图2 单极性非归零码的波形演示
再如双极性归零码,这是一种占空比小于100%的双极性数字基带信号。因此它具有三个电平,严格说来是一种伪三元码(电平1,0,-1)。双极性归零码实现的其主要程序段如下: grid=300;
t=0:1/grid:length(x); %定义对应时间序列 for i=1:length(x) %进行编码 if(x(i)==0) %若输入信息为1 for j=1:grid/2
y(grid/2*(2*i-2)+j)=1; %定义前半时间为1 y(grid/2*(2*i-1)+j)=0; %定以后半时间为0 end else
for j=1:grid/2 %反之,输入信息为0 y(grid/2*(2*i-2)+j)=-1; %定义前半时间为-1 y(grid/2*(2*i-1)+j)=0; %定义后半时间为0 end;end;end ……………………
又如密勒码,它是数字双相码的变形。它采用码元中央时刻的跳变来表示信息1,即前半时间的电平同前一码元后半时间的电平相同,中央跳变。遇到信息
0作如下处理:首先对0的码元在整个码元的时间内都保持同一电平值,其次若此0前一信息是1,则码元的电平同前面信息1的码元后半时间电平相同,若前一信息为0,则与前面码元的电平相反。为此,我们用MATLAB编写了下述程序段来加以演示:
grid=100;
t=0:1/grid:length(x); 定义时间序列
i=1; 由于第一码元的编码不定,我们直接给出
if(x(i)==1) 输入为1,则 for j=1:grid/2
y(grid/2*(2*i-2)+j)=0; %前半时间为0 y(grid/2*(2*i-1)+j)=1; %后半时间为1 end else
for j=1:grid %反之,输入为0 y(grid*(i-1)+j)=0; %所有时间为0 end end
for i=2:length(x) %开始进行密勒编码 if(x(i)==1) %输入信息为1 for j=1:grid/2
y(grid/2*(2*i-2)+j)=y(grid/2*(2*i-3)+grid/4);
%前半时间与前一码元后半时间取值相同
y(grid/2*(2*i-1)+j)=1-y(grid/2*(2*i-2)+j); %后半时间与前半时间相反
end else
if(x(i-1)==1) %反之,若前一信息为1,输入信息0 for j=1:grid
y(grid*(i-1)+j)=y(grid/2*(2*i-3)+grid/4); %所有时间与前一码元后半时间值相同
end
else %否则,前一信息为0 for j=1:grid
y(grid*(i-1)+j)=1-y(grid/2*(2*i-3)+grid/4);
所有时间与前一码元后半时间值相反
end;end; end;end
. . .
调用后的效果图见图3
图3 密勒码
该图清楚的展示了信息序列及其相应的密勒码的相应波形 4.2幅度调制
幅度调制(又称线性调制),这是一种让正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案 。这一类调制方案包括DSB(抑制载波的双边带幅度调制),AM(常规双边带调幅),SSB调制(单边带幅度调制)以及VSB调制(残留边带幅度调制)。在DSB调制中,调制信号和已调载波振幅间的函数关系非常简单,而在SSB调制或VSB调制中要复杂些。
线性调制器的一般模型如图所示。它由模拟乘法器和冲激响应为h(t)的带通滤波器组成。
m(t) × h(t) sm?t? coswct
图4 线性调制器的一般模型
调幅信号的解调可有两种,相干解调和非相干解调。图5和图6分别给出了DSB系统及相干解调的性能和AM系统及非相干解调的性能演示。在此,我们用了理想的限带白噪声来代替高斯白噪声通过接收机前置带通滤波器之后的噪声。由此可以看出,运用Simulink进行仿真,不仅能够向学生展示仿真出来的图形,而且,它又同时把相应的原理图也展现在了大家的面前,这样更有利于课堂教学。
图5 DSB系统及相干解调性能演示
4.2.1 DSB调制
DSB信号的时域表达式为:
u(t)=Acm(t)cos(2πfct) (4.2.1)
其中
c(t)=Accos(2πfct) 为载波,m(t)是被调信号。对式(4.2.1)进行傅立叶变换,而DSB信号的频谱表达式为:
图6 AM系统及非相干解调性演示
U(f)=AcM(f-fc)+ AcM(f+fc) 22由此可见,这种调制方式使得模拟基带信号的频谱搬移到载频fc附近,且形成了上下两个边带。用Simulink中的一些模块进行适当的处理,就可得到对应的DSB信号波形。如图5所示 4.2.2 调幅系统的抗噪声性能
然而,任何一种通信系统都难免有加性噪声和乘性干扰,大部分服从高斯分布的加性噪声对调幅波会产生什么影响?接收端输入信噪比的大小对相干与非相干解调的性能有何影响?这些都需要用相应的波形来加以演示说明,为此,我们利用Simulink中的几个模块,对它们的参数等按需要做了相应的设计和改变后,按原理框图连接起来获得了相应的仿真结果,见图5及图6。 4.2.3单边带调幅
单边带调幅方式的时域表达式比较复杂,有上边带(USB)和下边带(SSB)两种方式,表达式分别如下:
^SUSB(t)= m(t)coswct-m(t)sinwct 12SLSB (t)= m(t)coswct+m (t)sinwct
其中f(t)为f(t)的希尔伯特变换,从时域上来讲两者有以下关系式:
t1?^?f?t??*f?t????????^^????^?f?u???dut?u