第八講數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真

1、 實(shí)際的通信系統(tǒng)需要完成從信源到信宿的全部實(shí)際的通信系統(tǒng)需要完成從信源到信宿的全部功能，如果對(duì)這個(gè)系統(tǒng)做任何改動(dòng)都可能影響整個(gè)功能，如果對(duì)這個(gè)系統(tǒng)做任何改動(dòng)都可能影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。因此，在對(duì)原通信系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。因此，在對(duì)原通信系統(tǒng)進(jìn)行修改時(shí)，需要進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量修改時(shí)，需要進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，在選擇合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，方案的可行性，在選擇合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。Communications Blockset（工具箱）：（工具箱）： 信源決定通信系統(tǒng)的信號(hào)類型，不同信源構(gòu)成不信源決定通信

2、系統(tǒng)的信號(hào)類型，不同信源構(gòu)成不同的系統(tǒng)。同的系統(tǒng)。信源的分類：信源的分類：v 根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)，可分為數(shù)字信號(hào)源和模擬信號(hào)源；根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)，可分為數(shù)字信號(hào)源和模擬信號(hào)源；根據(jù)信號(hào)是否周期出現(xiàn)，信源信號(hào)可分為周期信號(hào)源和根據(jù)信號(hào)是否周期出現(xiàn)，信源信號(hào)可分為周期信號(hào)源和非周期信號(hào)源。非周期信號(hào)源。下面針對(duì)下面針對(duì)Matlab中的幾種主要的信源進(jìn)行討論。中的幾種主要的信源進(jìn)行討論。8.2.1 鋸齒波信號(hào)鋸齒波信號(hào)周期信號(hào)：周期信號(hào)：指每隔固定的時(shí)間間隔指每隔固定的時(shí)間間隔T，周而復(fù)始重現(xiàn)的信，周而復(fù)始重現(xiàn)的信號(hào)，可表示為：號(hào)，可表示為：x（t）= x（t+nT）。）。鋸齒波信號(hào)由鋸齒波信號(hào)由Repe

3、ating Sequence（重復(fù)序列）模塊（重復(fù)序列）模塊產(chǎn)生。產(chǎn)生。使用模塊的兩個(gè)參數(shù)使用模塊的兩個(gè)參數(shù)Time values和和Out values，可以得到任意的鋸齒波波形。，可以得到任意的鋸齒波波形。鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖是連續(xù)時(shí)間是連續(xù)時(shí)間Source blocks，采樣周期為，采樣周期為0，產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)。產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)。鋸齒波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖鋸齒波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖舉例說明舉例說明8.2.2 方波信號(hào)方波信號(hào)方波信號(hào)由方波信號(hào)由Signal Generator（信號(hào)發(fā)生器）產(chǎn)生，信（信號(hào)發(fā)生器）產(chǎn)生，信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生三種不同的波形：正

4、弦波、方波和鋸齒號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生三種不同的波形：正弦波、方波和鋸齒波。波。方波信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖方波信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖與零階采樣保持電路與零階采樣保持電路的采樣時(shí)間參數(shù)設(shè)定的采樣時(shí)間參數(shù)設(shè)定相同。相同。方波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖方波信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖舉例說明舉例說明思考題：由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)進(jìn)行仿真。思考題：由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)進(jìn)行仿真。8.2.3 脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)由脈沖信號(hào)由Bernoulli Binary Generator（伯努利二進(jìn)制（伯努利二進(jìn)制發(fā)生器）產(chǎn)生。發(fā)生器）產(chǎn)生。產(chǎn)生一個(gè)采樣周期為產(chǎn)生一個(gè)采樣周期為30的隨機(jī)方波信號(hào)。的隨機(jī)方波信號(hào)。上升沿模塊提取方波上

5、升沿模塊提取方波信號(hào)的上升沿。信號(hào)的上升沿。零階采樣保持電路的零階采樣保持電路的采樣時(shí)間決定了輸出采樣時(shí)間決定了輸出脈沖的脈寬。脈沖的脈寬。對(duì)基于采樣的輸出信號(hào)，表示對(duì)基于采樣的輸出信號(hào)，表示向量元素的周期；對(duì)于基于幀向量元素的周期；對(duì)于基于幀的矩陣，表示的周期。的矩陣，表示的周期。關(guān)系操作符模塊對(duì)它關(guān)系操作符模塊對(duì)它的兩個(gè)輸入實(shí)現(xiàn)各種的兩個(gè)輸入實(shí)現(xiàn)各種指定的比較。指定的比較。存儲(chǔ)器模塊：將上一存儲(chǔ)器模塊：將上一仿真時(shí)間步的輸入轉(zhuǎn)仿真時(shí)間步的輸入轉(zhuǎn)換為當(dāng)前的輸出，等換為當(dāng)前的輸出，等效于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行效于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分和采樣保持。積分和采樣保持。輸出脈沖的脈寬為輸出脈沖的脈寬為15，由采樣

6、保持電路的取由采樣保持電路的取樣時(shí)間決定。樣時(shí)間決定。8.2.4 掃頻信號(hào)掃頻信號(hào)由由Chirp Signal（掃頻信號(hào)）模塊（掃頻信號(hào)）模塊產(chǎn)生一個(gè)正弦信產(chǎn)生一個(gè)正弦信號(hào)，其頻率隨著時(shí)間的變化而線性增長(zhǎng)。號(hào)，其頻率隨著時(shí)間的變化而線性增長(zhǎng)。例：掃頻信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖例：掃頻信號(hào)產(chǎn)生的仿真框圖初始頻率，默認(rèn)值為初始頻率，默認(rèn)值為0.1Hz。目標(biāo)時(shí)間：信號(hào)頻率達(dá)到目標(biāo)時(shí)間：信號(hào)頻率達(dá)到Frequency at target time的時(shí)間，的時(shí)間，在次之后頻率會(huì)按同樣的速率在次之后頻率會(huì)按同樣的速率連續(xù)變化，默認(rèn)值連續(xù)變化，默認(rèn)值100。在目標(biāo)時(shí)間時(shí)信號(hào)達(dá)到的頻率，在目標(biāo)時(shí)間時(shí)信號(hào)達(dá)到的頻率，默

7、認(rèn)值為默認(rèn)值為1。這三個(gè)參數(shù)決定了模塊的輸出，可以是標(biāo)量或陣列，所有這三個(gè)參數(shù)決定了模塊的輸出，可以是標(biāo)量或陣列，所有陣列參數(shù)必須有相同的維數(shù)。陣列參數(shù)必須有相同的維數(shù)。掃頻信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖掃頻信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖思考題：思考題： 掃頻信號(hào)仿真時(shí)，若設(shè)置信號(hào)源初始頻率掃頻信號(hào)仿真時(shí)，若設(shè)置信號(hào)源初始頻率0.1Hz，目標(biāo)時(shí)間目標(biāo)時(shí)間100秒，目標(biāo)時(shí)間信號(hào)頻率為秒，目標(biāo)時(shí)間信號(hào)頻率為100Hz，仿真運(yùn)，仿真運(yùn)行起始時(shí)間行起始時(shí)間0s，結(jié)束時(shí)間，結(jié)束時(shí)間10s（100s），頻譜儀設(shè)置正），頻譜儀設(shè)置正確，那么在實(shí)驗(yàn)過程中，能觀測(cè)到的最高頻率是多少？確，那么在實(shí)驗(yàn)過程中，能觀測(cè)到的最高頻率是多少？

8、8.2.5 壓控振蕩器壓控振蕩器 壓控振蕩器（壓控振蕩器（VCO）：輸出信號(hào)的頻率隨輸入信）：輸出信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化的設(shè)備。號(hào)幅度的變化而變化的設(shè)備。工作原理：工作原理：0( )cos(22( )tcccy tAf tkud可以看出：輸出信號(hào)可以看出：輸出信號(hào)y（t）的頻率取決于輸入信號(hào)電壓）的頻率取決于輸入信號(hào)電壓u（t）的大小，因此稱為壓控振蕩器。）的大小，因此稱為壓控振蕩器。 影響影響VCO的參數(shù)還有信號(hào)幅度的參數(shù)還有信號(hào)幅度Ac、中心振蕩頻率、中心振蕩頻率fc、輸入信號(hào)靈敏度、輸入信號(hào)靈敏度kc、初始相位、初始相位。（5.1）對(duì)式對(duì)式5.1進(jìn)行變換，取輸出相角進(jìn)行變換

9、，取輸出相角為為022( ) ( )tccf tkud 對(duì)輸出信號(hào)的相角對(duì)輸出信號(hào)的相角微分，得到輸出信號(hào)角頻率微分，得到輸出信號(hào)角頻率和頻率和頻率f分別為：分別為：22( )/2( )ccccfk u tffk u t可以看出：可以看出：VCO輸出信號(hào)的頻率輸出信號(hào)的頻率f與輸入信號(hào)幅度與輸入信號(hào)幅度u（t）成正比。成正比。 因此，通過因此，通過改變輸入信號(hào)的幅度大小改變輸入信號(hào)的幅度大小就可以準(zhǔn)確地就可以準(zhǔn)確地控制輸出信號(hào)的頻率?？刂戚敵鲂盘?hào)的頻率。例：做一個(gè)壓控振蕩器的仿真。其中，例：做一個(gè)壓控振蕩器的仿真。其中，fc30kHz，kc10kHz/V，u（t）0.2V，VCO的振蕩頻率為的

10、振蕩頻率為32kHz。輸出信號(hào)的幅度。輸出信號(hào)的幅度。輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為0時(shí)，振時(shí)，振蕩器的輸入頻率。蕩器的輸入頻率。輸入信號(hào)靈敏度：輸入信號(hào)靈敏度：決定了輸入電壓與決定了輸入電壓與輸出電壓信號(hào)頻率輸出電壓信號(hào)頻率和振蕩頻率差的比和振蕩頻率差的比例。例。( )ccffku t壓控振蕩器輸出信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖壓控振蕩器輸出信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖U（t）0.2Vf32kHzU（t）2Vf50kHz 如何將信源輸出的信息在接受端的信宿處精確或近如何將信源輸出的信息在接受端的信宿處精確或近似地復(fù)制出來，是通信系統(tǒng)需要解決的根本問題。似地復(fù)制出來，是通信系統(tǒng)需要解決的根本問題。什么是信源編碼？什么是信

11、源編碼？ 信源編碼利用信源的統(tǒng)計(jì)特性，解除信源的相關(guān)信源編碼利用信源的統(tǒng)計(jì)特性，解除信源的相關(guān)性，去掉信源的冗余信息，從而達(dá)到壓縮信源的信息率，性，去掉信源的冗余信息，從而達(dá)到壓縮信源的信息率，提高通信系統(tǒng)的有效性。提高通信系統(tǒng)的有效性。 因此，信源編碼是產(chǎn)生信源有效數(shù)據(jù)的源頭。因此，信源編碼是產(chǎn)生信源有效數(shù)據(jù)的源頭。 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)而言，在傳輸中既可采用模擬調(diào)制，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)而言，在傳輸中既可采用模擬調(diào)制，也可采用數(shù)字調(diào)制。也可采用數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制：模擬調(diào)制：直接對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行幅度或頻率調(diào)制，實(shí)直接對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行幅度或頻率調(diào)制，實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單?，F(xiàn)簡(jiǎn)單。數(shù)字調(diào)制：數(shù)字調(diào)制：語(yǔ)音信號(hào)先通過量化編碼器，把

12、連續(xù)的語(yǔ)語(yǔ)音信號(hào)先通過量化編碼器，把連續(xù)的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。接受端通過相反的變換過程，由量化解碼器把數(shù)制。接受端通過相反的變換過程，由量化解碼器把數(shù)字序列還原成語(yǔ)音信號(hào)。字序列還原成語(yǔ)音信號(hào)。本節(jié)將通過仿真演示如何進(jìn)行信號(hào)的模本節(jié)將通過仿真演示如何進(jìn)行信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)轉(zhuǎn)換。8.3.1 取樣及取樣定律取樣及取樣定律 在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)，首先進(jìn)行模在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)，首先進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換。換。 發(fā)送端先將模擬信號(hào)取樣，轉(zhuǎn)換為離散的取樣值，發(fā)送端先將模擬信號(hào)取樣，轉(zhuǎn)換為離散的取樣值，再將取樣值量

13、化為有限的量化值，并經(jīng)過編碼變換成數(shù)再將取樣值量化為有限的量化值，并經(jīng)過編碼變換成數(shù)字信號(hào)，用數(shù)字通信方式傳輸。接收端把接收的數(shù)字信字信號(hào)，用數(shù)字通信方式傳輸。接收端把接收的數(shù)字信號(hào)恢復(fù)成模擬信號(hào)。號(hào)恢復(fù)成模擬信號(hào)。 采樣頻率越高，量化級(jí)越多，越能表現(xiàn)信號(hào)的細(xì)采樣頻率越高，量化級(jí)越多，越能表現(xiàn)信號(hào)的細(xì)節(jié)。節(jié)。例例1：模擬信號(hào)取樣轉(zhuǎn)換為離散樣值信號(hào)的仿真。將一：模擬信號(hào)取樣轉(zhuǎn)換為離散樣值信號(hào)的仿真。將一個(gè)正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)。個(gè)正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)。脈沖信號(hào)發(fā)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生采生器產(chǎn)生采樣脈沖序列。樣脈沖序列。取樣定律：取樣定律：對(duì)某一帶寬有限的時(shí)間連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)某一帶寬有限的時(shí)間連

14、續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，若采樣頻率達(dá)到兩倍以上的信號(hào)最高工作頻率，則根據(jù)若采樣頻率達(dá)到兩倍以上的信號(hào)最高工作頻率，則根據(jù)這些抽樣值可以還原出原始信號(hào)。這些抽樣值可以還原出原始信號(hào)。注意示波器采注意示波器采樣時(shí)間的設(shè)置。樣時(shí)間的設(shè)置。連續(xù)、離散正弦及脈沖信號(hào)波形的示波器顯示圖連續(xù)、離散正弦及脈沖信號(hào)波形的示波器顯示圖例例2：將一個(gè)連續(xù)鋸齒信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)。：將一個(gè)連續(xù)鋸齒信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)。連續(xù)、離散鋸齒波及采樣脈沖信連續(xù)、離散鋸齒波及采樣脈沖信號(hào)波形的示波器顯示圖號(hào)波形的示波器顯示圖采樣后的鋸齒波信號(hào)是鋸齒波信號(hào)與采樣脈沖序列的采樣后的鋸齒波信號(hào)是鋸齒波信號(hào)與采樣脈沖序列的乘積。乘積。離散鋸齒信號(hào)波

15、形的頻譜顯示圖離散鋸齒信號(hào)波形的頻譜顯示圖采樣后的信號(hào)的頻譜是鋸齒波信號(hào)的頻譜與采樣脈沖采樣后的信號(hào)的頻譜是鋸齒波信號(hào)的頻譜與采樣脈沖序列的頻譜（間隔為序列的頻譜（間隔為40Hz的序列譜線）的卷積。的序列譜線）的卷積。結(jié)論：結(jié)論： 在各種不同信號(hào)的傅里葉分析中，周期性和離在各種不同信號(hào)的傅里葉分析中，周期性和離散性之間存在著一種對(duì)偶關(guān)系，即：散性之間存在著一種對(duì)偶關(guān)系，即：如果信號(hào)在如果信號(hào)在時(shí)時(shí)域是周期域是周期的，則它在的，則它在頻域的頻譜就是離散頻域的頻譜就是離散的；的；反之，反之，如果信號(hào)在如果信號(hào)在時(shí)域是離散時(shí)域是離散的，則它在的，則它在頻域的頻譜就是頻域的頻譜就是周期周期的。的。 由

16、于離散時(shí)間周期信號(hào)在時(shí)域中既具有周期性，由于離散時(shí)間周期信號(hào)在時(shí)域中既具有周期性，又具有離散性，因此，它在頻域中的頻譜也具有離又具有離散性，因此，它在頻域中的頻譜也具有離散性和周期性這兩個(gè)特性。散性和周期性這兩個(gè)特性。8.3.2 量化及編碼量化及編碼 因此，為完成模因此，為完成模/數(shù)，當(dāng)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，要數(shù)，當(dāng)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，要進(jìn)行進(jìn)行量化量化。 模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，其抽樣值還是隨信號(hào)幅度連模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，其抽樣值還是隨信號(hào)幅度連續(xù)變化的。當(dāng)其通過噪聲信道傳輸時(shí)，接收端不能準(zhǔn)確續(xù)變化的。當(dāng)其通過噪聲信道傳輸時(shí)，接收端不能準(zhǔn)確地估值所發(fā)送的抽樣。若發(fā)送端用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電地估值所發(fā)

17、送的抽樣。若發(fā)送端用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來表示抽樣，且電平間隔比干擾噪聲大，則接收端可平來表示抽樣，且電平間隔比干擾噪聲大，則接收端可準(zhǔn)確地估值所發(fā)送的抽樣。準(zhǔn)確地估值所發(fā)送的抽樣。編碼：編碼：把信號(hào)的抽樣量化值轉(zhuǎn)換成代碼的過程，其相反把信號(hào)的抽樣量化值轉(zhuǎn)換成代碼的過程，其相反的過程稱為譯碼。的過程稱為譯碼。量化：量化：把連續(xù)的信號(hào)樣值轉(zhuǎn)換成離散的由有限個(gè)電把連續(xù)的信號(hào)樣值轉(zhuǎn)換成離散的由有限個(gè)電平組成的序列，或者說，就是將一個(gè)有連續(xù)幅度值平組成的序列，或者說，就是將一個(gè)有連續(xù)幅度值的信號(hào)映射成幅度離散的信號(hào)的過程。的信號(hào)映射成幅度離散的信號(hào)的過程。Matlab提供了量化編碼器，作用就采樣量化編

18、碼產(chǎn)生提供了量化編碼器，作用就采樣量化編碼產(chǎn)生抽樣量化后的輸出。量化解碼器作用與量化編碼器相反，抽樣量化后的輸出。量化解碼器作用與量化編碼器相反，把量化后的信號(hào)還原為原始信號(hào)。把量化后的信號(hào)還原為原始信號(hào)。例：模擬信號(hào)量化仿真。例：模擬信號(hào)量化仿真。采樣量化編碼器：采樣量化編碼器：輸出端口輸出端口1：輸出（編碼后的）數(shù)：輸出（編碼后的）數(shù)字信號(hào)字信號(hào)輸出端口輸出端口2：輸出信號(hào)的量化電平：輸出信號(hào)的量化電平輸出端口輸出端口3：輸出信號(hào)的量化誤差：輸出信號(hào)的量化誤差輸入信號(hào)采樣值輸入信號(hào)采樣值按按15級(jí)量化后的級(jí)量化后的量化電平量化電平量化誤差的均方量化誤差的均方值值量化后的數(shù)字信量化后的數(shù)字信

19、號(hào)號(hào)整數(shù)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為整數(shù)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的編碼值二進(jìn)制的編碼值量化解碼器量化解碼器整數(shù)變二進(jìn)制數(shù)整數(shù)變二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器量化間隔：是長(zhǎng)度為量化間隔：是長(zhǎng)度為n的實(shí)的實(shí)向量，元素嚴(yán)格遞增的。向量，元素嚴(yán)格遞增的。量化碼本：長(zhǎng)度為量化碼本：長(zhǎng)度為n1，表，表示每個(gè)量化區(qū)間得量化值。示每個(gè)量化區(qū)間得量化值。輸入信號(hào)向量長(zhǎng)度。輸入信號(hào)向量長(zhǎng)度。輸出的采樣時(shí)間。輸出的采樣時(shí)間。量化碼本必須與輸入信號(hào)的量化碼本必須與輸入信號(hào)的量化編碼器使用的碼本相同。量化編碼器使用的碼本相同。是一個(gè)實(shí)數(shù)向量。是一個(gè)實(shí)數(shù)向量。量化解碼器：量化解碼器：從一個(gè)被量化的信號(hào)恢復(fù)信息，將量化間從一個(gè)被量化的信號(hào)恢復(fù)信息，將

20、量化間隔轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的量化值。隔轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的量化值。量化解碼器得輸出信號(hào)等于量化編碼器得第二個(gè)輸出端量化解碼器得輸出信號(hào)等于量化編碼器得第二個(gè)輸出端口的輸出信號(hào)。口的輸出信號(hào)。示波器顯示仿真示波器顯示仿真上：信源編碼前的正弦信號(hào)上：信源編碼前的正弦信號(hào)下：信源編碼后的正弦信號(hào)下：信源編碼后的正弦信號(hào)指令窗顯示指令窗顯示s s1 s2 s3 s4的部分結(jié)果的部分結(jié)果輸入信號(hào)輸入信號(hào)采樣值采樣值15級(jí)量化級(jí)量化電平電平量化均方量化均方誤差誤差量化后數(shù)量化后數(shù)字信號(hào)字信號(hào)習(xí)題：習(xí)題：使用量化編碼器使用量化編碼器Sampled Quantizer Encode模塊模塊對(duì)一個(gè)實(shí)數(shù)向量進(jìn)行量化的仿真。對(duì)一個(gè)

21、實(shí)數(shù)向量進(jìn)行量化的仿真。上圖中：上圖中：Signal From Workspace模塊將實(shí)數(shù)序列設(shè)為模塊將實(shí)數(shù)序列設(shè)為2.4，1，0.2，0，0.2，1，1.2，1.9，2，2.9，3，3.5；Sampled Quantizer Encode模塊的參數(shù)設(shè)置為：模塊的參數(shù)設(shè)置為：量化間隔：量化間隔：0，1，3；量化碼本：量化碼本：1，0.5，2，3問：編碼后的信號(hào)是什么？問：編碼后的信號(hào)是什么？解：解：X=2.4，1，0.2，0，0.2，1，1.2，1.9，2，2.9，3，3.5V=0，1，3C=1，0.5，2，3計(jì)算得：計(jì)算得：y=0，0，0，0，1，1，2，2，2，2，2，3編碼后得信號(hào)值為

22、：編碼后得信號(hào)值為：X1=1，1，1，1，0.5，0.5，2，2，2，2，2，3實(shí)數(shù)序列量化仿真波形圖實(shí)數(shù)序列量化仿真波形圖 從信源產(chǎn)生的原始信號(hào)（基帶信號(hào)）具有頻率較低從信源產(chǎn)生的原始信號(hào)（基帶信號(hào)）具有頻率較低的頻譜分量，在許多信道中不適宜傳輸，因次，在發(fā)送的頻譜分量，在許多信道中不適宜傳輸，因次，在發(fā)送端要將基帶信號(hào)調(diào)制在載波上，在接收端進(jìn)行解調(diào)。端要將基帶信號(hào)調(diào)制在載波上，在接收端進(jìn)行解調(diào)。什么是調(diào)制？什么是調(diào)制？調(diào)制：按調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的變化規(guī)律去改變載調(diào)制：按調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程。波某些參數(shù)的過程。調(diào)制的分類：調(diào)制的分類： 模擬調(diào)制模擬調(diào)制 數(shù)

23、字調(diào)制數(shù)字調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 相位調(diào)制相位調(diào)制雙邊帶幅度調(diào)制雙邊帶幅度調(diào)制 單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制基帶調(diào)制基帶調(diào)制 頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制載頻信號(hào)的幅度、頻率、相位隨欲載頻信號(hào)的幅度、頻率、相位隨欲傳輸?shù)哪M輸入信號(hào)的變化而相應(yīng)傳輸?shù)哪M輸入信號(hào)的變化而相應(yīng)變化的調(diào)制方式。變化的調(diào)制方式。8.4.1 AM幅度調(diào)制幅度調(diào)制1、雙邊帶幅度調(diào)制（、雙邊帶幅度調(diào)制（DSB）DSB幅度調(diào)制的輸入信號(hào)是幅度調(diào)制的輸入信號(hào)是u（t），輸出信號(hào)是），輸出信號(hào)是y（t），），若若 u（t）u0cost，則則0( )( ( )cos(2)( )(cos()c

24、os(2)cccacacy tu tUf ty tUmtf tumU（88）其中，其中，是輸入信號(hào)偏移，是輸入信號(hào)偏移，f fc c是載波頻率，是載波頻率， 初始相位，初始相位，Uc載波幅度，載波幅度，m調(diào)制指數(shù)。調(diào)制指數(shù)。 1 1，傳輸載波，傳輸載波， 0 0，不傳輸載波。，不傳輸載波。由（由（88）式得：）式得：( )(1cos)cos( )coscos()cos()22ccccccy tUmttmmy tUttt從上式可看出，幅度調(diào)制結(jié)果含有：載頻從上式可看出，幅度調(diào)制結(jié)果含有：載頻c、上邊帶（上邊帶（ c ）、下邊帶（）、下邊帶（ c ）載波載波下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶 相對(duì)振幅相對(duì)振

25、幅cc-c +正弦調(diào)制得調(diào)幅波頻譜正弦調(diào)制得調(diào)幅波頻譜例：雙邊帶幅度調(diào)制仿真。例：雙邊帶幅度調(diào)制仿真。雙邊帶頻帶幅度調(diào)制器雙邊帶頻帶幅度調(diào)制器雙邊帶幅度解調(diào)器，通過雙邊帶幅度解調(diào)器，通過包絡(luò)檢測(cè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，包絡(luò)檢測(cè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再用低通濾波器濾除殘余再用低通濾波器濾除殘余高頻成分。高頻成分。雙邊帶通帶幅度調(diào)制模塊：雙邊帶通帶幅度調(diào)制模塊：功能：功能：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行雙邊對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行雙邊帶幅度調(diào)制。帶幅度調(diào)制。如果輸入為時(shí)間函數(shù)如果輸入為時(shí)間函數(shù)u(t)，那么輸出為：，那么輸出為： ( )cos(2)cu tkf t式中：式中：k為模塊參數(shù)為模塊參數(shù)Input signal offset，

26、fc為模塊參數(shù)為模塊參數(shù)Carrier frequency，為參數(shù)為參數(shù)Initial phase。通常將通常將k的值設(shè)為輸入信號(hào)的值設(shè)為輸入信號(hào)u（t）負(fù)值部分最小值的絕）負(fù)值部分最小值的絕對(duì)值。對(duì)值。信源參數(shù)信源參數(shù)輸入信號(hào)偏移。輸入信號(hào)偏移。載波頻率。載波頻率。載波的初始相位。載波的初始相位。雙邊帶頻帶幅度調(diào)制雙邊帶頻帶幅度調(diào)制模塊參數(shù)設(shè)置模塊參數(shù)設(shè)置低通濾波器傳函的分子多項(xiàng)式，用一低通濾波器傳函的分子多項(xiàng)式，用一個(gè)向量形式表示，按降冪的順序排列個(gè)向量形式表示，按降冪的順序排列分子參數(shù)。分子參數(shù)。與調(diào)制模塊中的參數(shù)與調(diào)制模塊中的參數(shù)Input signal offset 含義相同。含義相

27、同。低通濾波器傳函的分母多項(xiàng)式，用一低通濾波器傳函的分母多項(xiàng)式，用一個(gè)向量形式表示，按降冪的順序排列個(gè)向量形式表示，按降冪的順序排列分母參數(shù)。對(duì)于分母參數(shù)。對(duì)于FIR濾波器，這項(xiàng)參濾波器，這項(xiàng)參數(shù)設(shè)為數(shù)設(shè)為1。輸出信號(hào)的采樣輸出信號(hào)的采樣時(shí)間。時(shí)間。輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是調(diào)輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是調(diào)制載頻的制載頻的4倍。則載頻可位倍。則載頻可位于頻譜儀顯示窗中心。于頻譜儀顯示窗中心。解調(diào)波形解調(diào)波形原始波形原始波形調(diào)制波形調(diào)制波形（載波幅度隨調(diào)制信（載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律而變化）號(hào)變化規(guī)律而變化）DSB幅度調(diào)制后信號(hào)幅度調(diào)制后信號(hào)的頻譜圖的頻譜圖（0.18-0.008、0.18、0.180.00

28、8Hz）例：雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制仿真。例：雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制仿真。2、雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制（、雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制（VSB）雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制：雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制： 為提高調(diào)制效率，在雙邊帶幅度調(diào)制的基礎(chǔ)上抑制載為提高調(diào)制效率，在雙邊帶幅度調(diào)制的基礎(chǔ)上抑制載波分量，使總功率全部包含在雙邊帶中。波分量，使總功率全部包含在雙邊帶中。輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是載輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是載波頻率的波頻率的4倍。則載頻可位倍。則載頻可位于頻譜儀顯示窗中心于頻譜儀顯示窗中心載波頻率。載波頻率。載波的初始相位。載波的初始相位。雙邊帶抑制載波幅度雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制后信號(hào)的頻譜圖調(diào)制后信號(hào)的頻譜圖雙

29、邊帶抑制載波幅度雙邊帶抑制載波幅度調(diào)制后信號(hào)的時(shí)域圖調(diào)制后信號(hào)的時(shí)域圖3、單邊帶幅度調(diào)制（、單邊帶幅度調(diào)制（SSB） SSB調(diào)制：調(diào)制： 雙邊帶抑制載波調(diào)制雖然抑制了載波，提高了雙邊帶抑制載波調(diào)制雖然抑制了載波，提高了調(diào)制效率，但調(diào)制后的頻帶寬度仍是基帶信號(hào)帶寬調(diào)制效率，但調(diào)制后的頻帶寬度仍是基帶信號(hào)帶寬的的2倍（倍（2）。上、下邊帶完全對(duì)稱，所攜帶信息）。上、下邊帶完全對(duì)稱，所攜帶信息完全相同，因此，從信息傳輸角度看，只傳輸一個(gè)完全相同，因此，從信息傳輸角度看，只傳輸一個(gè)邊帶就可以了。邊帶就可以了。 SSB調(diào)制后的頻帶寬度只有調(diào)制后的頻帶寬度只有DSB調(diào)制信號(hào)的調(diào)制信號(hào)的一半，所以具有更高的

30、頻率利用率。一半，所以具有更高的頻率利用率。例：?jiǎn)芜厧ьl帶幅度調(diào)制的系統(tǒng)仿真。例：?jiǎn)芜厧ьl帶幅度調(diào)制的系統(tǒng)仿真。濾波器法濾波器法雙邊帶頻帶幅度雙邊帶頻帶幅度調(diào)制器模塊。調(diào)制器模塊。模擬濾波器設(shè)計(jì)模擬濾波器設(shè)計(jì)模塊。模塊。模擬濾波器設(shè)計(jì)：模擬濾波器設(shè)計(jì)：功能：功能：能設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)能設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)Butterworth、Chebyshev type 1、Chebyshev type 2或或Elliptic的低通、高通、帶通和帶阻濾波器。的低通、高通、帶通和帶阻濾波器。通帶低端頻率：通帶低端頻率：F c-F=1000-100Hz（下邊下邊頻）頻）模擬濾波器的階模擬濾波器的階數(shù)。數(shù)。通帶高端頻率：通帶高端頻率：F c+F=1000+100Hz（下（下邊邊頻）頻）輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是載輸入采樣時(shí)間的倒數(shù)是載波頻率的波頻率的4倍。則載頻可位倍。則載頻可位于頻譜儀顯示窗中心于頻譜儀顯示窗中心單邊帶頻帶幅度調(diào)制單邊帶頻帶幅度調(diào)制后信號(hào)的時(shí)域圖后信號(hào)的時(shí)域圖單邊帶頻帶幅度調(diào)制單邊帶頻帶幅度調(diào)制后信號(hào)的頻譜圖（含后信號(hào)