基于MATLAB的數(shù)字最佳基帶傳輸系統(tǒng)仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20225基于MATLAB的數(shù)字最佳基帶傳輸系統(tǒng)仿真分析案例 1272981.1MATLAB的簡介 1245811.2各模塊的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置 2127941.3基于MATLAB的系統(tǒng)仿真及實現(xiàn) 41.1MATLAB的簡介Matlab是MathWorks公司在1984年上市的，它適用于公平分析和復(fù)雜計算，它是一個強大的計算機程序，Matlab是一個交互式跨平臺編程語言，具有較高的編程和調(diào)試效率，行列是基本數(shù)據(jù)單元，它主要針對集中在工程的計算、圖紙要求和科學(xué)計算上，它可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，Matlab已經(jīng)成為現(xiàn)代通信領(lǐng)域不可或缺的一個軟件工具，現(xiàn)在Matlab中有30多個工具箱和數(shù)百個內(nèi)部箱，包含數(shù)多的主程序包。工具包分為主題工具包和功能工具包?？刂乒ぞ甙?、通信工具包、信號處理工具包等課題工具包的功能包括Matlab的符號運算、文字處理、實時控制和視覺建模和模擬。MATLAB的主要特點：1、編程的效率比較高。2、使用起來方便、快捷。3、擴展補充的能力比較強。4、語言的語句簡單。5、高效方便的矩陣和數(shù)組運算。6、繪圖操作很方便。MATLAB的主要用途：1、數(shù)值分析2、數(shù)值和符號計算3、信號處理和通信4、控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真5、圖像和視頻處理6、工程與科學(xué)繪圖7、測試和測量8、財務(wù)與金融工程9、計算生物學(xué)10、管理與調(diào)度優(yōu)化計算（運籌學(xué)）1.2各模塊的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置1.2.1信源模塊的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置本論文所設(shè)計的系統(tǒng)的信源采用雙極性碼。Simulink模塊：“BernoulliBinaryGenerator”、“Product”、“Constant”、“Sum”。圖（5-1）信源模塊參數(shù)設(shè)置：“BernoulliBinaryGenerator”參數(shù)設(shè)置：“Sampletime”為0.01，其余參數(shù)默認(rèn)。“Constant”參數(shù)設(shè)置：“Constantvalue”為“2”?！癈onstant1”參數(shù)設(shè)置：“Constant1.2.2發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置濾波器Simulink模塊：“DiscreteFilter”；信道Simulink模塊：“AWGNChan圖5-2發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器模型參數(shù)設(shè)置：“DiscreteFilter”參數(shù)設(shè)置：“Numerator”為“rcosine(1，10，‘fir/sqrt’，0.5，10)”，其中0.5為滾降系數(shù)；“Denominator”為“1”；“Sampletime”為“0.001”。信道采用高斯白噪聲信道，“AWGNChannel”參數(shù)設(shè)置：“Mode”為“Signaltonoiseratio(Eb/No)”；“Eb/No(dB)”為“15”，“Symbolperiod”為“0.001”，其余參數(shù)默認(rèn)。1.2.3抽樣判決器的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，抽樣判決器用到的Simulink模塊：“Product”、“Relay”、“EnabledandTriggeredSubsystem”。圖（5-3）抽樣判決器模型1.2.4最佳接收機的設(shè)計及參數(shù)設(shè)置依據(jù)二進制最佳接收機原理框圖，設(shè)計出最佳接收機，如圖（5-4）所示：圖（5-4）最佳接收機設(shè)計框圖其中，“IntegerDelay”的“Sampletime”為“0.001”。“IntegerDelay1”、“IntegerDelay2”、“IntegerDelay3”的“Sampletime”為“0.0001”。1.3基于MATLAB的系統(tǒng)仿真及實現(xiàn)（一）將所設(shè)計的信源、收發(fā)濾波器、信道、抽樣判決器、內(nèi)部提取電路，這些模塊相互的連接起來，最終可以畫出的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真模型如圖5-5所示：圖（5-5）基于MATLAB的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真模型仿真結(jié)果及分析：眼圖，如圖5-6所示圖（5-6）眼圖圖5-6中的眼圖效果不佳表明大部分信號發(fā)生了交叉變形，這可能與濾波器的延遲、抽樣判決的時間以及內(nèi)部提取電路的設(shè)計有關(guān)。誤碼率，如圖（5-7）所示：圖（5-7）誤碼率通過誤碼率顯示框可以看出該系統(tǒng)一共接收了122個碼元，其中錯誤碼元有100個，誤碼率為0.8197。此誤碼率特別高，說明整個系統(tǒng)的性能并不是很不好。（二）將前面所設(shè)計的信源、接收濾波器、發(fā)送濾波器、信道以及最佳接收機模型，這些模塊相連接起來，能夠畫出最佳數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的總體仿真模型如圖5-8所示：圖（5-8）基于MATLAB的最佳數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的總體仿真模型仿真結(jié)果及分析：頻譜，如圖5-9、5-10、5-11所示圖（5-9）發(fā)送信號的頻譜圖圖（5-10）信號經(jīng)過接收濾波器后的頻譜圖圖（5-11）接受信號的頻譜圖分析：圖5-9和5-10中看出，輸入信號的低頻分量能夠通過，而高頻分量被抑制。圖5-9和5-11中看出，發(fā)送信號頻譜和接收信號頻譜形狀基本相似（存在差異的主要原因是前者為單極性，后者為雙極性），說明整個數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)在一定程度上減小了碼間串?dāng)_。眼圖，如圖5-12所示（5-12）眼圖分析：圖5-12是信號經(jīng)過接收濾波器后的眼圖，眼圖呈現(xiàn)的狀態(tài)較為清晰，較為理想，雖然高斯白噪聲和碼間串?dāng)_的存在導(dǎo)致部分信號發(fā)生了交叉和變形，但是信號的變形不是很大，說明濾波器在一定程度上抑制了噪聲和碼間串?dāng)_。示波器Scope波形，如圖5-13所示：圖（5-13）Scope波形分析：由波形圖可以看出，經(jīng)過發(fā)送濾波器后的波形比較規(guī)律，比較光滑，適合在信道中進行傳輸；經(jīng)過接收濾波器后的波形比較平滑，表明噪聲基本被濾除；從當(dāng)前碼元信號的積分的波形中可以看出，噪聲對積分電路的影響基本被消除；系統(tǒng)輸出的波形還原出原始信號，與雙極性信號中的波形存在延時差。示波器Scope1波形，如圖5-14所示：圖5-14Scope1波形分析：由圖5-14可看出，原雙極性信號延時22個碼元后的波形與接收信號的波形一致，通過對比可看出整個系統(tǒng)設(shè)計的較為合理，誤碼率低，數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)達到最佳狀態(tài)，即：滿足數(shù)字最佳基帶傳輸系統(tǒng)的要求。誤碼率，如圖5-15所示圖（5-15）誤碼率從圖5-5和圖5-8的仿真結(jié)果來看，采用抽樣判決器的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)與采用最佳接