基于Simulink软件无线电的仿真与研究

基于Simulink软件无线电的仿真与研究.txt世上有三种人：一是良心被狗吃了的人，二是良心没被狗吃的人，三是良心连狗都不吃的人。︶﹋丶爱情是个梦，而我却睡过了头﹌本文由魔法土豆ok贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。＃科门箍－！三Ｌ兰舟＃々：ｊ塑！Ｌ４＆代码．№塑镕％——．专Ｊ菇椰孪生彦●士学位论文＇论文题目一基于ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件无线电的．．．．堕基：量妥塑．。二＿＇Ｐ学暨嫩名学’—————————————————一号施邑磊．！坚！！！！：＿二专指导教师．二堂查雯墼二堡．．攀科专业电路与系统研究方向堡垡适焦垦壅塑堕堕鱼呈墼型论囊提交目期．三Ｑ旦童箜查旦南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要本文系统地研究了基于ＭＡＴＬＡＢ中Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的通信基带系统建模仿真。利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对通信系统中几种基本信道模型进行了构造研究，同时还构造了Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络模型，并以此解决盲信号检测问题，仿真结果表明Ｍ文件和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型结果一致。由于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是具有内在的模块化，系统化，以及时间流，定点数的仿真工具，不仅可以真实地模拟一个通信系统，使通信系统里面的核心算法在整个系统中进行仿真验证，而且可以和ＭＡＴＬＡＢ的工具包ＲＴＷ（Ｒｅａｌ．Ｔｉｍｅ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）结合，产生可以直接在数字信号处理硬件上运行的代码，所以这些研究工作对于软件无线电技术开发应用具有重要价值。本文主要工作归纳如下：１．利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对通信系统中最基本信道模型一－Ｎ性高斯白噪声信道的特性进行仿真。首先介绍了该信道的基本特性，然后构建了它的系统仿真模型，介绍了一种基于批处理的仿真系统。２．研究了基带通信系统中Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道的特性，在对Ｊａｋｅｓ模型进行分析的基础上，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的基础模块搭建了与数学模型对应的完整Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道模型。３．学习了解了Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络的相关知识，由于神经网络的能量函数的特性，可以利用发送信号的有限字符集特性和接收信号矩阵的正交补空间特性，把信号盲检Ｎ－次优化形式转换为具有稳定状态解的连续Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络能量函数形式，实现对盲信号的直接恢复，并用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真实现，验证了其良好的性能。由于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ硬件化的特性，使得本论文的工作有着很大的实用性以及一定的创新性。关键词：Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；软件无线电：ＡＷＧＮ信道；Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道；Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络ＡＢＳＴＲＡＣＴＳｉｍｕｌｉｎｋｉｓｓｔｕｄｉｅｓｏｎａｓｏｆｔｗａｒｅｐａｃｋａｇｅｆｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｄｙｎａｍｉｃａｌｕｓｅｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｅｖｅｒａｌｂａｓｉｃｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｓｂｙｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋ，ａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｔｈｅＨｏｐｆｉｅｌｄＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｔｏｂｌｉｎｄｄｅｔｅｃｔｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｓｉｇｎａｌｓ．ＣｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅＭｆｉｌｅｓａｇｒｅｅｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌｉｎｇｓ。ＢｅｃａｕｓｅｗｉｔｈｔｏｏｌｓｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋｉｓａｓｏｆｔｗａｒｅｐａｃｋａｇｅｅｍｂｅｄｄｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ，ａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｄｙｎａｍｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ，ＳＯｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｃａｌｌｎｏｔｏｎｌｙｐｒｏｖｉｄｅｖａｒｉｏｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｔｈｒｏｕｇｈｕｓｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｗｈｉｃｈｃａｌｌａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅｗａｖｅｆｏｒｍｔｏｃｏｕｌｄｃｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈｏｎＭＡＴＬＡＢｒｅａｌ—ｔｉｍｅｗｏｒｋｓｈｏｐｇｅｎｅｒａｔｅｃｏｄｅｂｅａｐｐｌｉｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙＤＳＰｈａｒｄｗａｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｙｅｉｌｄｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｅｖａｕｌｅｆｏｒｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙｏｆＳＤＲ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｓｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｃａｎｂｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１．Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｍｏｓｔｂａｓｉｃｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌ－ＡＷＧＮｆｏｒｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＡＷＧＮ，ｔｈｅｎＴｈｉｓｗｉｔｈＳｉｍｕｌｉｎｋ．Ａｔｆｉｒｓｔ，Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｓａｆｒａｍｅ—ｂａｓｅｄｍｏｄｅｔｈｅｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇａＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌ．ｃｈａｎｎｅｌｉｎ２．ＴＭｓｔｈｅｓｉｓｓｔｕｄｉｅｓｃｈａｒａｃｔｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｏｎｔｈｅｂａｓｅ—ｂａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｍａｔｈｓｍａｔｉｃｓｆｏｒｍｕｌａ，ｗｅｕｓｅｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｏｆＪａｋｅｓｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｐｒｏｐｏｓｅｃｏｍｐｌｅｔｅｍｏｄｅｌｃｏｎｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｍａｔｈｉｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｂｙｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｍｏｄｕｌｅｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋ．３．ＢｙｌｅａｒｎｅｄｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅａｂｏｕｔｔｈｅＨｏｐｆｉｅｌｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｅｍａｋｅｓｉｇｎａｌｓｂｅｌｏｎｇｔｏｕｓｅａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｐｒｉｏｒｉｋｎｏｗｌｅｄｇｅｔｈａｔｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄａｆｉｎｉｔｅａｌｐｈａｂｅｔｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔａｍａｔｒｉｘ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｑｕａｄｒａｔｉｃｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆｂｌｉｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｔｏａｓｔａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＨｏｐｆｉｅｌｄｒｅｃｏｖｅｒｓｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｔｈｅｎｅｗｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅｔｈｅｓｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．ＣｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｂｙＳｉｍｕｌｉｎｋｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｂｅｔｔｅｒｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＭｆｉｌｅｓ．ＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｇｒｅｅＳｉｍｕｌｉｎｋ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｈｏｗｓｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｎｅｓｓ．一ＩＩ—南京邮电大学硕上研究生学位论文ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ＳｏｆｔｗａｒｅＮｅｔｗｏｒｋＤｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏ；ＡＷＧＮ；ＲａｙｌｅｉｇｈＣｈａｎｎｅｌ；ＨｏｐｆｉｅｌｄＮｅｕｒａｌ—ＩＩＩ—南京邮电大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：箍、昼磊日期：２１丑：笸／孑南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生部办理。研究生签名：盈匝叠盘导师签吼夥南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论第一章绪论１．１软件无线科１ｍ１１．１．１软件无线电研究的背景及定义随着社会的发展和科学的进步，近几十年来，无线通信技术得到了飞速的发展，它正被广泛应用于商业、军事、气象、民用等领域。当代无线通信系统有很多种，例如，卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、微波通信系统、短波通信系统等等。各种无线通信系统的调制方式也有很多种，如ＡＭ、ＦＭ、ＳＳＢ、ＶＳＢ、ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＭＳＫ、ＱＡＭ等等。其中，多址方式有：ＣＤＭＡ（码分多址）、ＴＤＭＡ（时分多址）和ＦＤＭＡ（频分多址）、空分多址等。各种通信系统由于自身的特性而应用于不同的场合，而且他们的功能相对较少，灵活性不够，可扩展能力较差，不同通信系统之间不能完全互通，然而另一方面，由于社会的发展和人类需求的增加，我们都希望这些不同的通信系统之间可以互通。为了解决互通性问题，各国都进行了积极的探索，努力使各不同设备既能满足互通性要求，又能满足抗干扰，保密性好的要求；既能使通信设备跟上无线通信飞速发展的步伐，又能延长设备的使用寿命。其中一种设想就是研制多功能电台，用软件实现硬件的功能。基于此，１９９２年５月，ＭＩＬＴＲＥ公司的ＪｏｅＭｉｔｏｌａ首次明确提出了软件无线电（ＳＤＲ：ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏ）的概念，从而引发了软件无线电的研究热潮。从事通信方面的专家认为，“软件定义无线电”将是一个解决全球无线通信需求的方案，它将成为未来无线通信设备设计的核心所在。软件无线电是实现无线通信的一种新思路，它可以说是无线通信产业继７０年代中期到８０年代中期从模拟到数字通信、８０年代中期到９０年代中期从固定到移动通信这两次革命之后的第三次革命，也称为从硬件无线通信到软件无线通信的革命，这是通信科技发展的必然选择。软件无线电在通信系统中，特别是在第三代移动通信系统中的应用目前已经成为研究的热点。欧洲的先进的通信技术与业务计划中，有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统中的：ＦＩＲＳＴ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＲａｄｉｏＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，灵活的综合无线电系统和技术）计划将软件无线电技术应用到设计多频／多模可编程手机。这种手机可自动检测接收信号以接入不同的网络，且适应不同接续时间的要求；ＦＲＡＭＥＳ南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论（ＦｕｔｕｒｅＲａｄｉｏｗｉｄｅｂａｎｄＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍ，未来的无线宽带多址系统）计划的目标是定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足ＵＭＴＳ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，通用移动通信系统）要求，方法之一是采用软件无线电技术；ＳＯＲＴ（软件无线电技术）计划是演示灵活的有效的软件可编程电台，它具有无线自适应接入功能，并符合ＵＭＴＳ的标准。如将软件无线电的基本思想用到无线电通信中，将不需要为每一种新的通信体制重新建网、更换设备，只需在各个通信系统中建设统一的硬件平台，然后不论是现有的各种体制和标准还是将来新出现的体制和标准，都以软件加载的方式进行更新换代。需要更新的软件可以通过一个统一的软件提供商来供给，软件可以以无线电波的形式从空中下载。使用这样一种理想的软件无线电概念后，所有的体制和标准更新，以及不同体制之间的兼容，都可以通过更换适当的软件来完成，这样既节省了重新建网的费用，也缩短了从研究到应用的周期。同时，随着现代微电子技术及微处理器技术的进步，特别是大规模集成器件和可编程器件的出现，使以硬件为主的传统无线电技术得到了长足的进步。ＤＳＰ、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｅＧａｔｅＡｒｒａｙ，现场可编程逻辑门阵列）及ＧＰ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅ，通用）处理器等硬件的发展和Ｐ