設(shè)計(jì)報(bào)告001模擬通信系統(tǒng)的SIMULINK建模仿真

1、模擬通信系統(tǒng)的SIMULINK建模仿真一調(diào)幅廣播系統(tǒng)的仿真試對中波調(diào)幅廣播傳輸系統(tǒng)進(jìn)行仿真，模型參數(shù)指標(biāo)參照實(shí)際系統(tǒng)設(shè)置。（1） 基帶信號(hào)：音頻，最大幅度為1.基帶測試信號(hào)頻率在1006000Hz內(nèi)可調(diào)。（2） 載波：給定幅度的正弦波，為簡單起見，初相位設(shè)為0，頻率為5501605kHz可調(diào)。（3） 接收機(jī)選頻濾波器帶寬為12kHz,中心頻率為1000kHz.（4） 在信道中加入噪聲。當(dāng)調(diào)制度為0.3時(shí)，設(shè)計(jì)接收機(jī)選頻濾波器輸出信噪比為20dB，要求計(jì)算信道中應(yīng)該加入噪聲的方差，并能測量接收機(jī)選頻濾波器實(shí)際輸出信噪比。根據(jù)仿真設(shè)計(jì)要求的輸出信噪比SNRout可計(jì)算出相應(yīng)信道中應(yīng)加入的噪聲方差值

2、，計(jì)算程序和結(jié)果如下：程序： SNR_dB=20;SNR=10.(SNR_dB/10);m_a=0.3;P=0.5+(m_a2)/4;W=8025.7e3;B=12e3;sigma2=P/SNR*W/B運(yùn)行后結(jié)果：sigma2 =3.4945根據(jù)以上計(jì)算仿真模型的參數(shù)設(shè)置。測試仿真模型如圖1-1所示。其中，系統(tǒng)仿真步進(jìn)以及零階保持器采樣時(shí)間間隔、噪聲源采樣時(shí)間間隔均設(shè)置為6.23e8s,基帶信號(hào)為幅度是0.3的1000Hz正弦波，載波為幅度為1的1MHz正弦波。用加法器和乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅，用Random Number模型產(chǎn)生零均值方差等于3.4945的噪聲樣值序列，并用加法器實(shí)現(xiàn)AWGN信道。接

3、收帶通濾波器用Analog Filter Design模塊實(shí)現(xiàn)，可設(shè)置為2階帶通的，帶通為2*pi*(1e6-6e3) 2*pi*(1e6+6e3)rad/sec.為了測量輸出信噪比，已參數(shù)完全相同的另外兩個(gè)濾波器模塊分別對純信號(hào)和純噪聲濾波，最后利用統(tǒng)計(jì)模塊計(jì)算輸出信號(hào)功率和噪聲功率，繼而計(jì)算出信噪比。此次仿真執(zhí)行后，測試信噪比為19.16dB，與設(shè)計(jì)值20dB相符。接收濾波器輸出的調(diào)幅信號(hào)以及發(fā)送調(diào)幅信號(hào)的波形對比仿真結(jié)果如圖1-2所示。圖1-1 中波調(diào)幅廣播傳輸系統(tǒng)仿真模型圖1-2 接收濾波器輸出的調(diào)幅信號(hào)以及發(fā)送調(diào)幅信號(hào)的波形對比仿真結(jié)果分析：基帶信號(hào)：幅度為0.3的1000Hz正弦波

4、經(jīng)過加法器將基帶信號(hào)與幅度為1的1MHz的載波調(diào)幅后的信號(hào)經(jīng)過加法器和乘法器調(diào)幅后，再經(jīng)過濾波器濾波后的純信號(hào)經(jīng)過加法器、乘法器調(diào)幅后，再用Randon Number模型產(chǎn)生零均值方差為3.4945的噪聲序列，并用加法器實(shí)現(xiàn)AWGN信道，最后再經(jīng)過濾波器濾波后輸出的帶有噪聲的信號(hào)二調(diào)幅的包絡(luò)檢波和相干解調(diào)性能仿真比較 根據(jù)通信理論，以解調(diào)輸出信噪比衡量的同步相干解調(diào)性能總是優(yōu)于包絡(luò)檢波性能。在輸入高信噪比條件下，包絡(luò)檢波接近同步相干解調(diào)的性能，而隨著輸入信噪比逐漸降低，包絡(luò)檢波性能也逐漸變壞，當(dāng)輸入信噪比下降到某一值時(shí)，包絡(luò)檢波輸出信噪比將急劇下降。這種現(xiàn)象稱為包絡(luò)檢波的門限效應(yīng)。下面通過仿真

5、來驗(yàn)證包絡(luò)檢波的門限效應(yīng)，并在給定解調(diào)器輸入信噪比條件下，對比包絡(luò)檢波和同步相干解調(diào)的門限效應(yīng)。在不同信噪比條件下仿真測量包絡(luò)檢波解調(diào)和同步相干解調(diào)對調(diào)幅波的解調(diào)輸出信噪比，觀察包絡(luò)檢波解調(diào)的門限效應(yīng)。 圖1-3所示的仿真模型用于測量包絡(luò)檢波的門限效應(yīng)，發(fā)送的調(diào)幅波參數(shù)以及仿真步進(jìn)同上面設(shè)置。首先，調(diào)幅信號(hào)通過AWGN信道后，分別送入包絡(luò)檢波器和同步相干解調(diào)器。包絡(luò)檢波器由Saturation模塊來模擬具有單向?qū)ㄐ阅艿臋z波二極管，Saturation模塊的上下門限分別設(shè)置為inf和0.同步相干所使用的載波是理想的，直接從發(fā)送端載波引入。兩解調(diào)器后接的低通濾波器相同，例如設(shè)置為截止頻率為6KH

6、z的2階低通濾波器。然后，解調(diào)輸出送入示波器顯示，同時(shí)送入信噪比測試模塊，即圖中的子系統(tǒng)SNR Detection,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。在該模塊中，輸入的兩路解調(diào)信號(hào)通過濾波器將信號(hào)和噪聲近似分離，以分別計(jì)算信號(hào)和噪聲分量的功率，buffer緩沖區(qū)長度設(shè)置為1.6051e+005個(gè)樣值，這樣將在0.01s內(nèi)進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)計(jì)算。最后，由分貝轉(zhuǎn)換模塊Db Conversion和Fcn函數(shù)模塊計(jì)算出兩解調(diào)器的輸出信噪比。計(jì)算輸出采用Display顯示的同時(shí)，也送入工作空間，以便編程作出解調(diào)性能曲線，To Workspace模塊設(shè)置為只將最后一次仿真結(jié)果以數(shù)組（Array）格式送入工作空間，變量名

7、為SNR_out，它含有2個(gè)元素，即兩個(gè)解調(diào)輸出信號(hào)的檢測信噪比。當(dāng)設(shè)置信道噪聲方差等于1時(shí)，執(zhí)行仿真所得到的解調(diào)信號(hào)波形如圖1-5所示。由圖可知，相干解調(diào)輸出波形中噪聲成分相對要小一些。圖1-3 包絡(luò)檢波和相干解調(diào)性能測試仿真模型以及噪聲方差為1時(shí)的仿真結(jié)果圖1-4 解調(diào)輸出信噪比近似于測量子系統(tǒng)SNR Detection的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序： SNR_in_dB=-10:2:30;SNR_in=10.(SNR_in_dB./10);m_a=0.3;P=0.5+(m_a2)/4;for k=1:length(SNR_in) sigma2=P/SNR_in(k); sim('ch5exam

8、ple2.mdl'); SNRdemod(k,:)=SNR_out;endplot(SNR_in_dB,SNRdemod);xlabel('輸入信噪比dB');ylabel('解調(diào)輸出信噪比dB');legend('包絡(luò)檢波','相干解調(diào)');三加深仿真將相干解調(diào)模塊改為通信模塊庫中的相應(yīng)模塊，然后再測試性能結(jié)果，并與以上結(jié)果作出對比，對仿真結(jié)果作出物理解釋。圖1-5所示的仿真模型用于測量包絡(luò)檢波的門限效應(yīng)，其他模塊參數(shù)同以上設(shè)置。圖1-5 包絡(luò)檢波和相干解調(diào)性能測試仿真模型以及噪聲方差為1時(shí)的仿真結(jié)果圖1-6 接收濾波器輸出的調(diào)幅信號(hào)以及發(fā)送調(diào)幅信號(hào)的波形對比仿真結(jié)果分析：基帶信號(hào)：幅度為0.3的1000Hz正弦波經(jīng)過加法器將基帶信號(hào)與幅度為1的1MHz的載波調(diào)幅后的信號(hào)經(jīng)過加法器和乘法器調(diào)幅后，再經(jīng)過濾波器濾波后的純信號(hào)經(jīng)過加法器、乘法器調(diào)幅后，再用Randon Number模型產(chǎn)生零均值方差為3.4945的噪聲序列，并用加法器實(shí)現(xiàn)AWG