遠距離點對點通信系統設計通信原理三級項目報告 - 下載本文

圖2.5PCM編譯碼模塊性能測試仿真方案圖

(2)仿真結果

圖2.6 PCM編譯碼的Simulink仿真示波器輸出結果

由上圖可知:經PCM編碼模塊和PCM譯碼模塊輸出后的波形,波形呈鋸齒狀,近似呈平滑正弦波形。從而可直觀地得到該PCM編譯碼具有良好的模數和數模轉換能力。

(3)性能分析

為了進一步精確分析其性能,PCM編碼系統圖封裝成PCM編碼子模塊,PCM譯碼系統圖封裝成PCM譯碼子模塊,將其相連接,通過在輸入端接入常數模塊,輸出端接顯示模塊。通過改變常數模塊的輸入值,通過觀察經PCM編譯碼系統后的輸出值,輸入值與輸出值比較,即可判別其性能。

圖2.6 PCM編譯碼性能測試的Simulink仿真輸出結果

結論:由輸入的常數值經PCM編碼和PCM譯碼模塊輸出后,與原輸入相差甚小,表明所設計的PCM編碼和PCM譯碼模塊具有較好的信源編譯碼能力,能實現精確量化。

三、數字調制解調方式

3.1數字調制解調簡介

數字調制就是把數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處,形成適合在信道中傳輸的帶通信號。基本的數字調制方式由振幅鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、絕對相移鍵控(PSK)、相對(差分)相移鍵控(DPSK)。在接收端可以采用相干解調或非相干解調還原數字基帶信號。對高斯噪聲下信號的檢測,一般采用相干器或匹配濾波器來實現。

3.2各數字編碼方式仿真性能曲線對比分析

通過利用MATLAB的誤碼率分析的功能,可到各常見的數字編碼方式的誤碼率性能曲線。本次實驗主要分析了BPSK(二進制相移鍵控)、QPSK(正交相移鍵控)、4QAM(正交振幅鍵控)、4FSK(四進制頻移鍵控),MSK(最小頻移鍵控),CPSK(連續相移鍵控)的誤碼率性能曲線,見下圖。

圖3.1各數字編碼方式仿真性能曲線

由圖可知:BPSK、QPSK、4QAM抗噪聲性能相同,且都優于4FSK,MSK,CPSK;在信噪比較小時,抗噪聲性能關系為CPSK>4FSK>MSK;在信噪比稍大時,4FSK,MSK抗噪性能優于CPSK。

因此,本次三級項目主要對抗噪聲性能較優的BPSK、QPSK調制解調進行了仿真。

3.3QPSK調制解調仿真

(1)QPSK調制解調Simulink仿真系統圖

QPSK調制解調仿真系統主要采用Random Integer Generator(隨機整數發生器)、QPSK調制模塊、AWGN(加性高斯白噪聲信道)、QPSK解調模塊、誤碼率分析器、顯示模塊、星座圖分析器組成。從而實現對QPSK調制解調的性能分析測試。

圖3.2 QPSK調制解調Simulink仿真系統圖

(2)仿真結果

設置Random Integer Generator采樣時間為0.01,輸出封裝成幀,每幀點數為100;設置AWGN的采樣時間為0.02,信噪比為5dB;其它參數采用默認參數,然后開始仿真,通過觀察顯示模塊第一項的數字可得:QPSK調制解調系統仿真后測得的誤碼率為0.1818%,星座圖如下圖所示。

圖3.3 QPSK調制解調仿真實驗星座圖

上圖中左圖為QPSK調制后的星座圖,右圖為經AWGN傳輸后,經噪聲污染后的星座圖,接收信號隨機地分布在四個理想位置點的周圍。

3.3 BPSK調制解調仿真

(1)BPSK調制解調Simulink仿真系統圖

BPSK調制解調仿真系統主要采用Bernoullibinary Generator、BPSK調制模塊、AWGN(加性高斯白噪聲信道)、BPSK解調模塊、誤碼率分析器、顯示模塊組成。從而實現對BPSK調制解調的性能分析測試。

圖3.4 BPSK調制解調Simulink仿真系統圖

(2)仿真結果

設置Bernoullibinary Generator采樣時間為0.01,;設置AWGN的采樣時間為0.02,信噪比為5dB;其它參數采用默認參數,然后開始仿真,通過觀察顯示模塊第一項的數字可得:BPSK調制解調系統仿真后測得的誤碼率為0.19196%。

從而可得,BPSK和QPSK調制解調系統實際仿真所測得誤碼率相差無幾,都可作為數字通信系統的調制方式。

因此,本次設計的數字通信系統選取BPSK作為其數字調制方式。

四、信道編碼/譯碼

4.1信源編碼/譯碼簡介

信道編碼的目的是增強數字信號的抗干擾能力。數字信號在信道傳輸時收到噪聲等影響后將會引起差錯。為了減少差錯,信道編碼器對傳輸的信息碼元按一定的規則加入保護成分(監督元),組成所謂的“抗干擾編碼“。接收端的信道譯碼器按照相應的你規則進行解碼,從中發現錯誤或糾正錯誤,提高通信系統的可靠性。

4.2信道編碼方式——漢明碼(7,4)

(1)采用哈明碼作為信道編碼方式的Simulink仿真系統圖

為了測試采用哈明碼作為信道編碼方式的數字通信系統的性能,設計由Bernoullibinary Generator、BPSK調制模塊、漢明編碼模塊、AWGN(加性高斯

白噪聲信道)、BPSK解調模塊、漢明解碼模塊、緩沖器、Ubuffer(并串變換器)、緩沖器、誤碼率分析器、顯示模塊組成的系統。

圖4.1 采用哈明碼作為信道編碼方式的Simulink仿真系統圖

(2)仿真結果

設置哈明編碼模塊產生(7,4)碼;緩沖器參數設置為7;其它設置參數同3.3的設置參數。然后開始仿真,由誤碼率分析器的結果可得用哈明碼作為信道編碼方式的通信系統仿真測試的誤碼率為0。 (3)仿真性能分析

通過利用MATLAB的誤碼率分析的功能,對漢明碼(15,4)、哈明碼(7,4)、未使用信道編碼的通信系統的抗噪性能進行分析,見下圖。

圖4.2 漢明碼、哈明碼和未使用信道編碼三種情況的抗噪聲性能曲線 由仿真性能曲線可知:上述三種情況的抗噪聲性能關系為,漢明碼(15,4)>哈明碼(7,4)>未使用信道編碼,考慮到哈明碼(15,4)的編碼有效率遠低于漢明碼(7,4),所以,優先考慮哈明碼(7,4)。

4.3信道編碼方式——BCH碼(15,5)

(1)BCH碼Simulink仿真系統圖

為了測試采用BCH碼作為信道編碼方式的數字通信系統的性能,設計由Bernoullibinary Generator、BPSK調制模塊、BCH編碼模塊、AWGN(加性高斯白





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