淺談電子信號(hào)下數(shù)字仿真的研究與分析

程世進(jìn)

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)中，由于無線通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，從而使得數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)得到了很大的關(guān)注。與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)往往可以展現(xiàn)出更加優(yōu)越的系統(tǒng)性能。因此，關(guān)于數(shù)字信號(hào)的調(diào)制技術(shù)的研究，自然得到更多研究學(xué)者的青睞。本文主要針對(duì)電子信號(hào)下數(shù)字仿真展開研究與分析，希望本文的理論研究可以促進(jìn)無線通信領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的理論研究提供理論參考。

關(guān)鍵詞：無線通信；電子信號(hào)；MATLAB

1 引言

在最近幾年時(shí)間里，由于電子信息技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，其中互聯(lián)網(wǎng)的研究自然得到了很大的關(guān)注。早在上個(gè)世紀(jì)的八十年代，美國(guó)許多的研究學(xué)者便對(duì)于無線通信展開大量的理論研究，其中尤其是對(duì)于數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，將其推至非常高的研究地位。在當(dāng)前信息與通信學(xué)科的教學(xué)過程中，動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)仿真軟件matlab的得到了廣泛的探討與研究，并且可以很好的給出實(shí)際的仿真波形圖。因此在本文接下來的研究中，我們主要是針對(duì)當(dāng)前電子信號(hào)下數(shù)字仿真展開理論性的研究與分析，希望可以為相關(guān)領(lǐng)域的理論研究做出鋪墊。

2 電子信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理

結(jié)合過去的研究可以知道，電子信號(hào)的調(diào)制解調(diào)可以分為以下這么幾個(gè)方面：

（1）將輸入的二進(jìn)制序列按奇位、偶位進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。

（2）根據(jù)DMR標(biāo)準(zhǔn)中的符號(hào)和比特的對(duì)應(yīng)關(guān)系表1，將二進(jìn)制的0、1序列映射為相應(yīng)的四電平符號(hào)流。

就現(xiàn)實(shí)情況來說，我們?cè)诜治鲂盘?hào)的解調(diào)過程的時(shí)候，為了研究的方便，可以將其理解成是調(diào)制的反過程。當(dāng)信號(hào)經(jīng)過無線信道到達(dá)接收端的時(shí)候，我們可以采用解調(diào)器來對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)操作。因此可以發(fā)現(xiàn)，在過去的數(shù)字調(diào)制過程中，大多數(shù)都是采用相干解調(diào)方式來對(duì)于信號(hào)進(jìn)行處理。如果說解調(diào)之后的信號(hào)再經(jīng)過濾波器進(jìn)行處理的話，再經(jīng)抽樣判決的話就能夠準(zhǔn)確的輸出四電平符號(hào)。解調(diào)框圖可以整理如下圖1所示：

正如前文所述，在整個(gè)數(shù)字調(diào)制仿真過程中，4FSK與2FSK相比可以呈現(xiàn)出更為理想系統(tǒng)性能。因此在本文接下來的研究中，我們主要將研究重點(diǎn)放在4FSK上。

3 電子信號(hào)的調(diào)制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在并轉(zhuǎn)換電路圖中，串并轉(zhuǎn)換模塊電路主要是由二位移位寄存器以及對(duì)稱式多諧振蕩器構(gòu)成的。就現(xiàn)實(shí)情況來說，對(duì)稱式多諧振蕩器主要還是用來形成移位脈沖以及串行輸入信號(hào)的。此時(shí)如果我們以第一個(gè)觸發(fā)器FF0舉例來研究的話，當(dāng)其輸入端接收串行輸入信號(hào)的話，對(duì)于其他的寄存器來說，輸入端也會(huì)和前一個(gè)觸發(fā)器的Q端進(jìn)行連接。

結(jié)合數(shù)字電路的相關(guān)知識(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)，假設(shè)一個(gè)CP的上升沿達(dá)到輸出端的新狀態(tài)的時(shí)候，那么就一定出產(chǎn)生某種程度上的時(shí)延。由此我們可以得出結(jié)論，假設(shè)系統(tǒng)的所有CP的上升沿同時(shí)作用于所有的觸發(fā)器的話，那么他們的輸入端并不會(huì)發(fā)生根本性的變化。此時(shí)，F(xiàn)F1的系統(tǒng)狀態(tài)，則是由Q0原來的狀態(tài)進(jìn)行反轉(zhuǎn)。

4電子信號(hào)數(shù)字仿真的結(jié)果分析

4.1 MATLAB仿真平臺(tái)介紹

為了能夠準(zhǔn)確驗(yàn)證上述系統(tǒng)是否有效，在本章節(jié)的研究中，我們采用matlab仿真軟件，對(duì)于4FSK調(diào)制解調(diào)過程中的詳細(xì)結(jié)果做出分析研究。

4.2 調(diào)制過程仿真

先將截取的二進(jìn)制比特流，根據(jù)奇數(shù)位偶數(shù)位來分開，再按照前面所述的映射關(guān)系，將二進(jìn)制序列映射為四電平符號(hào)，得到的四電平符號(hào)局部如下圖2所示：

結(jié)合上述圖1我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)四電平符號(hào)進(jìn)行插值濾波，并進(jìn)行平滑濾波后得到輸入調(diào)制信號(hào)m（n），濾波器即為前面介紹的平方根升余弦濾波器。

除此之外，插值濾波后生成的局部的與上述四電平符號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入調(diào)制信號(hào)m（n）顯示如下圖3：

4.3解調(diào)過程仿真

當(dāng)電子信號(hào)在無線信道中傳輸時(shí)，由于存在多徑效應(yīng)，因此信號(hào)會(huì)產(chǎn)生很大程度上的干擾。此時(shí)，我們?cè)诜治鼋邮斩穗娮有盘?hào)的時(shí)候，一定要人為的加上一個(gè)高斯白噪聲。接下來，我們才能夠?qū)τ陔娮有盘?hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)操作。就現(xiàn)實(shí)情況來說，為了能夠最大程度上方便我們關(guān)于仿真圖的分析，我們主要采用解調(diào)后得到的信號(hào)的頻譜；與此同時(shí)，我們還取了整個(gè)信號(hào)頻譜的絕對(duì)值。詳細(xì)如下圖4所示：

對(duì)產(chǎn)生的解調(diào)后信號(hào)每8點(diǎn)取一個(gè)抽樣點(diǎn)，得一新序列，對(duì)按下面三個(gè)門限+2，0，-2依次進(jìn)行抽樣判決，即可得到解調(diào)后的四電平符號(hào)。

5 結(jié) 論

綜上所述，在對(duì)于數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，我們不僅僅是分析電路的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)還采用matlab仿真軟件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。本文主要針對(duì)當(dāng)前matlab的電子信號(hào)仿真系統(tǒng)展開理論性的分析，從多個(gè)角度出發(fā)，我們做出細(xì)節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望可以促進(jìn)無線通信領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的理論研究提供理論參考。

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