Matlab通信系统链路级仿真

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常用变换函数
• ifft函数的使用方法与fft非常类似。 • 注意fft和ifft函数对于输出功率的影响。 • fft函数之后总功率为fft之前的N倍，ifft之 后总功率则减小到原来的1/N。
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常用统计信号处理函数
• xcorr和xcov
– 分别用于计算互相关函数和互协方差函数 – 自相关函数和自协方差函数作为特例处理。
• 本来应该计算
• 但是只能估计。 • c = xcorr(x,y) 返回长度为2*N-1的向量。 如果x和y不一样长，将短的补零
• periodogram：周期图法计算功率谱密度
常用统计信号处理函数
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常用统计信号处理函数
fs = 1000; % Sampling frequency t = (0:fs)/fs; % One second worth of samples A = [1 2]; % Sinusoid amplitudes (row vector) f = [150;140]; % Sinusoid frequencies (column vector) xn = A*sin(2*pi*f*t) + 0.1*randn(size(t)); Hs = spectrum.periodogram('Hamming'); psd(Hs,xn,'Fs',fs,'NFFT',1024,'SpectrumType','twosided‘)
z ( t ) f L ( t )e a( t )e
jc t j c t ( t )
a( t ) cos c t ( t ) j sin c t ( t )
f ( t ) Re z ( t ) Re f L ( t )e jc t Re f c ( t ) jf s ( t ) cos c t j sin c t f c ( t )cos c t f s ( t )sin c t
通信系统基本模型
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点到点数字通信系统基本模型
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信号处理工具箱
• 命令行形式的函数包括：
– – – – – – – – – 离散时间滤波器设计、分析与实现 模拟滤波器设计分析与实现 线性系统变换 窗函数 谱分析 统计信号处理 线性预测 多速率信号处理 波形产生
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信号处理工具箱
• 支持各种信号处理操作，包括波形产生 、滤波器设计与实现、卷积、常用的变 换和谱分析等。 • 分为两类工具，一类是命令行形式的函 数，另一种是GUI形式的 集成工具。
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常用统计信号处理函数
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
• xcov与其类似
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Matlab中的通信系统仿真资源
• Matlab和Simulink都针对通信系统的物理 层（链路级）仿真提供了专门的工具箱 和模块库。 • 传统数字通信系统常用的各种信息处理 、信号处理算法都有相应的函数与之对 应。 • 近年来新出现的一些技术推动工具箱不 断更新。
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主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱
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通信系统链路级仿真的一般假设前提
主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱 – Simulink信号处理模块集
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• 带通信号的基带等效 • 最佳接收机
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带通信号的基带等效表示
• GUI工具
– 滤波器设计与分析 – 窗设计与分析 – 信号绘图等
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常用波形产生函数
• • • • • sawtooth：锯齿波 square：方波 gauspuls：高斯调制正弦脉冲 chirp：线性调频信号 sinc：抽样函数
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最佳接收机
• 假设为最佳接收机与噪声方差的计算密 切相关。 • 二进制反极性基带通信系统仿真的例子 。 • 带通信号基带等效后得到相同结果。 • 如BPSK信号的仿真程序和二进制反极性 基带通信系统仿真程序完全相同。 • 如果引入频偏、时偏或相偏则仿真模型 会有所区别。
更为一般的通信链路模型示意图
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一般数字通信系统的组成
• • • • • • 信号源 信息源 信源编码和解码 信道编码和解码 射频调制与解调 振荡器、混频器、变 频器和功率放大器 • 滤波和自适应均衡 • 信道 • 多路复用以及多址接 入 • 噪声和干扰源 • 同步：包括载波同步 、扩频码同步、符号 同步、数据帧同步等 等
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常用变换函数
• DFT变换：fft、fftshift、fftw、ifft • FFT是数字信号处理的基础 • 但是这些函数属于Matlab本身，不属于 SP Toolbox。
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常用变换函数
• fft函数当输入参数个数为1，且为一个向量时 ，执行该向量的DFT计算 • 当输入参数为一个矩阵时，计算每列的DFT。
• • • • • • • • • t = (0:1/100:10-1/100); x = sin(2*pi*15*t) + sin(2*pi*40*t); y = fft(x); % Compute DFT of x m = abs(y); p = unwrap(angle(y)); f = (0:length(y)-1)*99/length(y); % Frequency vector plot(f,m); title('Magnitude'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]); figure; plot(f,p*180/pi); title('Phase'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]);
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主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱
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《计算机仿真》
北邮信息理论 与技术教研中心
Matlab通信系统链路级仿真
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2013-7-17
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– 信息处理：信源编解码、加解密、信道编解 码 – 信号处理：采样、滤波、调制、估计、检测 、均衡等。
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仿真与实现的关系
• 浮点仿真与基带处理实现之间的区别仅 仅在于对数的表示方式不同。 • 定点仿真则完全在计算机上模拟实际实 现时在DSP、FPGA、ASIC上的处理。 • 定点仿真通常作为实际实现之前的验证 和测试向量产生手段。
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仿真与实现的关系
• 通信系统链路级仿真与实际发射机与接 收机实现之间的关系非常密切。 • 大部分关于发射机和接收机的仿真模型 实际上就是其基带处理模型。 • 可以认为发射机和接收机的基带处理包 含两类操作：
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常用统计信号处理函数
• 默认情况下，执行计算：
• 可以指定归一化选项‘biased’ ‘unbiased’或 ‘coeff’ ，如果选‘biased’，则 • 如果选’ ‘unbiased’， • 如果选‘coeff’，是将R(0) 归一
Matlab中的通信系统仿真资源
• 主要资源：
– 信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox) – 通信工具箱(Communications Toolbox)
• 配套资源：
– 滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox) – 定点工具箱(Fixed-Point Toolbox) – 统计工具箱(Statistics Toolbox)
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常用变换函数
• fft参数为两个时，第二个参数为DFT点数 N。 • 向量长度大于N时，需要截断，小于N时 则加零。 • N的大小对fft的计算速度有很大影响。 • Matlab中的fft函数的算法采用的是著名的 fftw算法核心思想，根据不同的fft点数选 择不同的算法。