摘 要:
采用LabVIEW軟件對應用于無線信道中的4PSK的數字通信方式和主要通信過程的實際情況進行計算機模擬仿真。主要通信過程為抽樣、量化、編碼、調制解調、糾錯編碼等,并給出了幾種調制解調的主要特性,為建立實際通信系統提供了基本的依據。
關鍵詞:
移相鍵控(PSK);信噪比
引言
——-美國NI公司推出的LabVIEW語言是一種優秀的面向對象的圖形化編程語言,使用圖標代替文本代碼創建應用程序,擁有大量與其他應用程序通信的VI庫。LabVIEW作為目前國際上應用最廣的數據采集和控制開發環境之一,在測試與測量、數據采集、儀器控制、數字信號分析、通信仿真等領域獲得了廣泛的應用。本文主要研究基于LabVIEW的通信仿真。
LabVIEW程序結構
——-LabVIEW程序主要包括兩部分:前面板(即人機界面)和方框圖程序。前面板用于模擬真實儀器的面板操作,可設置輸入數值、觀察輸出值以及實現圖表、文本等顯示。框圖程序應用圖形編程語言編寫,相當于傳統程序的源代碼。其用于傳送前面板輸入的命令參數到儀器以執行相應的操作。LabVIEW的強大功能在于層次化結構,用戶可以把創建的VI程序當作子程序調用,以創建更復雜的程序,而且,調用階數可以是任意的。labVIEW編程方法與傳統的程序設計方法不同,它擁有流程圖程序設計語言的特點,擺脫了傳統程序語言線性結構的束縛。labVIEW的執行順序依方塊圖間數據的流向決定,而不像一般通用的編程語言逐行執行。在編寫方塊圖程序時,只需從功能模塊中選用不同的函數圖標,然后再以線條相互連接,即可實現數據的傳輸。
仿真過程
——-信號源產生的是模擬信號,必須首先對它進行數字處理。在仿真過程中,用100Hz的正弦信號作為信號源。按照一般語音通信的要求,這里采用8kHz速率對100Hz的正弦號進行抽樣,得到的是間隔為125μs的離散抽樣值。信號的幅度為歸一化幅度,最小幅度為-1,最大幅度為1,再進行32級(4bit)PCM量化編碼。再將每一個樣值轉化成4bit的二進制的PCM代碼流,其速率為32kbps。對PCM編碼的數據流進行漢明編碼,得到的是56kbps的糾錯編碼后的數據流。隨后進行調制,在發送端對碼流進行4PSK數字編碼調制,采用的載波是400kHz的正弦波,然后送上信道進行傳輸。信道是最常見的高斯加性白噪聲信道,信號傳輸過程中受到高斯噪聲的干擾。在接收端對接受到的碼流進行數字解調、漢明碼解碼,最后PCM信號恢復所發送的信號。——-這里所使用的仿真環境為LabVIEW軟件。下文中主要針對4PSK的仿真進行敘述。
● 抽樣、量化和編碼——-在發送端,源(Source)子VI產生一個100Hz的正
弦信號作為信號源,通過量化(Quantify)子VI對它進行抽樣和量化。
● 調制、解調和信道傳輸——-從A端輸出的二進制數據流在調制(Modulation)子VI中進行4PSK數字調制。4PSK是受0~3這4個數據調制的,這四個值是用連續兩個二進制位表示的。
● 解碼和信號恢復——-B端輸出的二進制比特流進入到解碼(Decode)子VI,其完成數據流的漢明碼譯碼的功能。
● 信號的同步——-為了實現信號的同步,避免信道延遲帶來的影響,在整個傳輸過程中引入了保護信號和同步信號。生成的保護和同步信號從E端輸出。
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