6 实现仿真功能的MATLAB代码段的编写
6.1 通信系统模型与仿真模型
通信是指消息传递的全过程,即信息的传输与交换。通信的目的在于传递信息,完成信息传递所需要的全部设备和传输媒介的总和称为通信系统。如果信道中传输的是模拟信号,所对应的通信系统为模拟通信系统,如果信道中传输的是数字信号,所对应的通信系统为数字通信系统。
最简单的通信系统模型由信源、信道和信宿三个基本部分组成,同时在信道中还存在着干扰,模型[4]如下图 6 1:
图 6 1 简单通信系统模型
实际的通信系统要比上图中的简单通信系统模型复杂得多,点对点通信系统的一般模型如图 6 2,它反映了通信系统的共性,由于数字化时代的到来,已经不再纯粹的采用单一的模拟信号进行传输,而是把模拟信号转换成数字信号,通过编码和解码的手段使原始模拟信号变成适合信道传输的数字信号,在数字信号到达接收端后再对其还原,恢复成原来的模拟电信号[3]。
数字通信与模拟通信相比具有明显的优点:首先抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加噪声很难分离,噪声会随着信号被传输,严重影响通信质量。数字通信中的信息包含在以0,1表示的序列脉冲中,只要噪声绝对值不超过某一门限值,接收端就可以判别脉冲的有、无和误差与否,以保证通信的可靠性。其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再生中继方式,能够消除噪声,再生的数字信号和原来的数字信号一样,可继续传输下去,这样通信质量便不受距离的影响,可高质量地进行远距离通信。此外,它还具有适应各种通信业务的要求(如电话,电报,图像,数据等),便于实现统一的综合业务数字网,便于采用大规模集成电路,便于实现加密处理,便于实现通信网的计算机管理等优点。
图 6 2 现代数字通信系统的一般模型
综合数字通信的优点,下图给出了一般数字通信系统的模型并介绍了个部分的具体作用:
●信源:其作用是把各种可能的消息转换成原始电信号,即非电/电转换。
●发送设备:用于将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输信
号,其变换过程包括编码和调制,其基本功能是将信源和信道匹配。
●信道:是信号传输的通道,即传输媒介,分为有线信道和无线信道
类。信道为信号提供了通道,同时也对信号产生各种干扰和噪声。
噪声源:指信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示,它将影响通信质量。
接收设备:它的功能与发送设备相反,它能从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信号。
信宿:其作用是将复原的原始电信号转换成消息,即电/非电转换。
●信道编码器:将信源的输出变换为数字信息序列,信源编码的目的通常是为了降低信源输出中的多余度,减少每个消息、字符所需的平均码元数,从而提供信息传输或存储的有效性。
●信道编码器:对信源编码器的输出进行变换,用增加多余度的方法提高对信道干扰的抗击能力。
●解调器:将从信道中传送过来的信号波形还原为调制以前的数字序列。
●信道译码器:与信源编码器作用相反,它把经过信道译码器核对后的信息序列转换为适合收信者接收的消息形式。
通信的任务是快速、准确的传递信息,从消息的传输方面来说,通信的有效性和可靠性是通信系统最主要的性能标准。有效性是指在给定信道内所传输的信息内容的多少,主要指消息传输的“速度”问题;可靠性是指接收信息的准确程度,主要指消息传输的“质量”问题,这两者是相互矛盾而又是相互联系的。衡量数字通信系统的有效性的主要性能指标是传输速率、频带利用率;可靠性指标主要是差错率。
6.2 仿真原理
MATLAB提供了丰富的函数用于实现通信仿真,故本文以双边带抑制载波调制解调器的仿真为例介绍相应的仿真原理和仿真过程。
幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。双边带抑制载波振幅调制采用正弦波的原始信号m(t)进行处理:
(1)
其中y(t)表示调制后的信号, 为载波频率,是初始相位,双边带抑制载波振幅调制解调器为同步解调器,即由乘法器和低通滤波器组成,原理图如图 6 3:
图 6 3 原理图
假设m(t)频谱为M(),则经过调制后其频谱S()会线性搬移到c处。
(2)
通过调用MATLAB的函数,按照顺序依次执行,可以实现数据流的仿真分析。
6.3 仿真实现过程
在MATLAB中只需编写相应的代码,即可实现所给题目的仿真实验,得出相应的仿真结果。此处,仍以抑制双边带调幅为例,给出其MATLAB实现程序如下:(脚本文件dsbmod.m)
%.抑制双边代调制
clear
echo on
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