数字信号基带传输系统仿真.docVIP

基于MATLAB 的数字信号基带传输系统仿真 摘　要 SIMULINK是MATLAB 中动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境, 文中按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具SIMULINK实现了数字信号基带传输系统的仿真过程, 对系统性能进行了分析。 关键词: 数字信号; 基带传输系统; MATLAB ; 仿真 1 　引　言 MATLAB是美国Mathworks公司开发的适合于工程各领域分析设计与复杂计算的软件。SIMULIN K仿真工具包是MATLAB的一个附加组件, 是实现动态系统建摸、仿真和分析的一个集成环境。数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器、抽样判决器和同步系统等部件组成。文中应用SIMUL IN K 实现了数字信号基带传输系统仿真。 数字信号基带传输系统仿真过程 下面具体介绍仿真过程。 2．1 　信道编码器和解码器的设计 合理的设计首先在于选择基带信号码型, 文中采用三阶高密度双极性码( HDB3) 最低码速为2048kbps 码元, 间隔为T = 1/ 2097152 (s) 。HDB3码是现在应用较广泛的码型之一。下面说明信道编码器和解码器的设计。在simulink 的模块库中, 没有对信道直接编码的模块, 故而采用s 函数, 自行设计编码程序。HDB3 码对输入的基带信号要求一次至少读入四位进行比较和输出, 但从simulink 中对离散系统工作状态可以知道一次只能判决一位, 因此必须采用对 前三位延时保留一个码元持续时间T = 1/ 2097152(s) , 即系统采样时间。于是采用信道编码模块的采样时间要和前一个模块的采样时间一致, 即s 函数的采样时间特性设为继承前一模块, 设置sampletime = - 1 。对于基带信号的延迟设置, 采用simulink 模块库中提供的Unit Delay (单位延迟器) 。对其中所有Unit Delay 模块设置初始信号为1 , 采样时间为继承其它的模块, 即Sample Time= - 1 。采用对于输入一次查四位, 对于码元每位被查四次的模式, 当信号在延迟中, 同时被预输出, 实现无因果关系的码元间的因果输出。为节省内存空间, 在s 函数中只设有限个变量, 在充分利用原有变量的原则下, 考虑利用输入变量u 的向量特性, 把输入的4 个信号用simulink 提供的singals systems (信号与系统) 模块库的模块Mux(向量合成模块)输入向量u。模块Mux 的功能是将多个输入顺序合成一个向量输出信号。整体设计模型如图1。 图1 　整体设计模型图 其中, S - Function 模块是使函数的参数以模块形式在模型中运行。模块In1 功能是对一个子系统或外部输入提供一个输入端口。模块Out1 功能是对一个子系统或内部输出提供一个输出端口。参数保持默认值。信道编码函数的输入得到解决, 就可以设计函数了。在simulink 中是系统采样时才初始化。具体实现解码分两步进行, ①程序实现HDB3码向AMI 码的解码; ②AMI 码基带信号解码。考虑到时间特性, 是没有因果关系的, 故而也只能采用延时的办法产生码元间因果关系, 才能在程序中实现信息恢复。和信道编码一样采用s 函数来实现模块功能, 由于有四个输入关系, 用同样方法来模块Mux 实现多信号输入合成向量实现s 函数的一个输入u 。因而实现和信道编码类似。s 函数的程序实现HDB3 码向AMI 码的解码。 2．2 　信号源设计 在simulink 中没有这种信号源, 对它的仿真模块采用子系统方式。主体采用source (信号模块库) 的模块Unifor Random Number (产生均匀分布的随机数) 。该模块用于产生在指定时间区间内的有起始种子的随机数, 它的参数Sample time =01000000477 。其它参数保持默认值, 因而它产生的值在0～1 之间变化, 在用Nonlinear (非线性模块库) 的模块Switch (两个输入模块) 进行判决。模块Switch 功能是根据第二个输入决定输出其他两个中的一个; 判决方式是当第二个输入大于或等于参数Threshold 的值, 则输出第一个, 否则输出第三个。由于模块Unifor Random Number 产生的数均匀分布, 参数可任意设; 为了检验编码和解码器对BHD3 码的效果, 加大连“0”码的机率, 这里设参数Threshold = 0175 。对于模块Switch 的另两个输入用Souce (源模块库) 的Constant (常数源模块) 。它的功能是产生一个常数输出信号。它们的参数Constant value 分别设为“1”和“0”。且参数设为“1”的模块用信号线和模块Switch 的第一个入