模拟数字通信系统1

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1、模拟数字通信系统alpaslan 克 生，费莎呢？侃，奥尔汗吗？坎 不 网络电信 nikasyon A，阿伊达。？荷兰？凯芙拉，安卡拉+（90）3125551819 ，.tr电气与电子工程系， Hacettepe 大学，beytepe，安卡拉+（90 ）3122977095，arikanhacettepe.edu.tr电气与电子工程系，毕尔坎特大学，毕尔坎特，安卡拉+（90）3122901257，oarikanee.bilkent.edu.tr在本文中，数字通信系统的基本组成部分是由计算机程序模拟。仿真程序是模块化和灵活纳入今后任何补充和更新。模拟程序允许用户选择从各种渠道模式，发射器和接收天

2、线系统，调制和信道编码技术。通信系统是指由各种参数，包括源，编码，调制，天线系统。以促进这些参数的输入，并按照模拟的流量，为方便用户设计的图形用户界面（GUI） 。输入参数都可以从 GUI 或准备用户文件输入。这个仿真系统的重大贡献，以现有的通信模拟器是除了灵活的天线系统，无论是在发射端和接收端。这个仿真程序，天线阵列，可以位于地球上任何地方，任何平台和数组元素可以在平台上放置任何需要的方向。与理论计算和商业模拟器优秀的协议是在这两种情况下观察的结果和仿真程序的结果进行了比较。1 引言 在这项研究中，数字通信系统的基本组成部分是模拟信道模型和噪声通过使用灵活的天线系统，无论是在发射端和接收端。

3、如图 1 所示，数字通信系统由模拟和数字部分。数字部分由数字信号源，源编码器，解码器，信道编码器，解码器和数字调制器，解调器，模拟部分包括模拟源，发射器和接收天线系统，信道模型和噪声模型。开发的仿真程序输入查询数字和模拟信号源的能力。对于像语音信号的模拟输入，源编码器，解码器采用线性预测编码（LPC）的。 其时，有没有编码技术，数字信号源。在通道编码解码器，海明，玻色 - 乔德赫瑞Hocquenghem（散）和里德 - 所罗门（RS）的纠错技术的实施。为调制器 /解调器的单位，二进制相移键控（BPSK） ，相干频移键控（CFSK）和正交相移键控（QPSK）的实施。仿真程序，使用户可以轻松地添加

4、其他所需的编解码技术和调制解调技术。图 1：一个通用的数字通信系统的天线之间的自由空间和发射器和接收系统的传感器。 在模拟程序中使用的天线，窄带天线，旨在沟通的 VHF-UHF 范围。容易成立的天线可以被列为电偶极子，磁偶极子（循环） ，槽，矩形光圈，圆形光圈，微带和喇叭天线。使用这些类型的天线，直线，平面的或所需的阵列的配置可以构建所需的元素数量。仿真程序，允许用户定位地球上任何地方的任何平台上的天线阵列。天线的元素可以放在任何需要的方向上相互独立的平台。每个天线可喂不同的振幅和相位。在加性高斯白噪声（AWGN）信道和瑞利衰落信道仿真程序，实施。由于大量的各种参数，以确定通信系统，用户可以从

5、先前准备的文件或从屏幕上输入的参数，通过一个用户友好的图形用户界面（GUI）菜单的帮助。仿真程序忽略天线之间的耦合和近地球的影响。这些失踪改正，可以很容易地纳入现有计划在未来。以仿真程序的性能测试，结果与理论计算和商业模拟器输出。据观察，观察和分析和实践研究的用于测试的实验是昂贵的和新的分析编码的情况下的模拟器，可以进一步发展良好的协议，调制，多样性，阵列设计技术得以实施。在第一部分中，天线阵列理论的简要回顾。在第二部分提供的仿真结果。1。天线阵列的简要回顾 一个通用的天线阵列，非均匀的 M 导向的元素组成如图 2 所示。图 2：一个通用的 M 元素的数组。位于原点参考天线的远区电场辐射给出其

6、中 F（, ）电场天线模式，1 。每个天线，如图 2 所示，电场辐射给出远区| R| dm，其中 m= 1,2，.M，天线阵列中的所有的光线基本上是平行的。因此，从第 m 个天线的距离远场点的利息，可以书面室 在振幅因子。 但是，这不能被用来近似指数函数和距离室因此，个月的天线和参考天线之间的相位差等于 。 阵列的总场的 m 个元素组成可以给予 In(4)，Am 和 M 代表振幅和相位的 m 个元素的激发。f 的所有元素具有相同的天线模式， ， （4）可给予(5)可以写成电场在选定的参考点（通常是起源）和一个单一的元素，给予阵列因子的自动对焦产品 阵列的因素是一个功能元素的数量，他们的几何安排

7、，他们的相对大小，和他们相对相位3。 从天线系统辐射功率的的 elecric 领域的平方成正比，因此这种关系表达模式乘法的概念，指出阵列的辐射模式是个人辐射元素阵列模式功能模式功能的产品。方向性天线阵列，主要贡献由阵列因素。 在开发的仿真程序，用户可以设计任何类型的数组，无论是在发射端和接收端的 GUI菜单。此外，为方便用户，两个特殊的阵列，即的宽边阵列和普通端射阵列，可以从 GUI菜单选择。 舷侧阵列模式有一个角度是垂直于天线平台，其最大的辐射。它是获得在相当所有的发射天线。普通端射阵列，其最大辐射方向 AF 天线平台。得到时有相位差取决于波数和参考天线的距离为 = k0d 的或 = k0d

8、。 方程（5）基于假设阵列中的但在这项研究中，它是可能的，每个天线有不同的方向。 所有天线具有相同的方向。 因此，基于阵列的远区电场（4） 。 2 所开发的模拟程序 3提供的仿真程序的详细说明。模拟系统的数字和模拟信号源的输入。 为模拟输入，语音信号的两个例子很容易加载。 源编码解码器采用线性预测编码（LPC）的。方案为数字信号源，使用户输入任何所需的比特序列，可以从菜单中选择或输入。目前，还没有编码技术，数字信号源。在信道编码器，解码器， 海明，玻色 - 乔德赫瑞Hocquenghem（散）和里德 - 所罗门（RS）纠错技术; 调制器/解调器的单位，二进制相移键控（BPSK） ，相干频移键控

9、（CFSK）和正交相移键控（QPSK）的实施。 用户可以选择从电偶极子，磁偶极子（循环） ，槽，矩形光圈，圆形光圈，微带和喇叭天线发射器和接收器阵列设计。 使用这些类型的天线，直线，平面的或所需的阵列的配置可以构建所需的元素数量。 还实施了 AWGN 信道和瑞利衰落信道。 为了方便输入天线的位置和传入的电场计算，不同的坐标系定义3。阵列的总场的大地坐标系统中的 m 个元素组成，可以给予(8）中，r e 是距离向量，r e，直接从源天线系统接收天线系统的起源起源与大地坐标系统， 是在放射方向的单位向量， 是从 m 个天线发射阵列的起源与大地坐标系统，有限元 距离向量 m 场个月的发射天线与尊重大

10、地坐标系统，A m 和 m 的格局的载体幅度和 m 个元素相激励， 为基带调制信号表示，w c 是载波频率。 接收机阵列由 N 个元素。入射电场与大地坐标系统的 n 天线（n= 1,2，. N）可被指定为 是无声的事件电场的 n 天线与大地坐标系统。电场从地球坐标系统转换的 n 天线坐标系后，第 n 个接收天线引起的开路电压可被指定为 其中 是第 n 天线 n 个天线坐标系统的有效，1。 是1 ，L的矩阵。 L是在 样品的数量。在图 1 中，噪声加入到自由空间中传播的电场。在模拟程序中，添加在解调器的输入噪声，假定它采用信道噪声，天线噪声，宇宙噪声接收机的噪声。开路电压增加的噪声给予 因此，信

11、号的信噪比（SNR）定义为解调器的输入信号和噪声的权力比。天线引起的开路电压的电源作为从用户定义的 SNR 值的噪声方差给出 取得的 后，信号发送到解调器，信道解码和信源解码器。信号可以进一步处理各种应用，如跟踪，测向，空时编码，空间和偏振多样性。为了比较与理论计算和商业仿真结果模拟器的性能，位序列生成。误码率（BER）是一个标准的衡量性能的标准，并在下面的数字误码率的 BPSK，QPSK 和 AWGN 信道和瑞利衰落信道 CFSK。一个半波偶极子在 VHF 频段，无论是在发射端和接收端，模拟执行。发射器和接收器之间的距离是 371 中号。在 AWGN 信道的情况下，误码率的 BPSK，QPS

12、K 和 CFSK 在图 3，图 4 和图 5 所示，分别为 4中的理论和计算*数字表示每个调制技术的结果进行了比较。图 3，图 4 和图 5所示，模拟产生的 BER 为 100 次迭代的结果是不足够匹配的理论成果。对于 1000 次迭代，仿真结果与理论计算依据。因此，这种情况下，以复制理论的发现，模拟程序需要至少1000 次迭代。在图 6：BPSK，QPSK 和 CFSK 调制的误码率提供 1000 AWGN 信道的迭代图 3：结果在加性高斯白噪声信道下误码率编码 图 4：结果在加性高斯白噪声信道下误码率 QP SK 图 5：结果 cfsk 在加性高斯白噪声信道下误码率 图 6：加性高斯白噪声

13、信道下的误码率结果 其中， 是第 n 个路径衰减系数和相移，意见书 vn(t)为高斯白噪声。振幅 瑞利分布， n 具有均匀分布的。从假设该通道是逐渐淡化，从接收信号的相移可以恢复。对于瑞利衰落信道，误码率在图 7：BPSK，QPSK 和 CFSK。每个调制技术的结果进行了比较4中的理论成果。对于 1000 次迭代模拟 BER 结果与理论计算的同意。仿真结果也与在商业模拟器3。在接收功率的协议有很好的5从模拟程序中获得的权力。图 7：瑞利衰落信道的误码率结果 3 结论 在这项研究中，数字通信系统的基本组成部分是模拟通道和噪声模型的完整。开发的仿真程序，允许用户无论是在发射端和接收端天线阵列设计。

14、仿真程序是模块化和灵活地纳入今后任何补充和更新。为了方便输入必要的参数进行模拟一长串，按照模拟的流动，基于 GUI 的菜单设计方便了用户。输入参数都可以进入 GUI 或从先前准备的用户输入的文件。 获得 AWGN 信道和瑞利衰落信道的误码率，为 BPSK，QPSK 和 CFSK 调制技术的仿真程序的性能测试。当结果与理论计算相比，一个非常好的协议，观察 1000 次迭代。此外，从商业模拟器获得同意接收功率与仿真结果非常好。4 参考 1，稀土，天线与电波传播，麦格劳 - 希尔，纽约，1985 年科林。2 Balanis，CA，天线理论，分析和设计，约翰威利父子公司，纽约， 1997 年。3Gngor，数字通信系统的仿真，硕士论文（土耳其） ，Hacettepe 大学，Beytepe，安卡拉，2005 年。4 Haykin，通信系统，约翰威利父子公司，纽约。 5 ADS 的 2002 年（先进设计系统） ，http:/。