完整word版,1、卫星链路通信系统与SIMULINK仿真(上行链路)
卫星通信系统级仿真方法
卫星通信系统级仿真方法卫星通信系统是现代通信网络中至关重要的一部分，它能够提供全球范围内的通信覆盖。
为了确保卫星通信系统的高效运行，需要对其进行系统级仿真，以评估其性能、优化设计和预测系统行为。
卫星通信系统级仿真方法涉及多个方面，包括卫星轨道设计、射频链路分析、地面站布局和网络规划等。
在进行系统级仿真时，需要考虑以下几个关键因素：1. 卫星轨道设计，卫星轨道对通信系统的覆盖范围和性能有着重要影响。
通过仿真分析不同轨道参数的影响，可以优化卫星轨道设计，以实现更好的通信覆盖和服务质量。
2. 射频链路分析，射频链路是卫星通信系统中至关重要的一环，影响着通信质量和数据传输速率。
通过仿真分析射频链路的性能指标，可以优化天线设计、功率分配和频谱利用，以提高通信系统的性能。
3. 地面站布局，地面站的布局对卫星通信系统的覆盖范围和服务质量有着重要影响。
通过仿真分析不同地面站布局方案的优劣，可以选择最佳的地面站位置和数量，以实现最佳的通信覆盖和容量。
4. 网络规划，卫星通信系统的网络规划涉及到多个卫星和地面站之间的通信连接，需要进行仿真分析以评估网络的可靠性、容量和延迟等性能指标，以优化网络设计和规划。
在进行卫星通信系统级仿真时，通常会采用计算机辅助设计（CAD）工具和仿真软件，如MATLAB、Simulink等，以建立系统模型、进行仿真计算和分析。
通过系统级仿真，可以全面评估卫星通信系统的性能，优化设计方案，提前预测系统行为，从而提高系统的可靠性、效率和服务质量。
总之，卫星通信系统级仿真方法是确保卫星通信系统高效运行的重要手段，它能够帮助工程师和设计人员全面评估系统性能，优化设计方案，提高系统的可靠性和服务质量。
随着通信技术的不断发展，卫星通信系统级仿真方法也将不断完善和提升，为卫星通信系统的发展注入新的活力。
simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
基于Simulink的通信系统实现与仿真
Science &Technology Vision 科技视界1基本概念通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,广义上共包括信源、信道和信宿三个部分。
信源是指通信过程中产生和发出信息的设备或计算机的总称,信宿与其相对,是指通信过程中接收、处理信息的终端设备或计算机的总称。
通信信道是数据传输的通路以及信号传输的媒质,是本文讨论的重点。
信道最重要的参数之一就是信息的传递能力,用带宽加以描述。
由于通信设备爆炸式的增加,传统的一个设备占用一个信道的传输方式因其效率低而不再适用。
新的传输方式要求若干个设备使用一个信道,并且安排合理的分配方式使得同一信道上各路通信互不干扰。
最广泛的三种复用方式是:频分复用、时分复用和码分复用。
(1)频分复用频分复用是将通信信道的整个频谱范围,划分成若干个频率范围,每一对通信设备只允许工作在某一个特定的频率范围之内,即不同的通信用户是依靠不同的频率范围来实现通信的。
早期的无线通信系统以及现在的无线广播、短波、大部分专用的通信王伦,仍然采用频分复用的技术加以实现。
(2)时分复用时分复用是将全部通信信道在时间轴上,划分成若干个相等长度的时间间隙。
将每一对通信设备分配在某一个指定的时隙上工作,那么不同的通信用户即可通过不同的时隙划分实现通信。
现在广泛应用的数字蜂窝无线通信系统(GSM)就是应用时分复用的典型实例。
(3)码分复用码分复用不同于频分复用和时分复用,它是利用码组的正交性,将承载着不同通信用户的通信信息加以区分。
每一对通信设备都被分配在特定码组上实现通信。
现在正在使用的数字蜂窝无线通信CDMA、第三代移动通信系统WCDMA,CDMA2000以及SC-CDMA 都采用了码分复用的技术。
码分复用的关键在于通信码组之间的正交性。
一种获得正交码组的方法是使用M 序列发生器。
M 序列是最大长度线性反馈移位寄存器序列的简称,具有很强的自相关特性和很弱的互相关性质。
并且M 序列可以提供与其周期长度相同个数的正交码组。
通信系统Simulink仿真
实验报告课程名称：MATLAB程序设计实验项目：通信系统仿真班级：学号：姓名：成绩：教师签字：1．实验项目名称通信系统仿真2．实验目的（1）熟悉通信相关方面的知识、学习并掌握OFDM技术的原理。
（2）熟悉MATLAB语言和simulinkSimulink 工具箱的使用。
（3）设计并实现OFDM通信系统的建模与仿真。
3．实验内容与实验步骤要完成的实验内容：自行设计基于OFDM的通信息系统仿真模型，分别采用MATLAB脚本程序和基于Simulink 工具箱实验相同的功能。
对系统的性能进行分析。
本次试验采用OFDM-16QAM系统来建模和仿真。
应用（或涉及）的原理：OFDM的全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，意为正交频分复用。
OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。
多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，利用快速傅里叶逆变换（IFFT，Inverse Fast Fourier Transform）和快速傅里叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
OFDM是一种多载波调制技术，其原理是用N个子载波把整个信道分割成N个子信道，即将频率上等间隔的N个子载波信号调制并相加后同时发送，实现N 个子信道并行传输信息。
这样每个符号的频谱只占用信道带宽的1/N，且使各子载波在OFDM符号周期T内保持频谱的正交性。
在发送端，串行码元序列经过数字基带调制、串并转换，将整个信道分成N 个子信道。
N个子信道码元分别调制在N个子载波频率上，设为最低频率，相邻频率相差1/N，则，，角频率为，。
待发送的OFDM信号为：接收端对接收到的信号进行如下解调：由于OFDM符号周期内各子载波是正交的。
(完整版)simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
(完整版)simulink模拟通信系统仿真及仿真流程
基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。
AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如下。
相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
AM包络检波解调原理框图如下。
AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。
DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。
滤波法SSB调制原理框图如下所示。
图中的为单边带滤波器。
产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。
图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
相移法SSB调制时域表达式如下。
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
SSB解调SSB只能进行相干解调。
simulink仿真通信原理课程设计报告
Simulink仿真通信原理课程设计报告一、设计背景通信原理是电子信息类专业的重要课程，它涵盖了通信系统的组成、信号传输原理、调制解调技术等内容。
为了加深学生对通信原理的理解，本次课程设计采用Simulink仿真工具，设计一个简单的通信系统模型，以实现信号的调制、传输和接收。
二、设计目标1. 实现信号的调制和解调；2. 观察调制和解调前后的信号质量；3. 分析通信系统的性能指标。
三、设计原理1. 调制方式：采用调幅（AM）和调频（FM）两种方式进行调制；2. 解调方式：采用相干解调；3. 传输介质：模拟无线信道。
四、设计步骤1. 搭建调制和解调模块：包括正弦波生成器、低通滤波器、调幅器和解调器等模块；2. 搭建信道模块：包括模拟无线信道和噪声源等模块；3. 连接各模块，设置参数，实现信号的调制和解调过程；4. 观察和分析仿真结果，包括调制和解调前后的信号质量、误码率等指标。
五、设计结果与分析1. 调制和解调前后的信号质量对比：调制后的信号经过信道传输后，解调前后的信号质量有明显差异，表明调制和解调技术在通信系统中的重要性；2. 误码率分析：在信道中加入噪声后，观察误码率的变化，说明信道对通信系统的性能影响；3. 系统性能指标分析：通过对调制方式、信道特性和解调方式等因素的综合考虑，分析通信系统的性能指标，为实际应用提供参考。
六、总结与展望本次课程设计通过Simulink仿真工具，实现了通信原理中的调制和解调过程，加深了学生对通信原理的理解。
同时，通过对仿真结果的分析，进一步了解了通信系统的性能指标。
本次设计虽然取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处，如信道模型的复杂性和噪声源的精确度等。
未来可以在此基础上进一步优化模型，提高仿真精度，为实际通信系统的设计和优化提供更有价值的参考。
此外，还可以尝试使用其他调制解调方式，如相位调制（PM）和偏振调制（PM）等，以扩展通信系统的应用范围。
Simulink仿真教程(共77张)
仿真技术
第8页，共77页。
第九章 Simulink动态仿真
指令窗
该窗是进行各种 MATLAB 操作的最主要窗口。在该窗内，可键入各种送给(sònɡ ɡěi)MATLAB 运作的指令、函数、表达式；显示除图形外的所有运算结果；运行错误时，给出相关的出错提示。
仿真技术
第9页，共77页。
第九章 Simulink动态仿真
仿真技术
第6页，共77页。
第九章 Simulink动态仿真
5、 Simulink与建模仿真 （1） Simulink
Simulink是一种用来实现计算机仿真的软件工具。它是MATLAB 的 一个(yī ɡè)附加组件，可用于实现各种动态系统（包括连续系统、 离散系统和混合系统）的建模、分析和仿真。
第九章 Simulink动态仿真
Simulink动态(dòngtài)仿真
1 Simulink 基本操作 利用Simulink进行系统仿真的步骤是： ① 启动Simulink，打开Simulink模块库 ② 打开空白模型窗口； ③ 建立Smulink仿真模型； ④ 设置仿真参数，进行仿真； ⑤ 输出仿真结果。
仿真技术
第5页，共77页。
4、 仿真的三要素
第九章 Simulink动态仿真
计算机仿真的三个基本要素是系统、模型和计算机，联系着它 们的三项基本活动是模型建立、仿真模型建立（又称二次建模 ）和仿真试验。
数学仿真采用数学模型，用数学语言(yǔyán)对系统的特性进行描述， 其工作过程是：
1、建立系统的数学模型； 2、建立系统仿真模型，即设计算法，并转化为计算机程序，使 系统的数学模型能为计算机所接受并能在计算机上运行； 3、运行仿真模型，进行仿真试验，再根据仿真试验的结果进一 步修正系统的数学模型和仿真模型。
卫星通信信道的传输特性及vsat下行链路具体仿真模型的建立
图1-1使用蒙特卡罗方法进行通信系统误码率仿真模型框图
如图1.1，使用MC方法进行仿真步骤如下：
（1）生成输入比特序列采样值A(k) k=1,2,3…….
（2）通过功能模块处理采样数据，并且产生输出序列Y(k)
（3）估计E(g(Y(k)); (1-2-1)
（4）与理论值BPSK和QPSK的误码率进行比较
中国的VSAT系统发展至今，已经形成种类齐全(话音、数据、单向、双向等)，规模庞大(几千个用户站)和运行稳定可靠的专业服务体系。
利用Ka波段[1](30/20GHz)或更高频段构成卫星通信系统是未来的发展趋势。因此，研究和开发Ka频段的卫星通信系统对我国未来卫星通信事业的发展有着及其重要的意义。对于Ka频段的卫星通信系统，由降雨引起的电波衰减是影响卫星通信线路传输质量的一个重要因素，准确的把握降雨衰减特性和补偿降雨衰减的方法研究，成为实现该系统的关键性问题之一。
而另外一些模型中[3]认为固定卫星通信系统的乘性干扰的包络符合如下的随机分布：A和U分别表示等效低通雨衰信道的包络和相位,二者均为随机变量,其分布特性由天气条件决定,它们均服从高斯分布,其概率密度函数分别表示如下[7]:
(1-3-1)
其中 为信号包络的概率密度函数, 是信号相位的概率密度函数. 和 分别是信号包络和相位的标准差,而 和 分别为相应的均值.。不同天气条件下，认为卫星通信信道包络的乘性干扰符合高斯分布(幅度和相位都为高斯分布)。而本文着重对降雨和对流层闪烁等混合天气因素的影响进行了仿真研究。
卫星链路通信系统与SIMULINK仿真（下行链路）
卫星链路通信系统与SIMULINK仿真（下行链路）卫星链路通信系统（下行部分）一、实验内容题目1题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC 系统中PCM 编码方式。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。
通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图图1PCM信源编码2.实验结果与分析图2接收端PCM 译码与发送端结果显示从图2我们可以看出，PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率，验证了PCM 调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无避免。
题目2题目内容：了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK)调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。
1. 实现框图图3信号调制/解调过程2. 实验结果与分析Transmit Filter1Transmit FilterModulator BasebandDemodulator BasebandGeneratorChannel图4发送地球站端QPSK调制后的星座图图5接收解调信号星座图从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。
题目3题目内容：掌握SCPC系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率 1.实现框图图6信道编译码模块2实验结果与分析通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。
通信系统的Simulink仿真
实验三通信系统的Simulink仿真一、实验目的1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；，3、学习用Matlab simulink实现通信系统的仿真的使用；4、掌握数字载波通信系统的基本原理。
二、实验原理1. Simulink简介Simulink是Matlab中的一个建立系统方框图和基于方框图的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真和仿真结果可视化分析的软件包。
Simulink采用基于时间流的链路级仿真方法，将仿真系统建模与工程中通用的方框图设计方法统一起来，可以更加方便地对系统进行可视化建模，并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使系统设计、仿真调试和模型检验工作大为简便。
SIMULINK 模型有以下几层含义：(1)在视觉上表现为直观的方框图；(2)在文件上则是扩展名为mdl 的ASCII代码；(3)在数学上表现为一组微分方程或差分方程；(4)在行为上则模拟了实际系统的动态特性。
SIMULINK 模型通常包含三种“组件”：(1)信源（ Sources）：可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源；(2)系统（ System）：即指被研究系统的SIMULINK 方框图；(3)信宿（ Sink）：可以是示波器、图形记录仪等。
2. 通信常用模块库及模块编辑功能简介通信中常用的MATLAB工具箱有：Simulink 库，Communications Blockset（通信模块集），DSP Blockset （数字信号处理模块集）。
其中对单个模块的主要编辑功能如下：1) 添加模块:模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳（选中模块，按住鼠标左键不放）而放到模型窗口中进行处理；2) 选取模块；3) 复制与删除模块；4) 模块名的处理模块命名：先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改即可。
卫星通信信道的传输特性及vsat下行链路具体仿真模型的建立
另外还考虑了对流层闪烁的影响，对于Ka波段的信号，对流层既有减弱作用同时还有增强作用，因此在本文中还观察了对陆层闪烁发生时候的信号的散点图等信息，并统计了对流层闪烁对于通信质量的影响。
关键字：Ka波段VSAT雨衰 对流层闪烁Simulink误码率和容量
Abstract
First ,some basicknowledgeof simulink is introduced. After that ,in the second section,charactersof ka band satellite–communication isintroduced. Then a model of Ka band VSAT down-link which subject to rain attenuation andscintillationis built. I use Matlab/Simulink to simulate this model. All the model-data is based on the city ofguangzhou,China.
因此，在本文中，对QPSK和BPSK进行仿真时，均采用了基带(即低通模型)，这是因为：
（1）带通信号的低通复包络
(1-2-2)
对应的复包络为 (1-2-3)
即 (1-2-4)
(1-2-5)
其中,A(t)和 为低通函数。
（2）由帕塞维尔定理得到，经过傅立叶变换之后，功率与能量保持不变，即 即复包络的能量为带通信号能量的2倍，而信号和噪声拥有类似的性质，所以得到了信噪比保持不变，从而为仿真带来了方便。
通信系统的simulink仿真
通信系统的Simulink仿真实验1 引言当前，通信讯技术的发展日新月异，通信系统建设可采用的技术有多种选择，同时，通信系统的功能要求也越来越高，系统建设愈加复杂，系统建设经费不断增加。
传统的试验设计手段已经不能适应技术发展的需要。
而通信系统的计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性，通信原理课程教学中，在硬件电路实验的同时增加计算机仿真实验，不仅能够帮助学生理解和掌握课程原理，而且对培养学生的科研创新能力具有十分重要的意义，同时也大大节省了硬件电路实验中的设备更新的不断投资。
2 MATLAB 通信工具箱的构成及功能MATLAB 通信工具箱是一套用于通信领域进行理论研究、系统开发、分析设计和仿真的专业化工具软件包，主要由两部分组成：通信系统功能函数库和SIMULINK 通信系统仿真模型库[1]。
MATLAB 通信系统功能函数库由70 多个函数组成，每个函数又有多种选择参数，函数功能覆盖了现代通信系统的各个方面。
这些函数包括：信号源产生函数、信源编码/解码函数、纠错控制编码/解码函数、调制/解调函数（基带和通带）、滤波器函数、传输信道模型函数、TDMA、FDMA、CDMA 函数、同步函数、工具函数等。
用MATLAB通信系统功能函数库进行通信系统仿真，是利用函数进行计算式的数据流仿真，速度比较慢。
SIMULINK通信系统仿真模型库（Communication toolbox）如图1 所示，每个框图都是由一个子仿真模型库构成，在通信系统中，一般情况下传输和接受所采用的技术是相互对应的，因此，可以将发射和接受部分的各个子仿真模型库进行相应的归类。
以调制解调图 1 SIMULINK 通信系统仿真模型库为例，发射部分的调制和接受部分的解调所对应的子仿真模型库归类后如图 2 所示，又分为中层子库和下层字库两层。
另外，为了进行通信系统的全系统仿真，SIMULINK 通信系统仿真模型库提供了通带和基带二种类别的信道模型，其中，通带信道有 4 种模型，基带信道有6 种模型。
1、卫星链路通信系统与SIMULINK仿真(上行链路)
卫星链路通信系统与SIMULINK仿真<上行链路）一、实验内容题目1题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC系统中PCM编码方式。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。
通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图图1PCM信源编码2.实验结果与分析图2接收端PCM 译码与发送端结果显示从图2我们可以看出，PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率，验证了PCM 调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无避免。
题目2题目内容：了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK>调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。
1. 实现框图图3信号调制/解调过程2. 实验结果与分析Transmit Filter1Transmit Filter Modulator Baseband DemodulatorBaseband Discrete-TimeGenerator Channel图4发送地球站端QPSK调制后的星座图图5接收解调信号星座图从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。
题目3题目内容：掌握SCPC 系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率1.实现框图图6信道编译码模块2实验结果与分析通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。
卫星链路通信系统与SIMULINK仿真(上行链路)
卫星链路通信系统与SIMULINK 仿真(上行链路)卫星链路通信系统与SIMULINK仿真（上行链路）一、实验内容题目1题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC系统中PCM 编码方式。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。
通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图图1 PCM信源编码2.实验结果与分析图2发送地球站端QPSK调制后的星座图图3接收解调信号星座图从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。
题目3题目内容：掌握SCPC系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率1.实现框图图4信道编译码模块2实验结果与分析通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。
总之，通过卷积编译码得到的误码率在较低的水平，充分验证了卷积编译码的良好性能，信道卷积编译码可以作为我们后面搭建SCPC 卫星通信系统的信道编译码方式。
题目4.在选做题中，我们小组选择了SCPC 系统链路上行链路卫星通信上行链路主要部分就是PCM 编码过程，卷积码，QPSK 调制过程，成型滤波器，上变频（20MHz 中频，6GHz 射频），带通滤波器，发射天线，上行信道，下面对相关原理进行介绍。
Matlab和Simulink通信与系统仿真实验指导书
（3）对子系统进行封装：请对（2）所建立所子系统进行封装（Mask） ，编写参数输入对话 框和帮助文档。并将模块放在一个自己的库中。例如
（4）应用自己封装的库模块构建一个系统，和标准的 SIMULINK 库模块进行对比 提示：使用通信工具箱中的模拟幅度调制模块“DSB AM Modulator Passband” 。
思考题：
1. 为什么接收机要采用混频原理？混频的目的是什么？
2. 普通收音机采用了一个混频器的外差技术，但一些高级的收音机，通信中的 手机，卫星电视接收机等等都采用了有多个混频器的多次变频技术，查阅资料对 2 次变频技术作出阐述。 3. 在实验步骤（1）中，仿真步长确定固定的 1e-7 秒。说明原因。当仿真步长 定为 1e-10 秒，你认为会出现什么现象？
（3）请用 simulink 模型实现课本 p252 程序 6-21 的建模和计算。比较编程和图形建模的各
自特点。 （4）使用频谱仪测量正弦信号的功率频谱。 分别测量 800Hz，振幅为 1V 的正弦信号和方波信号的频谱，比较两者的区别。频谱仪模块 在 DSP 工具箱中的 sinks 中。
注意设置频谱仪的 FFT 长度为 2048（可设其它长度试试） 。显示特性设置为幅度显示，而不 要设置为分贝方式。 （5）学有余力的同学，可设计一个系统观察双边带调制输出信号的波形和频谱。
A cos 2pFt 0<A<1 50 < F <535KHz～1605KHz 可设置。表达式为：
cos 2p fct, 535000 < fc < 1605000
调幅输出波形表达式为：
。
f (t ) 1 A cos 2 Ft cos 2 f c t
实验五
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卫星链路通信系统与SIMULINK仿真<上行链路）一、实验内容题目1题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC系统中PCM编码方式。
利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。
通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图图1PCM信源编码2.实验结果与分析图2接收端PCM 译码与发送端结果显示从图2我们可以看出，PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率，验证了PCM 调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无避免。
题目2题目内容：了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK>调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。
1. 实现框图图3信号调制/解调过程2. 实验结果与分析Transmit Filter1Transmit Filter Modulator Baseband DemodulatorBaseband Generator Channel图4发送地球站端QPSK调制后的星座图图5接收解调信号星座图从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。
题目3题目内容：掌握SCPC 系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。
利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率1.实现框图图6信道编译码模块2实验结果与分析通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。
总之，通过卷积编译码得到的误码率在较低的水平，充分验证了卷积编译码的良好性能，信道卷积编译码可以作为我们后面搭建SCPC 卫星通信系统的信道编译码方式。
题目4.在选做题中，我们小组选择了SCPC 系统链路上行链路卫星通信上行链路主要部分就是PCM 编码过程，卷积码，QPSK 调制过程，成型滤波器，上变频<20MHz 中频，6GHz 射频），带通滤波器，发射天线，上行信道，下面对相关原理进行介绍。
<1）PCM 编码PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation 的缩写。
<又叫脉冲编码调制）：数字通信的编码方式之一。
主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五人取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。
1. 抽样(Samping> 抽样是把ModulatorBaseband Demodulator Baseband Encoder Channel模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。
例如，话音信号带宽被限制在0.3～3.4kHz内，用8kHz的抽样频率<fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。
对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制<PAM）信号，如下图对模拟正弦信号的抽样所示。
对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。
2. 量化<quantizing）抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。
显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。
为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。
这一过程称为量化。
量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。
这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量化噪声。
量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。
3. 编码<Coding）量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。
若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码<例如，赋予样值0的十进制数字代码为0），在码前以“＋”、“－”号为前缀，来区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。
简单高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。
根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。
这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码。
话音PCM的抽样频率为8kHz，每个量化样值对应一个8位二进制码，故话音数字编码信号的速率为8bits×8kHz＝64kb/s。
量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小。
量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。
因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减小，即随数字编码信号的速率提高而减小。
自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。
PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的 WAV文件中均有应用。
因此，PCM约定俗成了无损编码，由于PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度的无限接近。
要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。
一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。
我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。
<2）卷积码卷积码将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。
若以<n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n 为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。
卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。
与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。
卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。
在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。
<3）QPSK调制四相相移键控信号简称“QPSK”。
它分为绝对相移和相对相移两种。
由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QDPSK。
它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
偏移四相相移键控信号简称“O-QPSK”。
全称为offset QPSK，也就是相对移相方式OQPSK。
它具有一系列独特的优点，已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
数字调制用“星座图”来描述，星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数：<1）信号分布；<2）与调制数字比特之间的映射关系。
星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系，这种关系称为“映射”，一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。
四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。
每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。
QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。
解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
首先将输入的串行二进制信息序列经串－并变换，变成m=log2M个并行数据流，每一路的数据率是R/m，R是串行输入码的数据率。
I/Q信号发生器将每一个m比特的字节转换成一对<pn，qn）数字，分成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号I(t>和Q(t>，然后对coswct和sinwct进行调制，相加后即得到QPSK信号。
QPSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式, 它被广泛应用于各种通信系统中. 适合卫星广播。
例如，数字卫星电视DVB-S2 标准中，信道噪声门限低至4. 5 dB，传输码率达到45M b。
本实验对上行链路进行了仿真，用单音频信号作为输入信号模块搭建如下图：图7上行链路模块本模块仅对上行链路进行了原理性仿真，没有考虑到一些工程因素，如发射模块中应该有成形滤波器，上行链路中存在多普勒频移，相位噪声等等。
二、总结与展望1. 在模型搭建过程中出现的问题、不足及思考(1> 误码率对比时，没有考虑到维特比译码会有一个反馈深度，当反馈深度没有设置时，误比特率非常高；当反馈深度没有设置为8的整数倍时，也比较高，原因是模块error rate calculation的输入端是8个比特一组进行对比的，而考虑反馈深度后必须将发送的比特流做相应延迟再与解调后的比特流进行对比。