</p><p>　　信道：信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制以后，通過(guò)信道。信道選擇高斯加性白噪聲信道、萊斯衰落信道。設(shè)置不同的信道信噪比，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析不同信噪比情況下的系統(tǒng)性能。</p><p>　　解調(diào)：采用64QAM解調(diào)方式。</p><p>　　譯碼：根據(jù)信道編碼方式，選擇對(duì)應(yīng)的信道解碼方式。</p><p>　　性能分析：信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制、信道

18、、解調(diào)過(guò)程。在接收端，將得到的數(shù)據(jù)與原始信號(hào)源數(shù)據(jù)比較，得到在特定信噪比下的誤碼率。改變系統(tǒng)信噪比，從而得到系統(tǒng)的誤碼率曲線圖，并給出各關(guān)健點(diǎn)信號(hào)眼圖及星座圖以及功率譜圖。</p><p>　　2.2 64QAM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)</p><p>　　64QAM是一種在6MHZ 基帶帶寬內(nèi)正交調(diào)幅的X進(jìn)制的二維矢量數(shù)字調(diào)制技術(shù)（X=2，4，8，16），抑制的載波在離頻道低端大約3MHZ處

19、。據(jù)奈奎斯特理論，一個(gè)6MHZ的帶寬采用雙邊帶最大可以傳6Mbit/s的信號(hào)流，除去開(kāi)銷、升余弦滾降造成的波形延展等因素，大約只能傳5.4Mbit/s 的信號(hào)流。由于X2QAM調(diào)制方式中，信號(hào)流以log2X為一組分為兩路，每一路具有X 電平，每一路電平表示的信號(hào)量是log2X(Mbit/s)，所以兩路信號(hào)正交調(diào)制后，能傳的最大數(shù)字信號(hào)比特流為2×log2X×5.4=10.8log2X(Mbit/s)。</p&g

20、t;<p>　　64QAM通信系統(tǒng)性能指標(biāo)有 ：傳輸速率、誤碼率、適應(yīng)性、使用維修性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化程度和通信建立時(shí)間等。64QAM可以充分利用帶寬，并且抗噪聲能力強(qiáng)。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)主要通過(guò)研究64QAM誤碼率與信噪比的關(guān)系來(lái)衡量該調(diào)制和解調(diào)的性能。</p><p>　　2.3 64QAM的誤碼率性能</p><p>　　矩形QAM

21、信號(hào)星座最突出的優(yōu)點(diǎn)就是容易產(chǎn)生PAM信號(hào)可直接加到兩個(gè)正交載波相位上，此外它們還便于解調(diào)。</p><p>　　對(duì)于下的矩形信號(hào)星座圖（K為偶數(shù)），QAM信號(hào)星座圖與正交載波上的兩個(gè)PAM信號(hào)是等價(jià)的，這兩個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)上都有個(gè)信號(hào)點(diǎn)。因?yàn)橄辔徽环至可系男盘?hào)能被相干判決極好的分離，所以易于通過(guò)PAM的誤碼率確定QAM的誤碼率。</p><p>　　第3 章 64QAM調(diào)制解調(diào)原理&

22、lt;/p><p>　　3.1 MQAM調(diào)制</p><p>　　正交正交幅度調(diào)制QAM是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進(jìn)制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。</p><p>　　正交幅度調(diào)制（QAM）信號(hào)采用了兩個(gè)正交載波，每一個(gè)載波都被一個(gè)獨(dú)立的信息比特序列所調(diào)制。&

23、lt;/p><p>　　3.2 64MQAM調(diào)制及相干解調(diào)原理框圖</p><p>　　在發(fā)送端調(diào)制器中串/并變換使得信息速率為Rb的輸入二進(jìn)制信號(hào)分成兩個(gè)速率為Rb/2的二進(jìn)制信號(hào)，2/L電平轉(zhuǎn)換將每個(gè)速率為Rb/2的二進(jìn)制信號(hào)變?yōu)樗俾蕿镽b/（2lbL）的電平信號(hào)，然后分別與兩個(gè)正交載波相乘，再相加后即得MQAM信號(hào)。在接收端解調(diào)器中可以采用正交的相干解調(diào)方法。接受到的信號(hào)分兩路進(jìn)入兩個(gè)正

24、交的載波的相干解調(diào)器，再分別進(jìn)入判決器形成L進(jìn)制信號(hào)并輸出二進(jìn)制信號(hào)，最后經(jīng)并/串變換后得到基帶信號(hào)。</p><p>　　圖3.1 正交調(diào)制原理框圖</p><p>　　圖3.2 相干解調(diào)原理框圖</p><p>　　第4 章 （7，4）循環(huán)碼編碼和譯碼</p><p><b>　　4.1 循環(huán)碼概念</b>&l

25、t;/p><p>　　循環(huán)碼是線性分組碼中一個(gè)重要的分支。它的檢、糾錯(cuò)能力較強(qiáng)，編碼和譯碼設(shè)備并不復(fù)雜，而且性能較好，不僅能糾隨機(jī)錯(cuò)誤，也能糾突發(fā)錯(cuò)誤。循環(huán)碼是目前研究得最成熟的一類碼，并且有嚴(yán)密的代數(shù)理論基礎(chǔ)，故有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，這些性質(zhì)有助于按所要求的糾錯(cuò)能力系統(tǒng)地構(gòu)造這類碼，且易于實(shí)現(xiàn)，所以循環(huán)碼受到人們的高度重視，在FEC系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　圖4.1 某（

26、7，4）循環(huán)碼的全部碼組</p><p><b>　　4.2 生成多項(xiàng)式</b></p><p>　?。╪,k）循環(huán)碼碼組集合中（全“0”碼除外）冪次最低的多項(xiàng)式（n-k）階稱為生成多項(xiàng)式g(x)。它是能整除xn+1且常數(shù)項(xiàng)為1的多項(xiàng)式，具有唯一性。</p><p>　　假設(shè)信息碼多項(xiàng)式為m(x)，則對(duì)應(yīng)的循環(huán)碼多項(xiàng)式為 </p&

27、gt;<p>　　A(x)=m(x)g(x) (4-1)</p><p>　　式中，m(x)為次數(shù)不大于k-1的多項(xiàng)式，共有2k個(gè)（n,k）循環(huán)碼組?？疾閳D4.1，其中n-k=4階的多項(xiàng)式只有編號(hào)為2的碼組（0011101），所以表中所示（7，4）循環(huán)碼組的生成多項(xiàng)式g(x)=x4+x3+x2+1，并且該碼組集合中的任何碼多項(xiàng)式A(x)都可由信息位

28、乘以生成多項(xiàng)式得到</p><p>　　A(x)=(mk-1+mk-2+…+m1+m0)g(x)mod(xn+1) (4-2)</p><p>　　式中，(mk-1mk-2…m1m0)為信息碼元。</p><p>　　4.3 循環(huán)碼的編碼及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　設(shè)漢明碼（n,k）中k=4，為了糾正一位錯(cuò)碼，由式（

29、1）可知，要求監(jiān)督位數(shù)r≥3。若取r=3,則n=k+r=7。我們用來(lái)表示這7個(gè)碼元，用的值表示3個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子，則的值與錯(cuò)誤碼元位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表1所列。</p><p>　　表1 校正子和錯(cuò)碼位置的關(guān)系</p><p>　　利用生成多項(xiàng)式g(x)實(shí)現(xiàn)編碼：</p><p>　　如上所述，一但循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)確定時(shí)，碼就完全確定了?，F(xiàn)在討論

30、生成多項(xiàng)式g(x)給定以后，如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)碼的編碼問(wèn)題。</p><p>　　若已知 </p><p><b>　　(4-11)</b></p><p><b>　　并設(shè)信息元多項(xiàng)式 </b></p><p><b>　　(4-12)</b></p>

31、;<p>　　要編碼成系統(tǒng)循環(huán)碼形式，即碼字的最左邊k位是信息元，其余n-k位是校驗(yàn)元，則要用乘以m(x)，再加上校驗(yàn)元多項(xiàng)式r(x),這樣得到的碼字多項(xiàng)式c(x)為</p><p><b>　　(4-13)</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　由于循環(huán)碼屬于線性分組碼C(x

32、)一定是g(x)的倍式，即有</p><p><b>　　(4-14)</b></p><p><b>　　(4-15)</b></p><p>　　注意到g(x)為n-k次多項(xiàng)式，而r(x)最多為n-k-1次多項(xiàng)式，必有</p><p><b>　　(4-16)</b><

33、;/p><p>　　即r(x)必是xn-km(x)除以g(x)的余式。</p><p>　　上述過(guò)程指出了系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼方法：首先將信息元多項(xiàng)式m(x)乘以xn-k成為xn-km(x)，然后將xn-km(x)除以生成多項(xiàng)式g(x)得到余式r(x)，該余式就是校驗(yàn)元多項(xiàng)式，從而得到式（4-5）所示的碼字多項(xiàng)式</p><p>　　綜上所述，系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼問(wèn)題，可以歸結(jié)

34、為兩個(gè)多項(xiàng)式的除法運(yùn)算，即將xn-km(x)除以生成多項(xiàng)式g(x)得到余式r(x)的運(yùn)算。</p><p>　　首先根據(jù)給定的(n,k)值來(lái)選定生成多項(xiàng)式g(x)。即從(xn+1)的因子中選定一個(gè)(n-k)次多項(xiàng)式作為g(x)。所有多項(xiàng)式T(x)都能被g(x)整除。根據(jù)這條原則可以對(duì)給定的信息位進(jìn)行編碼。設(shè)m(x)為信息碼多項(xiàng)式，其次數(shù)小于k。用xn-k 乘m(x)，得到的xn-k m(x)次數(shù)必定小于n。用g(

35、x)除xn-k m(x)，得到余式r(x)，r(x)的次數(shù)必定小于g(x)的次數(shù)，即小于(n-k)。將此余式r(x)加在信息位后作為監(jiān)督為，即將r(x)和xn-k m(x)相加，得到的多項(xiàng)式必定是一個(gè)碼多項(xiàng)式。</p><p>　　(7,4)碼編碼過(guò)程演示：</p><p>　　(1)確定g(x)。</p><p>　　由x7+1=(x+1)(x3+x2+1)(x3

36、+x+1)所以g(x)= x3+x2+1或g(x)= x3+x+1；這里選擇g(x)= x3+x2+1</p><p>　　(2)用xn-k 乘m(x)，該運(yùn)算實(shí)際上是在信息碼后附加上(n-k)個(gè)“0”，例如，信息碼為1100，它寫成多項(xiàng)式為m(x)=x3+x2。當(dāng)n-k=7-4=3時(shí)，xn-k m(x)=x6+x5 </p><p>　　它表示碼組1100000。</p>

37、<p>　　(3)用g(x)除xn-k m(x)，得到商Q(x)和余式r(x)即[xn-k m(x)]/[ g(x)]= Q(x)+r(x)/ g(x)</p><p>　　例如[xn-k m(x)]/[ g(x)]=(x6+x5)/(x3+x2+1)=(x3+1)+(x2+1)/(x3+x2+1)</p><p>　　上式是用碼多項(xiàng)式表示的運(yùn)算。它和下式等效：</p>

38、;<p>　　1100000/1101=1001+101/1101</p><p>　　(4)編出碼組為T(x)= xn-k m(x)+ r(x)即T(x)= 1100000+101=1100101</p><p>　　由以上方法可以算出(7,4)碼表：</p><p>　　圖4.3 (7,4)碼表</p><p>　　4.4

39、 循環(huán)碼的譯碼及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　設(shè)發(fā)送的碼字為C(x),接收到的碼字為R(x),如果C(x)= R(x)，則說(shuō)明收到的碼字正確；如果C(x)≠R(x)，則說(shuō)明收到的碼字出現(xiàn)錯(cuò)誤，則有：</p><p><b>　　(4-17)</b></p><p>　　== (4-18)因?yàn)镃(x)是由g(x)生成的

40、,故C(x)必能為g(x)除盡，顯然R(x)與E(x)同余式（R(x)≡ E(x)mod g(x)）,以g(x)除E(x)所得余式稱為伴隨式S(x)。 </p><p>　　由于g(x)的次數(shù)為n-k次，g(x)除E(x)后得到余式（即伴隨式S(x)）的次數(shù)為n-k-1次，故S(x)共有個(gè)表達(dá)式，每個(gè)可能的表達(dá)式對(duì)應(yīng)一個(gè)錯(cuò)誤格式，可以知道（7，4）循環(huán)碼的S(x)共有=8個(gè)表達(dá)式，可以根據(jù)錯(cuò)誤圖樣表來(lái)糾正（7，4

41、）循環(huán)碼的一位錯(cuò)誤。</p><p>　　綜上所述循環(huán)碼的譯碼可按以下三個(gè)步驟進(jìn)行：</p><p>　　1.接收到的y(x)計(jì)算伴隨式式s(x);</p><p>　　2.根據(jù)伴隨式s(x)找到對(duì)應(yīng)的估值錯(cuò)誤圖樣(x);</p><p>　　3.計(jì)算=y(x)+(x),得到估值碼字(x)。若(x)=c(x),則譯碼正確，否則，若(x)≠c(

42、x),則譯碼錯(cuò)誤。</p><p>　　由上述方法可計(jì)算出（7,4）碼譯碼碼表：</p><p>　　圖4.4 （7,4）碼譯碼表</p><p>　　第5 章 SIMULINK與通信仿真</p><p>　　仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具，它通過(guò)仿真模型的仿真結(jié)果來(lái)推斷原系統(tǒng)的性能，從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。仿真是科學(xué)研

43、究和工程建設(shè)中不可缺少的方法。</p><p>　　實(shí)際的通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)作出的任何改變都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。而Simulink作為Matlab提供的用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的工具包，提供了仿真所需的信源編碼、糾錯(cuò)編碼、信道、調(diào)制解調(diào)以及其它所用的全部庫(kù)函數(shù)和模塊。可見(jiàn)，不管對(duì)任何復(fù)雜的通信系統(tǒng)，用Simulink對(duì)其仿真都是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。</p&g

44、t;<p>　　5.1 SIMULINK簡(jiǎn)介</p><p>　　Simulink是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLAB語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建。所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及

45、模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　使用Simulink來(lái)建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，將是一件非常輕松的事情。它提供的圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)拖動(dòng)的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼。利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)的建模仿真，其最大的優(yōu)點(diǎn)是易學(xué)、易用，并能依托MATLAB提供的豐富的仿真資源。</p><p>　　Simulink具有

46、以下功能：交互式、圖形化的建模環(huán)境：Simulink提供了豐富的模塊庫(kù)以幫助用戶快速地建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型。建模時(shí)只需使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫(kù)中的系統(tǒng)模塊并將它們連接起來(lái)；交互式的仿真環(huán)境：Simulink框圖提供了交互性很強(qiáng)的仿真環(huán)境，既可以通過(guò)下拉菜單執(zhí)行仿真，也可以通過(guò)命令行進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工作非常方便，而命令行方式對(duì)于運(yùn)行一大類仿真如蒙特卡羅仿真非常有用；專用模塊庫(kù)(Blocksets)：作為Simulink建模系統(tǒng)的補(bǔ)充，

47、MathWorks公司還開(kāi)發(fā)了專用功能塊程序包，如DSP Blockset和Communication Blockset等。通過(guò)使用這些程序包用戶可以迅速地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真與分析。更重要的是用戶還可以對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行代碼生成，并將生成的代碼下載到不同的目標(biāo)機(jī)上；提供了仿真庫(kù)的擴(kuò)充和定制機(jī)制：Simulink的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)允許用戶擴(kuò)展仿真環(huán)境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代碼生成自定義模塊庫(kù)，并擁有自己的圖標(biāo)和界面。因此用戶

48、可以將使用FORTRAN或C編寫的代碼鏈接進(jìn)來(lái)，或者購(gòu)買使用第三方開(kāi)發(fā)提供的模塊庫(kù)進(jìn)行更高級(jí)的系統(tǒng)設(shè)</p><p>　　5.2 SIMULINK操作</p><p>　　1.在MATLAB命令窗口（Command Window）中輸入simulink，結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。也可以通過(guò)

49、MATLAB主窗口的快捷按鈕來(lái)打開(kāi)Simulink Library Browser窗口。</p><p>　　圖5.1 simulink庫(kù)瀏覽器</p><p>　　2.點(diǎn)擊Source字庫(kù)前的“+”號(hào)（或雙擊字庫(kù)名），便可以得到各種信源模塊。</p><p>　　圖5.2 信源子庫(kù)的模塊</p><p>　　3）點(diǎn)擊“新建”圖標(biāo)，打開(kāi)一個(gè)

50、名為untitled的空白模型窗口。</p><p>　　圖5.3 SIMULINK的新建模型窗口</p><p>　　4）用鼠標(biāo)指向所需的信號(hào)源（如階躍信號(hào)Step）,按下鼠標(biāo)左鍵，把它拖至untitled窗，就生成一個(gè)階躍信號(hào)的復(fù)制品。</p><p>　　圖5.4 模型創(chuàng)建中的模型窗口</p><p>　　5）采用上述方法，將信宿庫(kù)Si

51、nk中的示波器scope拷貝到模型窗口，把鼠標(biāo)指向信源右側(cè)的輸出端，當(dāng)光標(biāo)變成十字符時(shí)，按住鼠標(biāo)任意鍵，移向示波器的輸入端，就完成了兩個(gè)模塊間的信號(hào)連接。</p><p>　　圖5.4 創(chuàng)建模型完畢中的模型窗口</p><p>　　6）進(jìn)行仿真，雙擊示波器，打開(kāi)示波器顯示屏，如圖1-7。點(diǎn)擊模型窗口中的“仿真啟動(dòng)”圖標(biāo)或點(diǎn)擊simulink菜單下的start,仿真就開(kāi)始了，就可以觀測(cè)到階躍

52、信號(hào)的波形了。</p><p>　　圖5.5 仿真結(jié)果波形</p><p>　　第6 章 SIMULINK對(duì)64QAM的仿真</p><p>　　6.1 SIMULINK對(duì)主要模塊及參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　6.1.1信號(hào)源</b></p><p>　　圖6.1 信號(hào)源仿真模塊圖

53、</p><p><b>　　其參數(shù)如圖6.2</b></p><p>　　圖6.2 電源模塊參數(shù)</p><p>　　6.1.2基帶信號(hào)處理</p><p>　　輸出端漢明編碼和輸入端漢明編碼分別如圖6.3，圖6.4。</p><p>　　圖6..3 輸出端漢明仿真模塊圖

54、 圖6.4輸入端漢明仿真模塊圖</p><p>　　其中輸入端漢明編碼和輸出端漢明編碼參數(shù)分別如圖6.5，圖6.6。</p><p>　　圖6.5 輸入端漢明編碼參數(shù)</p><p>　　圖6.6 輸出端漢明編碼參數(shù)</p><p>　　6.1.3調(diào)制/解調(diào)</p><p>　　調(diào)制/解調(diào)仿真模塊

55、如圖6.7所示。</p><p><b>　　調(diào)制</b></p><p>　　圖6.7 調(diào)制、解調(diào)仿真模塊圖</p><p><b>　　其參數(shù)如下：</b></p><p>　　6.1.4 其他模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　顯示儀器的主要參數(shù)設(shè)置如下所示：</p

56、><p>　　圖6.9 顯示儀器仿真參數(shù)</p><p>　　誤碼率計(jì)算器及顯示器參數(shù)設(shè)置如圖6.10、圖6.11所示：</p><p>　　6.1.5 信噪比--誤碼曲線實(shí)現(xiàn)程序如下。</p><p>　　x=0:0.9:9; </p><p><b>　　y=x; </b></p&

57、gt;<p>　　BitRate=10000;</p><p>　　SimulationTime=10; </p><p>　　for i=1:length(x)</p><p>　　SNR=x(i); </p><p>　　sim('liu'); </p><p>　　y(i)=mean

58、(output); </p><p><b>　　end</b></p><p>　　markerchoice='*';</p><p>　　plotsym=[markerchoice '-'];semilogy(x,y(:),plotsym);</p><p>　　title('

59、64QAM誤碼率');xlabel('SNR');</p><p>　　ylabel('Error Rate'); </p><p>　　6.2 64QAM通信系統(tǒng)的仿真圖和結(jié)果分析</p><p>　　無(wú)噪聲時(shí)系統(tǒng)的仿真框圖如圖6.12所示。</p><p>　　圖6.12 無(wú)噪聲時(shí)的系統(tǒng)仿真框圖

60、</p><p>　　無(wú)噪聲時(shí)通信系統(tǒng)的星座圖如圖6.13所示，無(wú)噪聲時(shí)通信系統(tǒng)的頻譜圖如圖6.14所示，無(wú)噪聲時(shí)通信系統(tǒng)的眼圖如圖6.15所示，無(wú)噪聲時(shí)通信系統(tǒng)的信噪比-功率譜曲線如圖6.16所示。</p><p>　　圖6.13 無(wú)噪聲時(shí)的星座圖</p><p>　　圖6.15 無(wú)噪聲時(shí)的眼圖</p><p>　　圖6.16 無(wú)噪聲時(shí)的

61、信噪比-功率譜曲線</p><p>　　6.3 加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化分析</p><p>　　6.3.1加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)的仿真</p><p>　　圖6.18 加入高斯噪聲瑞利噪聲和萊斯時(shí)的系統(tǒng)仿真框圖</p><p>　　加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)的星座圖如圖6.19所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系

62、統(tǒng)的頻譜圖如圖6.20所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)的信噪比-功率譜曲線如圖6.21所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)的眼圖如圖6.22所示。</p><p>　　圖6.19 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)的星座圖</p><p>　　圖6.20 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)時(shí)的頻譜圖</p><p>　　圖6.22 加

63、入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時(shí)通信系統(tǒng)的眼</p><p><b>　　6.3.2結(jié)果分析</b></p><p>　　從Simulink仿真來(lái)看，在加入高斯白噪聲、瑞利噪聲和萊斯與還未加入噪聲、干擾前的星座圖、眼圖、功率譜和誤碼率曲線相比都造成了明顯的影響——星座圖發(fā)生偏移、眼圖變得模糊、誤碼的可能性也大大增加。加入高斯白噪聲、瑞利噪聲和萊斯后，系統(tǒng)誤碼率明顯增高。為

64、了滿足通信要求，需要調(diào)試系統(tǒng)使得誤碼率趨近于0以便達(dá)到更好的通信效果。</p><p>　　6.3.3 不足與展望</p><p>　　在本文所涉及的設(shè)計(jì)仿真工作存在一些不完善的地方，需要進(jìn)行改進(jìn)，完善，主要包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　Matlab/Simulink軟件雖然功能齊全，但不適用于對(duì)復(fù)雜通信系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在仿真速度緩慢，對(duì)于一些通

65、信專用模塊并沒(méi)有提供，使得設(shè)計(jì)模型的方式不夠靈活。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在解調(diào)輸出波形與輸入信號(hào)波形有較長(zhǎng)時(shí)延，這對(duì)于通信的實(shí)時(shí)性是不利的。需要進(jìn)行改進(jìn)模型，減小時(shí)延。</p><p>　　由于時(shí)間的原因，本次仿真并沒(méi)有做載波恢復(fù)，希望自己在以后的學(xué)習(xí)實(shí)踐中可以彌補(bǔ)這一遺憾。</p><p>　　第7 章 總結(jié)與致謝</p><p&

66、gt;　　本次的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是64QAM通信系統(tǒng)性能的分析與MATLAB仿真。通過(guò)使用MATLAB7.0仿真軟件為這次課題的設(shè)計(jì)、運(yùn)算、仿真提供了很大的方便。為了對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行有效、直觀的分析，我們采用的是先設(shè)計(jì)出理想環(huán)境下的64QAM通信系統(tǒng)，再不斷地對(duì)其加入高斯噪聲、瑞利噪聲、萊斯噪聲及干擾，然后分別通過(guò)程序模擬出每種情況下系統(tǒng)的誤碼率、信噪比以及對(duì)星座圖、眼圖、功率譜圖的影響。</p><p>　　64QA

67、M傳輸速率很高，但是對(duì)干擾信號(hào)很敏感，對(duì)傳輸條件要求比較苛刻，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試中還是遇到了一些困難。即便如此，通過(guò)我們集體上網(wǎng)查資料、去圖書館借書翻閱以及老師的指導(dǎo)，還是如期完成了本次課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我得到了大量的鍛煉并受益匪淺，不但提高了自身對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，同時(shí)還鍛煉了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。我想，這些不論是對(duì)我讀書階段的學(xué)習(xí)甚至是以后參加工作都是有很大幫助。通過(guò)這次課程

68、設(shè)計(jì)，我更牢固地掌握了有關(guān)MQAM調(diào)制與解調(diào)的理論知識(shí)，并簡(jiǎn)單了解了系統(tǒng)仿真建模的基本步驟，同時(shí)還加深了我對(duì)Matlab/Simulink軟件的理解與應(yīng)用。</p><p>　　最后，還要感謝我的同學(xué)對(duì)我的幫助，在他們的幫助與關(guān)心下，我順利地完成了此次課程設(shè)計(jì)，同時(shí)感謝老師的批評(píng)指正和耐心指導(dǎo)。再次感謝所有關(guān)心、幫助我的老師、同學(xué)和朋友們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&

69、lt;/b></p><p>　　[1] 樊昌信 等，《通信原理》 國(guó)防工業(yè)出版社 2001年</p><p>　　[2] 張輝 等，《現(xiàn)代通信原理與技術(shù)》 西安電子科技大學(xué)出版社 2002年 </p><p>　　[3] 曹志剛 等，《現(xiàn)代通信原理》 淸華大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 達(dá)新宇 等，《通信原理教程》 北

70、京郵電大學(xué)出版社 2005年</p><p>　　[5] 李賀冰 等，《Simulink通信仿真教程》 國(guó)防工業(yè)出版社 2006年</p><p>　　[6] 李妍 等，《MATLAB 通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)》 國(guó)防工業(yè)出版社 2005年</p><p>　　[7] 李建新 等，《現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真——MATLAB通信工具箱》 西安電子科技大學(xué)出版社 2000

71、年</p><p>　　[8] 賈秋玲 等，《MTLAB7．X/Simulink/Stateflow系統(tǒng)仿真、分析與設(shè)計(jì)》 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2006年</p><p>　　[9] 樓天順 等，《MATLAB 5.X程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》 西安電子科技大學(xué)出版社 2000年</p><p>　　[10]劉雪勇編著。《詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真