Código fuente de simulación de Csmamatlab
Wei Fanzhai Chuanrun Zhanxingqun
(Escuela de Información Electrónica e Ingeniería Eléctrica, Universidad Jiao Tong de Shanghai, 200030, Shanghai)
Explica la base teórica y el método de implementación de la tecnología de comunicación de espectro ensanchado, y utiliza la visualización proporcionada por MATLAB
Utiliza Simulink para establecer un modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado, describe el diseño de cada módulo en detalle, y se señalan los puntos clave del modelado de simulación.
Problemas a los que se debe prestar atención. Bajo las condiciones de simulación dadas, los resultados de simulación esperados se obtuvieron ejecutando el programa de simulación. Al mismo tiempo, utilizó el sistema de simulación establecido para estudiar la relación entre la ganancia del espectro ensanchado y la relación señal-ruido de salida. Los resultados muestran que bajo la misma tasa de error de bits,
aumentar la ganancia del espectro ensanchado puede mejorar la relación señal-ruido en la salida del sistema, mejorando así la capacidad antiinterferencia del sistema de comunicación.
Comunicación de espectro ensanchado, relación señal-ruido, tasa de error de bits, ganancia de espectro ensanchado
Número de clasificación de la Biblioteca de China: TN914.42 Código de identificación del documento: a.
Simulación de un sistema de comunicación de espectro ensanchado
Basado en MATLAB
Fan Wei, Zhai Chuanrun, Zhan Xingqun
(Electronic Information and Electrical Ingeniería, Escuela de Ingeniería de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, 200030, Shanghai)
Resumen: Base teórica y método de implementación de la comunicación de espectro ensanchado
Este estudio presenta la tecnología. Modelo de simulación de espectro ensanchado
El sistema de comunicación se construyó utilizando SIMULINK proporcionado por MATLAB. En...
Además, se presenta en detalle cada módulo del modelo de simulación y se señalan los problemas a los que se debe prestar atención en la simulación del sistema
. Con base en las condiciones de simulación diseñadas
y ejecutando el programa de simulación, se obtuvieron los resultados esperados.
Además, también se estudió la relación entre la ganancia del espectro ensanchado y la tasa de error de bits de distribución.
Utilizando un sistema de simulación para realizar la investigación. Los resultados muestran que, sobre la base de la misma tasa de error,
si aumenta la ganancia del espectro ensanchado, la relación señal-ruido del sistema en abanico
mejorará la anti- capacidad de interferencia del sistema de comunicación.
Palabras clave: comunicación de espectro ensanchado, relación señal-ruido, tasa de error de bit, ganancia de espectro ensanchado
1 Introducción
Comunicación de espectro ensanchado (denominada comunicación de espectro extendido), la comunicación por fibra óptica y la comunicación por satélite se denominan en conjunto el tercer tipo de era de la información.
Modo de transmisión de comunicación de alta tecnología, lo que significa que la información transmitida se distribuye en una amplia banda de frecuencia y se correlaciona en el extremo receptor.
Un sistema que recibe una señal y la restituye al ancho de banda de información. La ventaja de utilizar señales de espectro ensanchado para la comunicación es el uso de espectro ensanchado.
Este método puede intercambiar los beneficios de la relación señal-ruido, es decir, la relación señal-ruido de la salida del receptor mejora enormemente en comparación con la relación señal-ruido de entrada,
mejorando así la capacidad antiinterferente del sistema. De acuerdo con el principio de comunicación de espectro ensanchado, este artículo utiliza el simulador visual proporcionado por MATALB.
Utiliza Simulink para establecer un modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado y estudia las características de comunicación de espectro ensanchado y la ganancia de espectro ensanchado. y ruido de la señal de salida.
El propósito de este artículo es proporcionar una base para la investigación y el diseño de comunicaciones modernas basadas en comunicaciones de espectro ensanchado.
2 Tecnología de comunicación de espectro ensanchado
2.1 Base teórica
La teoría básica de la comunicación de espectro ensanchado se basa en la fórmula de Shannon en la teoría de la información, es decir,
log (1 / ) 2 C = B S N (1)
Donde: c es la capacidad del canal del sistema (bits/segundo); b es el ancho de banda del canal del sistema (Hz) ; s es la potencia promedio de la señal; n es el ruido
Potencia del sonido.
La fórmula de Shannon muestra que la capacidad de un canal del sistema para transmitir información sin errores está relacionada con la relación señal-ruido presente en el canal.
(Relación señal-ruido) y ancho de banda del canal del sistema (b) utilizado para transmitir información. Esta fórmula explica dos de las generalizaciones más importantes.
Leer: Una es que cuando la capacidad del canal es cierta, se puede lograr reduciendo la potencia de la señal de transmisión y aumentando el ancho de banda del canal.
Requisitos para mejorar la capacidad del canal; uno se puede lograr reduciendo el ancho de banda y aumentando la potencia de la señal.
La ganancia de espectro ensanchado es un parámetro importante de la comunicación de espectro ensanchado, que refleja la capacidad antiinterferencia del sistema de comunicación de espectro ensanchado. Se define como la relación entre la SNR de salida del correlacionador del receptor y la SNR de entrada del correlacionador del receptor, es decir, d
s
d
s
i i B
B
Raro
Raro
S N
S N
G = = =
/
/ 0 0 (2)
Entre ellos, Si y S0 son las potencias de la señal en la entrada y los extremos de salida del correlacionador receptor respectivamente;
Potencia de interferencia terminal; Rs es la tasa de información del código pseudoaleatorio, Rd es la tasa de información de la señal de banda base; Bs es la banda de frecuencia de la señal después de la expansión.
Ancho, ancho de banda de la señal antes de la expansión del espectro Bd.
2.2 Método de implementación
En comparación con los sistemas de comunicación generales, la comunicación de espectro ensanchado agrega principalmente modulación de espectro ensanchado en el extremo transmisor y aumenta en el extremo receptor.
En el proceso de demodulación de espectro ensanchado, la comunicación de espectro ensanchado se divide principalmente en sistema de espectro ensanchado de secuencia directa, sistema de espectro ensanchado por salto de frecuencia,
sistema de espectro ensanchado por salto de tiempo y modulación de frecuencia lineal. Sistema y sistema FM híbrido. Ahora tome el sistema de espectro ensanchado de secuencia directa como ejemplo para ilustrar el método de implementación de la comunicación de espectro ensanchado
. La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de espectro ensanchado de secuencia directa.
Figura 1 Diagrama esquemático del sistema de espectro ensanchado de secuencia directa
En el diagrama esquemático del sistema de espectro ensanchado de secuencia directa se puede ver que en el extremo del transmisor, la señal de salida por la fuente y el generador de código pseudoaleatorio La señal resultante es la misma.
Los códigos pseudoaleatorios generados se agregan módulo 2 para generar una secuencia de expansión con la misma velocidad que el código pseudoaleatorio, y luego la secuencia de expansión se usa nuevamente.
Demodula la onda portadora para obtener una señal de radiofrecuencia modulada de espectro ensanchado. En el extremo receptor, la señal de espectro ensanchado recibida se amplifica y mezcla.
La señal modulada de espectro ensanchado se correlaciona y desensancha utilizando una secuencia pseudoaleatoria sincronizada con el transmisor para restaurar la banda de frecuencia de la señal a la información.
A continuación se demodulan las bandas de frecuencia de la secuencia para recuperar la información transmitida.
3. Establecimiento del modelo de simulación del sistema
3.1 Introducción a Simulink
MATLAB fue originalmente un software de aplicación matemática lanzado por The Mathworks Company. A lo largo de los años, ha desarrollado sistemas de comunicación, convirtiéndose en uno de los paquetes de software más populares para aplicaciones de ingeniería e investigación científica.
Simulink es una herramienta de simulación visual en MATLAB que integra modelado, simulación y análisis de sistemas dinámicos.
Entorno, ampliamente utilizado en modelado y simulación de sistemas lineales, sistemas no lineales, control digital y procesamiento de señales digitales. Tower Castle
Incluye una compleja biblioteca de módulos que consta de receptores, fuentes de señal, componentes y conectores lineales y no lineales, y los usuarios también pueden
personalizar o crear sus propios módulos según tus necesidades. La característica principal de Simulink es que los usuarios pueden operarlo con un simple mouse.
Los comandos Crear y copiar crean un modelo de diagrama de bloques de sistema intuitivo. El usuario puede cambiar los parámetros en el modelo a voluntad y puede
ver inmediatamente los resultados después de cambiar los parámetros. lo cual es conveniente y rápido de lograr El propósito del modelado y la simulación.
3.2 Establecimiento del modelo y diseño del módulo principal
El modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado basado en MATLAB/Simulink puede reflejar las características del sistema de comunicación de espectro ensanchado
Según las necesidades de investigación y diseño, se puede ampliar el proceso de trabajo dinámico, como la observación de formas de onda, el análisis de espectro y el análisis de rendimiento, etc.
Se desarrolló el modelo de simulación y se realizó una simulación de comunicación moderna basada en comunicación de espectro extendido, lo que proporcionó una base sólida para la investigación y el diseño del sistema.
La plataforma Force Force.
La Figura 2 es un modelo de simulación de un sistema de comunicación de espectro ensanchado basado en MATLAB/Simulink.
Figura 2 Modelo de simulación del sistema
Fuente: como fuente del sistema de simulación, el generador de enteros aleatorios envía números enteros aleatorios.
El generador genera señales aleatorias binarias y el tiempo de muestreo y el estado inicial se pueden configurar libremente para cumplir con los requisitos de los sistemas de comunicación de espectro extendido.
Recepción
Desensanchamiento y demodulación híbridos de alto amplificador
Sincronización de código PN del oscilador local
Modulación de espectro ensanchado en fuente
El oscilador de código PN
activa
requisitos de fuente.
Expansión y desexpansión: el generador de secuencia PN actúa como un generador de código pseudoaleatorio para realizar la propagación.
El procesamiento de frecuencia se logra multiplicando el código de información transformado bipolar y el código PN. El proceso de desensanchamiento es el mismo que el proceso de ensanchamiento, es decir, se utiliza el código PN para ensanchar la señal recibida por segunda vez.
Modulación y demodulación: El módem y la demodulación utilizan codificación por desplazamiento de fase bifásica PSK. La modulación consta de una portadora sinusoidal y una dispersión bipolar.
Los códigos de frecuencia se multiplican y demodulan directamente mediante demodulación coherente.
Canal: El canal de transmisión es un canal de ruido blanco gaussiano aditivo. En el módulo de canal de ruido gaussiano blanco aditivo, se puede realizar trabajo de señal.
Establece la velocidad y la relación señal-ruido.
Cálculo de errores de bits: el cálculo de errores se implementa mediante un medidor de errores de bits. La tarea principal del medidor de errores de bits en el sistema de comunicación es evaluar el sistema de transmisión.
Tasa de error de bits, existen dos puertos de entrada: el primer puerto (Tx) recibe la señal de entrada del remitente, y el segundo puerto (Rx).
Recibe la señal de entrada del receptor.
3.3 Algunas explicaciones
En Simulink, no existe un módulo de contador separado para implementar estadísticas y debes crearlo tú mismo. El diseño del modelo de conteo se muestra en la figura.
3. En el modelo de conteo, se utilizan módulos de pulsos y códigos pseudoaleatorios con la misma frecuencia que la fuente para lograr la sincronización de símbolos y la sincronización de chips, respectivamente.
Utilizando la función de acumulación del sumador, se realizan las estadísticas de pico de correlación de cada símbolo.
Figura 3 Diagrama de bloques de implementación del modelo de conteo
En el modelado de comunicación de espectro ensanchado, el código PN utilizado para la ensanchamiento y desensanchamiento y la portadora utilizada para la modulación y demodulación deben ser los mismos.
Paso, así que preste atención a la configuración de los parámetros del módulo de código pseudoaleatorio y del módulo portador.
En el cálculo de la tasa de error de bits, la señal recibida ha sido procesada mediante desensanchamiento de espectro ensanchado, modulación y demodulación, estadísticas relacionadas, etc.
Hay un retraso que debe ser se muestra en el cuadro de diálogo del módulo de instrumento de error. Configure el retraso apropiado en .
4 Análisis del resultado de la simulación
4.1 Análisis del funcionamiento del sistema de simulación
Observe el funcionamiento de la simulación bajo las siguientes condiciones de simulación. La velocidad de información es de 20 b/s, la amplitud es 1; la columna de secuencia pseudoaleatoria adopta una secuencia M de 10 niveles, la velocidad de transmisión es de 200 b/s y la frecuencia portadora es de 10 kHz; La relación entre ruido y ruido es de 30 dB.
El tiempo de simulación se establece en 2 s. En tales condiciones de simulación, teóricamente se puede obtener una ganancia de espectro ensanchado de 10 veces. La Figura 4 son los resultados de la simulación de desensanchamiento del espectro ensanchado del sistema. La imagen superior muestra la fuente de la señal, la imagen del medio muestra el código de dispersión y la imagen inferior muestra el sumidero de la señal. Como puede verse en la Figura 4, el origen y el destino son los mismos y la tasa de error de bits es 0. El sistema de simulación basado en MATLAB/Simulink cumple con los requisitos de simulación de software del sistema de comunicación de espectro ensanchado.
Figura 4 Resultados de simulación de dispersión y desexpansión del sistema
4.2 Relación entre ganancia de dispersión y relación señal-ruido de salida
Establecer velocidad de información y pseudoaleatoriedad La velocidad de transmisión de la secuencia cambia continuamente la relación señal-ruido con ganancias de dispersión de 10 y 50.
La relación entre la ganancia del espectro ensanchado, la tasa de error de bits y la relación señal-ruido se muestra en la Figura 5. Se puede ver en la Figura 5 que a la misma tasa de error, cuanto mayor es la ganancia del espectro ensanchado, mayor es la relación señal-ruido en el extremo de salida y, a medida que aumentan los requisitos del sistema, La ganancia y la salida del espectro ensanchado.
Al final, la relación señal-ruido obtendrá mayores beneficios.
Figura 5 Curvas de simulación de tasa de error de bits bajo diferentes ganancias de espectro ensanchado
5 Conclusión
La comunicación de espectro ensanchado tiene fuertes anti-interferencias, anti-desvanecimiento y anti- capacidades de interferencia. El rendimiento de trayectorias múltiples se ha convertido en la tecnología central de las comunicaciones de tercera generación. Este artículo
explica la base teórica y el método de implementación de la comunicación de espectro ensanchado y lo construye utilizando la caja de herramientas de visualización Simulink proporcionada por MATLAB.
El modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado describe en detalle el diseño de cada módulo y brinda los problemas a los que se debe prestar atención en el modelado de simulación. Exist
Bajo las condiciones de simulación dadas, ejecute el sistema de simulación para verificar la exactitud del modelo de simulación. La ganancia del espectro ensanchado se estudia mediante simulación.
Los resultados muestran que cuando la tasa de error de bits es la misma, aumentar la ganancia del espectro ensanchado puede mejorar la salida del sistema.
Mejora la relación señal-ruido del terminal, mejorando así la capacidad antiinterferencias del sistema. La innovación del autor: construida con MATLAB/Simulink.
La plataforma de simulación estudia la relación entre la ganancia de espectro ensanchado, la tasa de error de bits y la relación señal-ruido, y se basa en señales satelitales de comunicación de espectro ensanchado.
El diseño proporciona la base.
Materiales de referencia:
1 Zeng Xingwen, Liu Naian, Sun. Comunicación de espectro extendido y su tecnología de acceso múltiple [M]. Xi'an: Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an
Prensa, 2004.
2 Xu Mingyuan, Shao Yubin. Aplicación de la simulación MATLAB en comunicaciones e ingeniería electrónica [M Xi'an: Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an
Xue Publishing House, 2005.
Li Jianxin, Liu Naian, Liu Jiping. Análisis y simulación de sistemas de comunicación modernos: Caja de herramientas de comunicación MATALAB [M:
Prensa de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an, 2001.
4 Xu,, gente. Diseño de sistema de adquisición de datos basado en comunicación serie MATLAB. Información de microcomputadoras,
2005, 21(8-1), 89-90.
5, completo. Aplicación de MATLAB en generación y simulación de código pseudoaleatorio. Simulación por computadora, 21 (3), marzo de 2004.
Proyecto de financiación: Shanghai Key Science and Technology Project, número de proyecto: 45115031.
Sobre el autor: Wei Fan (1973-), hombre, nacionalidad Han, candidato a maestría. Sus principales áreas de investigación son la navegación por satélite y el espectro ensanchado CDMA.
Comunicar. Correo electrónico: weifan@sjtu.edu.cn
Dirección postal y código postal: Room 402, No. 18, Lane 220, Anshun Road, Changning District, Shanghai, 200051.
Zhai Chuanrun (1972-), hombre, nacionalidad Han, doctorado, profesor asociado, su principal dirección de investigación es la navegación por satélite y la tecnología de medición y control.
Zhan Xingqun (1970-), hombre, nacionalidad Han, PhD, profesor. Sus principales áreas de investigación son la navegación por satélite y las nuevas teorías y aplicaciones de control.
Sobre el autor:
Wei Hui, nacido en 1973, hombre, nacionalidad Han, estudiante de maestría. Sus temas de investigación incluyen
Navegación por satélite y comunicaciones de espectro ensanchado CDMA.
Zhai Chuanrun, nacido en 1972, hombre, nacionalidad Han, PhD, profesor asociado. Sus temas de investigación incluyen la navegación por satélite y la tecnología de medición y control.
Zhan Xingqun, nacido en 1970, hombre, nacionalidad Han, PhD, profesor. Sus intereses de investigación
incluyen navegación por satélite, nuevas teorías de control y aplicaciones.