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1、第第六六章章 MATLAB/Simulink在通信系统中的应用在通信系统中的应用6.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真u 掌握模拟通信系统的基本模型掌握模拟通信系统的基本模型u 掌握各部分（信源、信宿、信道、调制掌握各部分（信源、信宿、信道、调制和解调）的仿真方法和解调）的仿真方法6.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真一、模拟通信系统的基本模型一、模拟通信系统的基本模型 6.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真二、信源模型二、信源模型l确定信源确定信源l伪随机码源伪随机码源l统计信源（噪声）统计信源（噪声）2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真二、信源模型
2、二、信源模型l确定信源确定信源 Simulink基本库的常用确定信源基本库的常用确定信源压控振荡源（连续时间，离散时间）压控振荡源（连续时间，离散时间）输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应的变化生相应的变化 用于调频调制器、锁相环路等用于调频调制器、锁相环路等 2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真二、信源模型二、信源模型l伪随机码源伪随机码源数据信源数据信源 伯努利二进制信源伯努利二进制信源（产生单极性二进制随机（产生单极性二进制随机码源）码源）二进制错误模式发生源二进制错误模式发生源（用于纠错编码）（用于纠错编码）泊松整数分布发生
3、源、随机整数发生源泊松整数分布发生源、随机整数发生源伪随机码伪随机码（用于扩频通信、模拟噪声）（用于扩频通信、模拟噪声）PN序列发生器、序列发生器、Gold序列发生器、序列发生器、Walsh序序列发生器列发生器 6.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真二、信源模型二、信源模型l噪声源噪声源Simulink基本库中提供的随机信号源基本库中提供的随机信号源高斯噪声发生器、均匀噪声发生器、瑞利噪声高斯噪声发生器、均匀噪声发生器、瑞利噪声发生器、莱斯噪声发生器发生器、莱斯噪声发生器 6.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调 根据调制的性质，被调信号类型等可以
4、讲根据调制的性质，被调信号类型等可以讲调制分为不同的类型。调制分为不同的类型。l线性调制：调制前后频谱形状不变，仅发生线性变线性调制：调制前后频谱形状不变，仅发生线性变化。（幅度调制化。（幅度调制AM，抑制载波双边带调制，抑制载波双边带调制DSB-SC，单边带调制，单边带调制SSB等。）等。）l非线性调制非线性调制:不仅发生频率位置搬移，形状发生非不仅发生频率位置搬移，形状发生非线性变化。（频率调制线性变化。（频率调制FM，相位调制，相位调制PM）2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调 根据调制的性质，被调信号类型等可以讲根据调制的性质，被调信号类型等可以
5、讲调制分为不同的类型。调制分为不同的类型。l模拟调制：被调信号携带的是模拟信号。模拟调制：被调信号携带的是模拟信号。（AM,DSB-SC,SSB,FM,PM）l数字调制：被调信号携带的是离散的数据信号数字调制：被调信号携带的是离散的数据信号 （ASK,FSK,PSK,DPSK,QAM,MSK等）等）2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调1、调制的通带和基带模型、调制的通带和基带模型 直接由调制函数建立的仿真模型称为通带直接由调制函数建立的仿真模型称为通带调制模型。调制模型。调制载波频率往往很高，在仿真中为了保调制载波频率往往很高，在仿真中为了保证信号无失真
6、，必须采用很高的系统仿真采证信号无失真，必须采用很高的系统仿真采样率。这样仿真步进必须设置的非常小，系样率。这样仿真步进必须设置的非常小，系统仿真计算量和存储量大大增大。统仿真计算量和存储量大大增大。2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调1、调制的通带和基带模型、调制的通带和基带模型 改进的方法是将调制信号用等效的复低通信号表示。改进的方法是将调制信号用等效的复低通信号表示。复信号复信号 包含了被调信号相关的全部变量，而调制方式的数学性能与载波包含了被调信号相关的全部变量，而调制方式的数学性能与载波频率无关。上述等效低通调制模型为调制器基带模型频率无关。上
7、述等效低通调制模型为调制器基带模型 2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调1、调制的通带和基带模型、调制的通带和基带模型 复信号复信号 包含了被调信号相关的全部包含了被调信号相关的全部变量（幅度，相位），而调制方式的数学性变量（幅度，相位），而调制方式的数学性能与载波频率无关。上述等效低通调制模型能与载波频率无关。上述等效低通调制模型称为调制器基带模型。称为调制器基带模型。2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调2、模拟调制与解调模型、模拟调制与解调模型例例2.1 对抑制载波的双边带调制解调系统进行仿真。对抑制载波的双边
8、带调制解调系统进行仿真。设传输的基带信号为正弦波，幅度为设传输的基带信号为正弦波，幅度为1，频率，频率范围为范围为110Hz，载波频率为，载波频率为100Hz，传输信，传输信道为高斯白噪声信道，其信噪比道为高斯白噪声信道，其信噪比SNR为为10dB,系统仿真采样率为系统仿真采样率为1000Hz。2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真三、调制与解调三、调制与解调补充：通信工具箱中信道的相关模块。补充：通信工具箱中信道的相关模块。l加性高斯白噪声加性高斯白噪声AWGNl二进制对称信道二进制对称信道BSCl多径瑞利衰落信道多径瑞利衰落信道l莱斯衰落信道莱斯衰落信道2.1 模拟通信系统建模仿
9、真模拟通信系统建模仿真2.1 模拟通信系统建模仿真模拟通信系统建模仿真2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真u 掌握数字通信系统的基本模型掌握数字通信系统的基本模型u 掌握各部分的建模仿真（采样、量化、掌握各部分的建模仿真（采样、量化、编码、调制等）编码、调制等）2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真一、数字通信系统的基本模型一、数字通信系统的基本模型 2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化（取样、量化、编码）二、模拟信号数字化（取样、量化、编码）(1)取样取样 保证不失真传输的最小代价保证不失真传输的最小代价取样定理。取样定理。（复习取样定理）
10、（复习取样定理）2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化 取样定理：如果对某一带宽有限的时间连取样定理：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行采样，且采样速率续信号（模拟信号）进行采样，且采样速率达到两倍以上的最高工作频率，那么根据这达到两倍以上的最高工作频率，那么根据这些抽样值就能还原出原始信号。些抽样值就能还原出原始信号。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化例例1 将一个连续的正弦信号转换为离散样值信号。将一个连续的正弦信号转换为离散样值信号。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿
11、真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化 2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化（2）量化及编码）量化及编码例例2 对对8位位A/D、D/A转换器进行仿真，转换值范转换器进行仿真，转换值范围为围为0255，转换采样率为，转换采样率为1次次/s。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化（3）PCM编码及解码编码及解码 非均匀量化：在小信号时采用较小的量化间非均匀量化：在小信号时采用较小的量化间隔，在大信号时用大的量化间隔。隔，在大信号时用大的量化间隔。中国和欧洲的中国和欧洲的PCM数字电话系统采用数字电话系统
12、采用A律压律压扩方式。扩方式。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化（3）PCM编码及解码编码及解码 编码时，每个养殖为编码时，每个养殖为8位二进制码表示。其位二进制码表示。其中最高比特位表示样值得正负极性，接下来中最高比特位表示样值得正负极性，接下来的的3位比特表示样值得绝对值所在的位比特表示样值得绝对值所在的8段折线段折线的段落号，最后四位是样值处于段落内的段落号，最后四位是样值处于段落内16个个均匀间隔上的间隔序号。均匀间隔上的间隔序号。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化例例3 设计设计13折
13、线近似的折线近似的PCM编码器模型，使它能编码器模型，使它能够取值在够取值在-1,1内的归一化信号样值进行编码。内的归一化信号样值进行编码。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真二、模拟信号数字化二、模拟信号数字化例例4 设计一个对应于例设计一个对应于例3编码器的解码器。编码器的解码器。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真三、基带传输码型设计三、基带传输码型设计 掌握以下概念：掌握以下概念：二电平码、三电平码、多电平码二电平码、三电平码、多电平码 归零码，不归零码归零码，不归零码 双极性码，单极性码双极性码，单极性码 2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真三、基带传输码型设计三、基带传输码型设计 例例5 仿真得出单极性不归零码、双极性归零码和仿真得出单极性不归零码、双极性归零码和单极性归零码。单极性归零码。2.2 数字通信系统建模仿真数字通信系统建模仿真