基于MATLAB的无线接收系统仿真

武汉职业技术学院学报二O O 五年第三
期J ournal of Wuhan Institute of Technology
基于ＭＡＴＬＡＢ的无线接收系统仿真
朱亚玲，王典洪
（中国地质大学 机电学院，湖北　武汉　４３００７４）
利用ＭＡＴＬＡＢ程序设计语言完成了一套通信信号处理系统，将该系统应用到“城
市非开挖铺管钻进系统的研究和开发”项目中进行无线数据通信的仿真，可以任意
修改接收滤波器的各个参数，并且显示出解调以及滤波后的波形，以期找到一组最
佳的滤波器参数，完成整个接收系统的设计。

该系统一经扩展即可完成针对任何类
型调制信号的无线传输系统仿真。

接收滤波器；系统仿真；ＭＡＴＬＡＢ语言；通信信号处理系统
摘 要：
关键词：
收稿日期：２００５－０３－１４
作者简介：朱亚玲（１９８０－），女，河南西华人，中国地质大学机电学院教师，在读硕士。

中图分类号：ＴＮ９１１．７２ 文献标识码：　Ａ 文章编号：１６７１－９３１Ｘ（２００５）０３－００５４－０４
一、引言
在城市非开挖铺管钻进系统中需要进行地上地
下的数字信号无线传输。

但是，由于大地的强磁场
影响，只能用很低频率的信号作为载波，在这里我
们以８ＫＨｚ的正弦信号作为载波，采用２ＡＳＫ的调
制方式。

但是这也为接收端的接收滤波器的设计
带来了一定的困难。

在这种采用低频载波的特殊
情况下，解调低通滤波器的截止频率到底应该选
用何值才能达到最好的接收效果是需要深入的研
究和实践的。

基于以上考虑，我们采用ＭＡＴＬＡＢ语
言设计了一个信号处理系统进行无线接收系统仿
真，为实际的硬件设计提供了精确的数据。

二、仿真数据的产生
ＭＡＴＬＡＢ的处理对象为数据或者数据构成的矩
阵，如何产生一组最贴近实际情况的数据是整个仿
真正确与否的关键。

由于要处理的是经过ＡＳＫ调制
的信号，所以需要预先产生这样一组数据，它们可以
形成载波为８ＫＨｚ，调制信号频率为２５０Ｈｚ（这是
项目要求的数字信号频率）的ＡＳＫ波形。

在这里，
这组数据可以由ｍａｔｌａｂ的函数ｄｍｏｄ产生。

（一）通信工具箱中的仿真函数ｄｍｏｄ
ＭＡＴＬＡＢ是一个功能非常强大的算法开发、
计算和可视化的工具集合。

同传统的高级编程语
言相比，它具有更强的控制性和更大的灵活性。

同
时，ＭＡＴＬＡＢ还提供了范围非常广泛的函数集，内
容包括数学和矩阵运算、图形、色彩和声音控制以
及低级文件输入／输出操作。

ＭＡＴＬＡＢ函数可以
直接被调用，且易于扩充。

用户可以使用ＭＡＴＬＡＢ
语言很容易的生成新函数，这些函数将作为
ＭＡＴＬＡＢ平台的一部分进行工作。

本设计所论述
的通信仿真系统将主要依赖于通信工具箱的函数
来构建。

通信工具箱中包含了对通信系统进行设
计、分析、和仿真时最常使用的一些函数，这些函
数都放在ｃｏｍｍ子目录下。

在ＭＡＴＬＡＢ的工作窗口
中键入：
ｈｅｌｐ　ｃｏｍｍ．
即可得到ＭＡＴＬＡＢ通信工具箱函数名称和内
容的列表，本文所用到的ｄｍｏｄ函数就是众多通信
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工具箱函数中的一个。

Ｄｍｏｄ函数的语法格式为：ｙ　＝　ｄｍｏｄ（ｘ，Ｆｃ，Ｆｄ，Ｆｓ，＇ｍｅｔｈｏｄ／ｎｏｍａｐ＇．．．）　，它进行对数字信号ｘ的调制。

ｘ的载波频率为Ｆｃ；仿真时的抽样频率为Ｆｓ，即输出信号ｙ的抽样频率。

输入信号ｘ的抽样频率为Ｆｄ。

要求Ｆｃ＜Ｆｓ，且Ｆｓ／Ｆｃ必须是一个整数。

调制信号ｙ的列数等于Ｆｓ／　Ｆｄ乘以输入信号ｘ的长度。

Ｆｓ可以是一标量，也可以是一个二维矢量（包括抽样频率和初始相位），参数“ｍｅｔｈｏｄ＂是用来说明调制方式的。

（二）ＡＳＫ数据的产生
本系统中，ｘ＝　［１　１　０　０　１　０］是一组将被调制的数字信号。

Ｆｃ＝８ＫＨｚ，为项目所需载波频率。

Ｆｓ＝４０ＫＨｚ，为ＭＡＴＬＡＢ对信号的抽样频率。

因为，ＭＡＴＬＡＢ的处理对象为数据，所以必须将ＡＳＫ的已调波进行抽样产生数据序列即ｙ序列才能进行后续的处理。

Ｆｄ＝２５０Ｈｚ，为ｘ这组数字信号的抽样频率。

Ｍｅｔｈｏｄ＝ＡＳＫ，表示这里产生的ｙ序列是经过ＡＳＫ调制后的数据序列。

下图为ＡＳＫ波形：
在这里，为了便于接收端检测到该信号，我们对０、１信号用不同幅度的正弦信号来表示。

只是由于抽样频率Ｆｓ较大，数据量就很大，所以图形显示的很密集。

下面就可以将这组数据送入通信信号处理系统进行处理了。

三、通信信号处理系统
众所周知ＭＡＴＬＡＢ的信号处理工具箱（Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｏｏｌｂｏｘ）覆盖了经典信号处理理论的大多数内容，是一个非常优秀的算法研究和辅助设计工具。

但是依靠ＭＡＴＬＡＢ的工具箱仍然不能直接地完成对信号的分析处理，它需要经过一系列的程序编写后方能进行。

所以使用者必须有一定的理论基础和实践经验，但并非所有使用者都学习过ＭＡＴＬＡＢ。

为了使那些未学过ＭＡＴＬＡＢ的人同样能方便地进行信号的分析与处理，也为了使我们对信号的分析与处理更加方便
快捷、更加高效实用。

我们设计的这套通信信号
分析与处理系统，运用ＭＡＴＬＡＢ完备的图形处理功能，实现分析与处理结果的可视化，相信它对许多专业和非专业人士在分析和处理信号时都会有一定的帮助。

（一）系统设计思路及主要功能整个系统的设计是以信号的处理流程为基础的。

下图为系统的设计框图：信号首先以文件的形式输入处理平台进行频谱分析，观察信号是否被噪声污染。

若其频谱含有噪声谱则马上进入滤波器模块进行滤波，以滤除信号中的噪声。

然后，再将滤波后的信号送入编解码模块进行编码或解码。

若是待发射的信号，则分别进行信源编码和信道编码；若是接收到的信号则进行相应的解码。

最后将信号送入通信仿真模块进行各种调制或解调处理及波形显示。

下图为该处理系统的主界面：
（二）信号处理系统在整个无线接收系统仿真中的使用情况
本项目中，我们是把信号处理系统当成一个针对ＡＳＫ调制方式的无线接收系统来用
，所以主
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要用到的是频谱分析和滤波两个模块。

因为信号
在发射之前没有进行任何编码处理，所以这里也
不需编解码模块。

其中，滤波器模块是关键部
分，因为整个仿真的主要目的就是想借助该模块
找到最佳的滤波器参数，以便找到解调所需的最
佳的截止频率点，使硬件电路的设计有其理论依
据。

滤波器模块的界面如下图：
其中Ｗｐ为低通滤波器的通频带，Ｗｓ为其截止
频率，Ｒｐ为通带内最大衰减系数，Ｒｓ为阻带内最
小衰减系数，Ｆｓ为抽样频率。

可见，通过改变这几
个参数就可以设计出不同频率响应特性的滤波器。

四、系统仿真过程
根据ＡＳＫ接收机的原理框图，本次仿真分为
三个步骤。

（一）ＡＳＫ信号数据的整流
本项目中采用的是ＡＳＫ的调制方式，那么在
接收端处理ＡＳＫ数据序列之前需先将数据进行整
流处理，这一步非常重要，即去掉数据序列中为
负数的数据。

整流之后的信号波形如下图所示：
可见为负数的数据均已被去除。

（二）数据的输入及频谱分析
因为整个信号处理系统都是以数据文件形式对
数据进行、分析处理的，所以我们首先将整流后
的数据存成一个文件命名为ｐａｐｅｒ．ｍ。

然后再使用
平台的菜单命令“文件”打开这个数据文件，数
据即被输入处理系统，紧接着使用菜单命令“频
谱分析”可看到结果如下图：
已经出现了所须的低频有用信号。

（三）滤波及仿真输出波形显示
根据频谱图以及相关的理论知识，我们采用
低通滤波器对信号进行滤波，经过反复实验，在
滤波器界面输入参数如下：
由于原始数字信号频率为２５０Ｈｚ，在这里选择
滤波器的通频带为稍大的２５５Ｈｚ，截止频率为
１ＫＨｚ，这样可得到最好的输出信号波形，如下图
所示：
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On Wireless Receiver System Simulation Based on Matlab
ZHU Y a-ling, WANG Dian-hong
(Mechanic Engineering College of Chinese Geography University , Wuhan 430074, China)
Abstract: This paper introduces a communication signal process system based on MA TLAB. The system consists of the input and spectral analysis module, filter module, coding and decoding module and communication simulating module.It suggests that the application of this system in the research and development of trench less installing pipeline and drilling system to simulate wireless digital communication make it possible to arbitrary modification of parameters. It also points out that the simulation results could be used to guide factual hardware design.
Key words: system simulation; MA TLAB; communication signal process system
其中红线为滤波后的信号波形，可见很好的还原了原始的数字信号。

参考文献：
［１］刘敏，魏玲等．ＭＡＴＬＡＢ通信仿真与应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００１．
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［责任编辑：胡类明］
Organisational Measurement of the “Person-Organization Fit”
MU Zi-guang , FU Ji-juan
(China University of Mining Technology, Xuzhou 221008, China)
Abstract : This thesis presents the construction of the “person-organization fit” theory model and explains the subjective individual outcomes in view of person-organization fit. It defines fit degree and introduces the situation in the field. Finally, it puts forward the research model and theory hypothesis toward “person-organization fit”.
Ked words : person-organization fit; measuring methods; human resources
（上接第２７页）
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