基于Simulink的通信系统实现与仿真(2)
仿真结果通过示波器Scope进行观测,可以看出三个通信终端分别得到了相对应通信信源所发出的信号。
3 时分复用(TDMA)的实现与仿真
图2 时分复用通信系统示意图
图2中所示为时分复用通信系统的实现框图。三路信源发出的信号经过复用单元(Multiplex)被分入到特定时隙中,在信道上进行传输。在接收端之前,经过解复用单元(Demultiplex)从时隙中取出,恢复成原始的三路信号。
图3左侧为时分复用单元(Multiplex)的具体实现。脉冲发生器(Pulse Generator)通过单位延时(Unit Delay),形成三路时间上错开的方波信号。再将待传输信号与三路方波使能信号同时输入使能子系统(Enabled Subsystem),将三路输入分配到不同的时隙中去。
时分解复用单元(Demultiplex)与时分复用单元恰为互逆系统。经过时分复用单元合并后的信号分成同样的三路输入到时分解复用系统中,与三路脉冲方波信号一同输入到使能子系统中去,将不同时隙中的信号分别抽取出来,恢复成原始的三路信号。需要注意的是,在时分复用单元与时分解复用单元中,二者脉冲发生器所产生的脉冲需做到周期、占空比与延时完全一致。
4 码分复用(CDMA)的实现与仿真
图4 码分复用通信系统示意图
图4为码分复用通信系统的实现框图。待传输的信号为三路二进制伯努利随机序列,由伯努利二进制序列发生器(Bernoulli Binary Generator)产生。系统中的三个正交码组由M序列发生器(PN Sequence Generator)产生的序列以及其4个和7个码元的延时组成。正交码组的码元宽度是伯努利序列码元宽度的1/50。无论是伯努利码元还是正交码元都是单极性的,所以需要经过施密特触发器(Relay)转变为双极性码元。传输时,将每一路伯努利信号与一个正交码组相乘进行直接扩频,然后三路信号相加经过模拟的白噪声信道(AWGN Channel)进行传输。
接收端部分,根据M序列正交码组自相关性强且互相关性弱的特点,将传送过来的信号分别与三路正交码元信号相乘,提取出每一路的伯努利二进制信号。通过滤波器设计工具(FDA Tool)设计合适的低通滤波器来滤除信号传输过程中的高频干扰,并利用施密特触发器将信号转化成二进制双极性信号,得到与原始信号相同的二进制伯努利信号。
更进一步地,将三路伯努利二进制信号换成语音信号,经过通信系统传输之后所得到三路传输后的语音信号,与原语音信号比较后可以得出,语音失真度较小,并且没有出现语音混杂的情况,说明CDMA可以用于语音通话传输的领域。
5 三种复用方式的比较
采用频分复用的通信系统中,每一路信号占据一片独享的频率区间,该区间不被其它信号占有,因此信道的复用率较高,所需的链路数量较少。但各路信号之间容易产生干扰,对相位噪声敏感,抗噪声能力差,并且因为不同信号占据不同的频带区间,所以需要设计相应的带通滤波器。
采用时分复用的通信系统,是通过不同的时间区段对信号进行划分,所以不同信号的频谱使用不受限制,甚至可以是同一频率区段的任一分量。抗干扰能力优于FDMA,尤其是采用较好的编码方式的话(PCM编码),抗干扰能力更佳,链路的容量较FDMA更大。但是抗相互干扰的能力较差,因此相邻区间频率的重复使用受到限制。
采用码分复用的通信系统不受时间或是频率区段的限制,其关键在于选取合适的正交地址码,信号在时域或频域均可重叠,故频带资源的消耗少。同时具有较强的抗干扰能力,链路容量更大,还具有保密性能好、信号接收设备简单等优点。
【参考文献】
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