systemview第三章

1、3.3 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制3.3.1 M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）3.3.2 M進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）3.3.3 M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（MPSK）v在許多實際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，往往采用在許多實際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，往往采用多進(jìn)制的調(diào)制方式，它與二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)多進(jìn)制的調(diào)制方式，它與二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)相比有如下兩個特點：相比有如下兩個特點：在相同的信道碼元傳輸速率下，多進(jìn)制系在相同的信道碼元傳輸速率下，多進(jìn)制系統(tǒng)的信息傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)的高統(tǒng)的信息傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)的高在相同的信息速率下，由于多進(jìn)制方式的在相同的信息速率下，由于多進(jìn)制方式的信道

2、傳輸速率可以比二進(jìn)制的低，因而多信道傳輸速率可以比二進(jìn)制的低，因而多進(jìn)制信號碼元的持續(xù)時間要比二進(jìn)制的寬。進(jìn)制信號碼元的持續(xù)時間要比二進(jìn)制的寬。加寬碼元寬度，就會增加信號碼元的能量，加寬碼元寬度，就會增加信號碼元的能量，也能減小由于信道特性引起的碼間干擾的也能減小由于信道特性引起的碼間干擾的影響。影響。vM進(jìn)制調(diào)制和二進(jìn)制調(diào)制一樣，可以分為進(jìn)制調(diào)制和二進(jìn)制調(diào)制一樣，可以分為三種：三種：MASK、MFSK、MPSK3.3.1 M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK） M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制又稱為進(jìn)制數(shù)字調(diào)制又稱為M M電平調(diào)制，它在原電平調(diào)制，它在原理上是通斷鍵控方式的推廣形式，但它比理上是通斷鍵控方式的推廣形式

3、，但它比OOKOOK方式具有更高的傳輸效率方式具有更高的傳輸效率 現(xiàn)利用現(xiàn)利用SystemViewSystemView系統(tǒng)仿真來驗證，在相系統(tǒng)仿真來驗證，在相同信道傳輸速率下同信道傳輸速率下M M電平調(diào)制與二進(jìn)制電平電平調(diào)制與二進(jìn)制電平調(diào)制具有相同的信號帶寬，即在符號速率調(diào)制具有相同的信號帶寬，即在符號速率相同的情況下，兩者具有相同的功率譜；相同的情況下，兩者具有相同的功率譜；并且比較兩者的抗噪聲能力。并且比較兩者的抗噪聲能力。 首先引入幅度調(diào)制的模塊首先引入幅度調(diào)制的模塊專業(yè)庫專業(yè)庫通信庫通信庫調(diào)制模塊調(diào)制模塊DSB-AMDSB-AM模塊模塊多進(jìn)制的多進(jìn)制的PN序列序列4ASK波形波形4AS

4、K和和2ASK調(diào)制性能比較調(diào)制性能比較4ASK和和2ASK調(diào)制前后波形調(diào)制前后波形使用接收計算器得到功率譜波形使用接收計算器得到功率譜波形4ASK調(diào)制后的功率譜波形調(diào)制后的功率譜波形無噪聲情況下的調(diào)制前與解調(diào)后的波形無噪聲情況下的調(diào)制前與解調(diào)后的波形噪聲的波形3.3.2 M進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）3.3.2 M進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）3.3.3 M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（MPSK）多相多相PSK解調(diào)器解調(diào)器4PSK調(diào)制前后的基帶波形調(diào)制前后的基帶波形 此方法的弊端：不穩(wěn)定此方法的弊端：不穩(wěn)定3.3.3 M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制

5、（MPSK）QPSK系統(tǒng)原理仿真與實例系統(tǒng)原理仿真與實例QPSK調(diào)制與解調(diào)原理仿真調(diào)制與解調(diào)原理仿真 本節(jié)以本節(jié)以v26v26標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的QPSKQPSK信號為例，介紹在信號為例，介紹在SystemViewSystemView平臺上仿真平臺上仿真QPSKQPSK系統(tǒng)的方法系統(tǒng)的方法 V26V26信號的參數(shù)為：調(diào)制信號的碼速率為信號的參數(shù)為：調(diào)制信號的碼速率為2.4kb/s2.4kb/s，經(jīng)串并變換后，經(jīng)串并變換后，I I、Q Q通道的碼速通道的碼速率分別為率分別為1.2kb/s1.2kb/s，調(diào)制載波為，調(diào)制載波為1.8kHZ1.8kHZ的正的正弦波，為實現(xiàn)軟解調(diào)，其數(shù)據(jù)采樣速率為弦波，為實現(xiàn)

6、軟解調(diào)，其數(shù)據(jù)采樣速率為9.6kb/s9.6kb/s。QPSK調(diào)制與解調(diào)原理電路調(diào)制與解調(diào)原理電路根據(jù)上述，系統(tǒng)定時頻率為根據(jù)上述，系統(tǒng)定時頻率為9.6KHZ，信號源頻率為，信號源頻率為2.4KHZ串并變化串并變化并串變化并串變化調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)波形恢復(fù)波形恢復(fù)1.2KHZ1.2KHZ延時延時4個樣點個樣點延時延時8個樣點個樣點采樣器的圖符采樣器的圖符采樣器的設(shè)置采樣器的設(shè)置1200樣點延時器樣點延時器樣點延時器的設(shè)置樣點延時器的設(shè)置8時間延時的選擇時間延時的選擇用接收計算器繪眼圖用接收計算器繪眼圖時間片的長度應(yīng)該為一時間片的長度應(yīng)該為一個碼元的時間寬度，即個碼元的時間寬度，即1/1200;

7、;為了計算整除方為了計算整除方便，選為便，選為3個碼元的寬度個碼元的寬度1/400I路輸出碼元序列的眼圖路輸出碼元序列的眼圖邏輯比較器邏輯比較器邏輯比較器的設(shè)置邏輯比較器的設(shè)置并串變換并串變換延時延時4個樣點個樣點串并變化串并變化并串變化并串變化調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)波形恢復(fù)波形恢復(fù)子系統(tǒng)的設(shè)計子系統(tǒng)的設(shè)計子系統(tǒng)的設(shè)計3.4 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制方式現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制方式 隨著大容量和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)隨著大容量和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需求，需要采用字調(diào)制方式已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需求，需要采用新的數(shù)字調(diào)制方式，以減小信道對所傳信號的影新的數(shù)字調(diào)制方式，以減小信道對所傳

8、信號的影響，以便在有限的帶寬資源條件下，獲得更高的響，以便在有限的帶寬資源條件下，獲得更高的傳輸速率傳輸速率 新的調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點是節(jié)省頻譜和高效率的利用新的調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點是節(jié)省頻譜和高效率的利用頻帶。頻帶。 主要有最小移頻鍵控（主要有最小移頻鍵控（MSK）、高斯濾波最小移）、高斯濾波最小移頻鍵控（頻鍵控（GMSK）、正交幅度調(diào)制（）、正交幅度調(diào)制（QAM）、正）、正交頻分復(fù)用交頻分復(fù)用3.4 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制方式現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制方式3.4.1 正交幅度調(diào)制（正交幅度調(diào)制（QAM）3.4.2 最小移頻鍵控（最小移頻鍵控（MSK）3.4.1 正交幅度調(diào)制正交幅度調(diào)制3.4.2最小移頻鍵控最小移頻鍵控 當(dāng)信

9、道中存在非線性因素和帶寬限制時，幅度變當(dāng)信道中存在非線性因素和帶寬限制時，幅度變化的數(shù)字信號通過信道會使已濾除的帶外頻率分化的數(shù)字信號通過信道會使已濾除的帶外頻率分量恢復(fù)，發(fā)生頻譜擴(kuò)展現(xiàn)象；同時碼元交替處載量恢復(fù)，發(fā)生頻譜擴(kuò)展現(xiàn)象；同時碼元交替處載波相位都會發(fā)生突變，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的旁瓣。波相位都會發(fā)生突變，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的旁瓣。 所以對已調(diào)信號有兩點要求：一是包絡(luò)恒定；二所以對已調(diào)信號有兩點要求：一是包絡(luò)恒定；二是具有最小功率譜占用率。是具有最小功率譜占用率。 產(chǎn)生了連續(xù)相位頻移鍵控產(chǎn)生了連續(xù)相位頻移鍵控（CPFSK）的調(diào)制方式，的調(diào)制方式，目前主要應(yīng)用于衛(wèi)星通信和移動通信中。目前主要應(yīng)用于衛(wèi)星

10、通信和移動通信中。 MSK就是就是CPFSK的一種，它是的一種，它是2FSK的一種特殊的一種特殊情況，它在相鄰符號交界處相位保持連續(xù)，具有情況，它在相鄰符號交界處相位保持連續(xù)，具有正交信號的最小頻差。正交信號的最小頻差。采樣器的圖符采樣器的圖符采樣器的設(shè)置采樣器的設(shè)置樣點延時器樣點延時器樣點延時器的設(shè)置樣點延時器的設(shè)置抽樣器壓縮抽樣器壓縮抽樣器壓縮的設(shè)置抽樣器壓縮的設(shè)置MSK的發(fā)送端的發(fā)送端3.5 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸3.5.1 信號的采樣與恢復(fù)仿真實驗信號的采樣與恢復(fù)仿真實驗3.5.2 信號的壓縮與擴(kuò)張仿真實驗信號的壓縮與擴(kuò)張仿真實驗3.5.3 增量調(diào)制增量調(diào)制3.5.1 信

11、號的采樣與恢復(fù)仿真實驗信號的采樣與恢復(fù)仿真實驗 信號源是幅度為信號源是幅度為1V，頻率為，頻率為100HZ的正弦波；抽的正弦波；抽樣脈沖為窄脈寬矩形脈沖，脈寬為樣脈沖為窄脈寬矩形脈沖，脈寬為1us。 分別選取了分別選取了100HZ 、200HZ 、500HZ不同的抽樣頻不同的抽樣頻率對輸入信號采樣，觀察結(jié)果率對輸入信號采樣，觀察結(jié)果脈寬脈寬3.5.2 信號的壓縮與擴(kuò)張仿真實驗信號的壓縮與擴(kuò)張仿真實驗 把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的最基本的調(diào)把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的最基本的調(diào)制方式為制方式為PCM PCM包括采樣、量化和編碼三個步驟包括采樣、量化和編碼三個步驟 最簡單的量化方式為均勻量化，它的抗噪

12、最簡單的量化方式為均勻量化，它的抗噪聲性能與量化級數(shù)有關(guān)，每增加一位編碼，聲性能與量化級數(shù)有關(guān)，每增加一位編碼，它的信噪比增加約它的信噪比增加約6dB，但電路的復(fù)雜程度，但電路的復(fù)雜程度也隨之增加，占用帶寬也越寬。也隨之增加，占用帶寬也越寬。 實際采用非均勻量化，就是在保持信號固實際采用非均勻量化，就是在保持信號固有的動態(tài)范圍的前提下，在量化前將小信有的動態(tài)范圍的前提下，在量化前將小信號進(jìn)行放大，而將大信號進(jìn)行壓縮。號進(jìn)行放大，而將大信號進(jìn)行壓縮。 通常的壓縮方法有通常的壓縮方法有A律律13折和折和u律律15折折A律律13折壓縮擴(kuò)張器折壓縮擴(kuò)張器A律律13折壓縮器參數(shù)對話框折壓縮器參數(shù)對話框A

13、D與與DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器3.5.3 增量調(diào)制增量調(diào)制 增量調(diào)制原理增量調(diào)制原理 把信號瞬時值與前一個抽樣時刻的量化值把信號瞬時值與前一個抽樣時刻的量化值之差進(jìn)行量化，而且只對這個差值的符號之差進(jìn)行量化，而且只對這個差值的符號進(jìn)行編碼，而不對差值的大小進(jìn)行編碼，進(jìn)行編碼，而不對差值的大小進(jìn)行編碼，量化只須兩個電平，用一個比特傳輸一個量化只須兩個電平，用一個比特傳輸一個樣值樣值預(yù)測值為上一預(yù)測值為上一刻的抽樣值與刻的抽樣值與差值之和差值之和3.6 比特誤碼率測試比特誤碼率測試一個簡單高斯噪聲信道模型的一個簡單高斯噪聲信道模型的BER仿真仿真增益：控制信噪比的大增益：控制信噪比的大小，可設(shè)為全局變量小

14、，可設(shè)為全局變量BER計數(shù)器計數(shù)器停止接收停止接收計算器計算器限幅函數(shù)限幅函數(shù)終值接收終值接收計算器計算器高斯噪聲源參數(shù)設(shè)置窗口高斯噪聲源參數(shù)設(shè)置窗口BER計數(shù)器圖符計數(shù)器圖符BER計數(shù)器圖符參數(shù)設(shè)置計數(shù)器圖符參數(shù)設(shè)置對比實驗對比實驗的比特數(shù)的比特數(shù)參考信號與參考信號與解調(diào)信號差解調(diào)信號差異的門限值異的門限值時間偏移量時間偏移量要小于系統(tǒng)定時的采樣點數(shù)要小于系統(tǒng)定時的采樣點數(shù)BER圖符的輸出端口圖符的輸出端口 0：實值實值BER值值 1：BER的累計均值的累計均值 2：錯誤總數(shù)錯誤總數(shù)停止接收計算器停止接收計算器 作用：當(dāng)錯誤總數(shù)超過預(yù)定值時，停止本次循環(huán)的作用：當(dāng)錯誤總數(shù)超過預(yù)定值時，停止本

15、次循環(huán)的仿真進(jìn)入下一循環(huán)，否則將一直仿真運算至系統(tǒng)設(shè)仿真進(jìn)入下一循環(huán)，否則將一直仿真運算至系統(tǒng)設(shè)定的全部采樣數(shù)完畢為止，然后再進(jìn)行下一循環(huán)定的全部采樣數(shù)完畢為止，然后再進(jìn)行下一循環(huán)門限值：預(yù)定的門限值：預(yù)定的錯誤總數(shù)錯誤總數(shù)終值接收計算器終值接收計算器 每一個循環(huán)結(jié)束每一個循環(huán)結(jié)束時會顯示本次循時會顯示本次循環(huán)的環(huán)的BER均值均值 用于計算用于計算BER/SNR曲線的曲線的基礎(chǔ)基礎(chǔ) 可繪出歸一化的可繪出歸一化的BER曲線曲線全局變量的關(guān)聯(lián)與全局變量的關(guān)聯(lián)與BER曲線的生成曲線的生成 將噪聲增益控制與系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)進(jìn)行全局將噪聲增益控制與系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)進(jìn)行全局變量關(guān)聯(lián)，使信道的信噪比由變量關(guān)聯(lián)，使信

16、道的信噪比由0dB開始逐漸開始逐漸加大，每次減小的步長與循環(huán)次數(shù)相關(guān)加大，每次減小的步長與循環(huán)次數(shù)相關(guān)運行后錯誤總數(shù)與誤碼平均值的圖形運行后錯誤總數(shù)與誤碼平均值的圖形11BER測試中的系統(tǒng)定時問題測試中的系統(tǒng)定時問題 SystemView是一個多速率系統(tǒng)是一個多速率系統(tǒng) 信號經(jīng)過許多濾波器、編碼器時，會產(chǎn)生信號經(jīng)過許多濾波器、編碼器時，會產(chǎn)生固有的處理延時固有的處理延時 BER計數(shù)器的兩個輸入必須是嚴(yán)格的位同步計數(shù)器的兩個輸入必須是嚴(yán)格的位同步才能判決正確才能判決正確 因此必須嚴(yán)格的計算出信號源和接收譯碼因此必須嚴(yán)格的計算出信號源和接收譯碼后的數(shù)據(jù)間的延時，才能保證計算出的后的數(shù)據(jù)間的延時，才

17、能保證計算出的BER的精確度的精確度編碼后信號比特率編碼后信號比特率為為7/41.75Hz并且延時并且延時4s使信號與使信號與AWGN信信號的采樣頻號的采樣頻率一致率一致為了使譯碼為了使譯碼后的頻率為后的頻率為1Hz，設(shè)置，設(shè)置采樣頻率為采樣頻率為1.75Hz編碼與譯碼各延時編碼與譯碼各延時4S加上積分清加上積分清洗時間總共群延時為洗時間總共群延時為8.571s以上的系統(tǒng)群延時是通過理論逐步推算出來的，當(dāng)以上的系統(tǒng)群延時是通過理論逐步推算出來的，當(dāng)遇到非常復(fù)雜的系統(tǒng)模型，不可能立即通過推論馬遇到非常復(fù)雜的系統(tǒng)模型，不可能立即通過推論馬上得出其群延時，可以通過相關(guān)運算求出系統(tǒng)群延上得出其群延時，可以通過相關(guān)運算求出系統(tǒng)群延時時本例具體步驟：本例具體步驟： 將延時圖符將延時圖符12的延時設(shè)置為的延時設(shè)置為0，并關(guān)閉噪聲；，并關(guān)閉噪聲； 然后設(shè)定一個相對較小的系統(tǒng)采樣