时分多路复用系统的仿真实现

时分多路复用系统的仿真实现

摘要

时分多路复用是一种数字复用技术，在数字通信系统中，模拟信号的数字传输或数字基带信号的多路传输一般都采用时分多路复用方式来提高系统的传输效率。时分复用是将不同源端的数字数据合并到一个时间共享的链路上，适用于媒体数据速率容量超过要传输的几路数字信号总速率的情况。本次课程设计利用MATLAB/Simulink仿真软件实现对时分多路复用系统的模拟仿真，达到对输入信号实现复用和解复用的效果。

关键词：时分复用；Simulink；仿真

目录

第1章时分多路复用系统仿真的基本原理 (1)

1.1 Simulink简介 (1)

1.2 时分多路复用系统的基本原理 (1)

第2章时分复用系统仿真模型 (4)

2.1 Simulink仿真框图搭建 (4)

2.2 仿真参数设置 (5)

第3章时分多路复用的Simulink仿真及结果分析 (11)

3.1 时分多路的Simulink仿真 (11)

3.2 仿真结果分析 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

第1章时分多路系统仿真的基本原理

1.1 Simulink简介

Simulink（动态系统仿真）是MATLAB中一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。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，使得系统仿真工作大为方便。Simulink具有适应面广结构（线性系统、非线性系统、离散系统、连续及系统混和系统）、流程清晰仿真精细和提供大量函数模块等优势特点。由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用户可以在两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。不用命令行编程，由方框图产生.mdl文件（s函数）当创建好的框图保存后，相应的.mdl文件就自动生成，这个.mdl文件包含了该框图的所有图形及数学关系信息。框图表示比较直观，容易构造，运行速度较快。

Simulink的仿真原理是当在框图视窗中进行仿真的同时，MATLAB 实际上是运行保存于simulink内存中s函数的映象文件，而不是解释运行该mdl文件。Simulink的模型在视觉上表现为方框图，在文件上则是扩展名为mdl的ASCII 代码；在数学上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上模拟了物理器件构成的实际系统的动态特性。

Simulink 的一般结构：

1.2 时分多路复用系统的基本原理

抽样定理：一个频带限制在0到fm以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含有x(t)的全部信息。当抽样频率fs≧2fm 时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fm≦B≦fs—fm的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。

时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在单路抽样信号在时间上离散的脉冲间留出很大的空隙。因此，可以

在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并且能

区分开，那么一个信道就可以能同时传输多路信号，达到多路复用的目的。这种多路复用技术称为时分多路复用，图1.1为基带信号的时分复用原理框图。

图1.1 基带信号时分复用原理

假设有N路PCM信号进行时分多路复用，系统框图及波形如图1.2和图1.3所示。各路信号首先通过相应的低通滤波器使之变为带线信号，然后送到抽样电子开关，电子开关每T

s

秒将各路信号依次抽样一次，这样N个样值按先

后顺序错开插入抽样间隔T

s，

之内，最后得到的复用信号是N个抽样信号之和，

其波形如图1.3所示。各路信号脉冲间隔为T

s ，各路复用信号脉冲的间隔为T

s

/

N。由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时隙，未被抽样脉冲占用的时隙叫做保护时间。

图1.2 时分复用系统框图

在接收端，合成的多路复用信号由与发送端同步的分路转换开关区分不同路的信号，把各路信号的抽样脉冲序列分离出来，再用低通滤波器恢复各路所用的信号。

多路复用信号可以直接送到某些信道传输，或者经过调制变换成适合于某

些信道传输的形式在进行传输。传输接收端的任务是将接收到的信号经过解调或经过适当的反变换后恢复出原始多路信号。

图 1.3 时分复用波形

（a）第一路波形（b）第二路波形（c）第三路波形（d）合成波形

时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路，简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。然而，时分复用系统对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题提出了较高的要求。所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（即帧同步信号）。它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲。

第2章时分复用系统仿真模型

2.1 Simulink仿真框图搭建

根据同步时分多路复用系统原理，在熟悉Simulink仿真软件的基础上，可搭建系统实现框图如图2.1和图2.2所示。

图 2.1 时分复用系统结构框图

图 2.2

Subsystem/Subsystem1结构框图

在左侧输入端输入包括方波、正选拨及锯齿波的四路信号，经过Subsystem （结构图如图2.2所示）在脉冲控制下实现对左侧输入信号按时间依次进行抽取。合并器Merge的功能是将在不同时隙抽取的信号合并成一路向量信号并由示波器输出该复用波形。Subsystem1结构同Subsystem，实现时分复用系统原理框图（图1.2）中高速开关的作用，即在接收端将经合并器Merge以后的复用信号以按时间抽取的方式分离成原始的四路信号。

2.2 仿真参数设置

系统框图各输入信号参数设置如图2.3到图2.5所示：

图2.3 方波参数设置采用幅度为3，周期为2，无相位延迟的方波分别作为第1路输入信号。具体设置如图2.3。

采用幅度为3 ，周期为兀的正弦波作为第2路和第4路输入信号。具体设置如图2.4。

采用周期为2的锯齿波作为第三路输入信号。具体设置如图2.5。