科技信息 ○IT 技术论坛○ SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 17 期 基于 MATLAB/Simulink 的 PSK 传输系统仿真 （硅湖职业技术学院信息系 江苏 昆山 215332） 朱阳燕 【摘 要】本文主要讨论利用 MATLAB 的 Simulink 软件包中 Communication Blockets（通信模块）对 PSK 数字传输系统进行动态、可视化 仿真，清晰地表现出 PSK 传输系统的系统组成及各项性能指标。 【关键词】MATLAB/ Simulink；通信模块；数字相位调制（PSK）；性能指标；眼图；星座图 现代通信技术发展日新月异，正在迅速地向社会各个领域渗透。 通信的主要任务是可靠而有效地实现信息的传输。实际的通信系统通 常是复杂的大规模系统，在噪声和各种随机因素的影响下，要完成实 际设计的通信系统的试验研究比较困难，有时要改变系统的某一两个 参数就可能意味着整个系统需要重做。近几年，在学术界和工业领域， Simulink 已成为在动态系统建模和仿真方面最广泛的软件包之一。它 强大的功能和简便的操作使其别具魅力。 本文主要介绍教学中用 Simulink 进行 PSK 传输系统仿真。 1.MATLAB/Simulink 的特点 MATLAB 是一种科学计算软件，它集科学计算，自动控制，信号处 理、神经网络和图象处理等于一体，具有极高的编程效率，是一个高级 的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模与仿真。Simulink 则 是 MATLAB 为模拟动态系统而提供的一个面向用户的交互式程序， 它采用鼠标驱动方式，允许用户在屏幕上绘制框图，模拟系统并能动 态地控制该系统。在系统仿真环境下提供了许多专业模块库：如 CDMA 参考模块库、通信模块库、DSP（数字信号处理器）模块库等等。 作为 MATLAB 的重要组成部分，它是一个对动态系统进行建模、仿真 和分析的一个软件包，具有以下特点： （1）以调用模块代替程序的编写，以模块连成的框图表示系统，使 得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来，能较全面地研究通信系 统，具有很高的开放性。 （2）允许用户随意修改模块参数，并且可以直接无缝地使用MATLAB 的所有分析工具，具有很高的交互性。 （3）仿真结果可以近乎“实时”地以图形或数据显示出来，这与实 验室操作是一样的。 2.移相键控 PSK 数字相位调制又称移相健控，记作 PSK，它是利用载波振荡相位 的变化来传送数字信息调制方法。最早出现的是二进制移相相键控 BPSK，BPSK 是以载波的不同相位直接表示相应数字信息，通常用相 位 0 表示数字信号“0”，用相位 表示数字信号“1”，则已调信号的表达 式为 eo(t)=d(t)cos!ct，其中：d(t)为双极性数字基带信号，!c 为载波频率。 为了提高信道频带利用率，提出了多进制数字移相键控（MPSK），它用 多个相位状态的正弦振荡分别代表不同的数字信息，最典型的是四相 移相键控（QPSK）。BPSK 和 QPSK 在码元转换点上都可能产生 " 相位 突变，使得频谱高频滚降缓慢，带外辐射大。为了消除 " 相位跳变，在 QPSK 基础上提出了偏移四相移相键控(OQPSK)。它将同相和正交两 支路的码流在时间上错开了半个码元周期，信号相位只跳变 0、±" 2。 表 1 QPSK 传输系统参数设置 随机信号/M- ary number （进位数） 4 Simulation Parameters/Start time 随机信号/Sample time（取 样时间） 0.001 Simulation Parametes/Stop time 0 10 QPSK 基带调制/Input type （输入类型） Integer 升余弦滤波器/FIR filter coefficients rcosine(1,8,[], 0.3,1) QPSK 基带调制/Phase offset(相位偏置) 高斯白噪声信道/SNR（信 噪比） Pi/4 眼图/offset（预置） 眼图/Symbols per trace(每迹符号数) 0 2 3.性能指标测试 仿真一个通信系统经常要模拟真实世界的噪声，以便观察系统的 正常响应。Communication Blockets（通信模块）中提供类似实际的噪声 82 信道———高斯白噪声信道。图 1 为 QPSK 基带传输系统，该模型库展 示了四进制随机数据通过 QPSK 基带调制、升余弦滤波（#=0.3）、高斯 白噪声信道、QPSK 基带解调的传输系统，有关参数设置如下表。 图 1 中的眼图、星座图等显示仪器用来完成 QPSK 传输系统主要 性能指标测试，使系统达到最佳化。 图 1 QPSK 传输系统 3.1 噪声环境下的 QPSK 信号眼图观测 实际的基带传输系统不 可能完全满足无码间串扰传输条件，评价基带传输系统性能的一种定 性而方便的方法是用眼图观察接收端的基带信号波形。眼图不但反映 串扰的大小，而且也反映信道噪声的影响。图 2、图 3 是在不同信噪比 条件下的眼图，其中上图是 I（同相信号），下图是 Q（正交信号），由图 可见，图 2 显现是比较清晰的“眼睛”，图 3 显现的迹线就不清晰，“眼 睛”张开得较小。试验中改变眼图预置参数设置，可发现最佳判决时刻 发生偏移，从而验证了眼图可以反映串扰及信道噪声对基带传输系统 产生了影响。 图 2 SNR=26dB 时的眼图 图 3 SNR=15dB 时的眼图 3.2 调制信号频谱测量 频带利用率可以用来衡量通信系统的有 效性指标，利用频谱仪观测 QPSK 信号的频谱如图 4 所示，已知随机 信号的取样时间为 0.001s，传码率 1000B，由图可得，QPSK 信号的频 带宽度 2kHz，频带利用率为 1bps/Hz。 3.3 噪声环境下的 QPSK 信号星座图观测 星座图展示了信号在 空间的排列分布，即在噪声环境下信号之间的最小距离。图 5 为 QPSK 信号（Π/4 体系）的星座图，此时信号之间的距离在 1 和 2 之间。 3.4 误码率测量 误码率是反映数据通信系统特性的指标。在仿 真过程中，误码率大小会随着高斯白噪声基带信道信噪比、调制方式 等而改变，其因此误码率的测试结果是评价试验系统的重要标准。 本系统中，误码仪可观察在不同传输条件下的误码率。将误码仪 输出设置到端口显示器上，此时显示器显示三个窗：第一行是误码率； （下转第 106 页） 第二行是误码数量；第三行是码元总数。 

科技信息 ○建筑与工程○ SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 17 期 度。但据建设部通报，2006 年年底全国只有 121 个地级以上城市明确 了土地出让收益用于廉租房建设的比例，截至目前仍然有部分城市没 有实际将土地纯收益的一定比例用于廉租房建设。改善这种现象，一 定要有独立于财政、管理之外的部门予以监督，使得土地出让纯收益 的一定比例切切实实用于廉租房建设。 （三）根据我国实际情况，完善廉租房建设的发展模式 1. 鼓励房地产开发企业建设廉租房 房地产开发企业参加公共 住房的建设，在香港、新加坡等房地产较为发达的地区已有过许多成 功的案例。政府可以不收地价或给与开发商低价优惠，开发商划出部 分土地建设廉租房，使得开发企业加入廉租房的建设。一种做法是将 廉租房建设用地与商品房的招拍挂土地配套，另一种做法是可在招标 形式出让土地时，为竞标方设置占有一定权重的类似于社会责任（如 开发廉租房的数量及满意程度）的考察项，以增加开发较多廉租住房 的开发商中标的可能性，这两种做法既让开发商获利又让他们参与开 发廉租住房。 2.建有所用———建设符合低收入者需求特征的廉租房 目前，各 地方政府更多考虑的是廉租房的数量而非好坏，至于建在什么地方并 不是最重要的。然而，政府要保证低收入家庭能够租到这些房子，廉租 房的选址就应是那些交通比较便利的地方，不能建成像旧社会的棚户 区那样，也不能建在远离城市城区的偏僻地段，这样可以减少低收入 职工每天上下班的交通成本和时间成本，真正满足他们的需要。 （四）完善法律制度，使廉租房建设真正有法可依 1. 廉租住房制度应明确各地区廉租房提供量在住宅市场所占的 最低比例，真正把廉租房建设列入城市发展规划 首先，以立法的形 式规定一个廉租房提供量占住宅市场的最低比例，各地区可根据自己 的实际条件及市场状况，确定一个比例，低于此比例的进行严惩。其 次，廉租房制度的制定和完善要有长远的方向，并将廉租房的建设规 划纳入地方城市的发展规划，明确其年度提供总量、新开发总量、项目 选址等。。 2.完善监管、审批等制度 首先加强对政府廉租房开发建设的监督。各地政府机构必须按政 策要求开发建设廉租房，并进行分配。分配中要合理明确受惠对象，建 立完善的电子化个人收入记录，只有这样才能对各个家庭的收入进行 客观的审核，确定哪些家庭最符合相关条件。 其次，在廉租房分配时，需要政府从市、区、县一直到街道进行层 层落实。对于申请者的审核务必要落实到街道一级，因为对于低收入 家庭，街道会了解的更深一些。同时，要建立监管体系，保证廉租住房 真正用于自住，避免出现再转租从而收取高额租金的情况发生。 总之，廉租房建设主要针对社会底层的弱势群体，既可以满足一 些无房者在城市的基本生活保障，又不会成为富人的“第二居所”。所 以，建设廉租房是中国住房保障制度的首选，在中央政府的指导下，在 各级地方政府的努力下，我国的廉租房建设制度将会严格执行并落 实，从而促进整个住房保障体系的健康快速发展。 科 ● 【参考文献】 ［1］连玉明.中国城市报告[M].北京：中国时代经济出版社，2004. ［2］顾伯庚.城镇住房制度改革的理论与实践[M].上海：上海人民出版社，2003. ［3］穆怀中.社会保障国际比较[M].北京中国劳动保障出版社，2002. 作者简介：温利(1979 年—)，助教，经济学学士，研究方向：房地产经营与管 理。 ［责任编辑：张新雷］ ● （上接第 51 页）（1）实现目标：利用 JDBC 编程与数据库建立连 接，然后读取指定数据，并根据指定数据生成 XML 格式文件，再将 XML 中指定数据通过数据库连接插入或更新到数据库和数据表中。 （2）实现方案：首先编写与数据库建立连接类、利用 JDOM 转化数 据库数据为 XML 文件类和利用 JDBC 和 JDOM 将 XML 数据更新到 数据库类。接着建立相应的 JSP 页面，通过 CSS 或 XSL 将指定数据生 成的 XML 数据文件显示出来。最后完成 XML 文件指定数据通过数据 库连接插入或更新到数据库和数据表中。 7.小结 通过本文研究，我们可以利用 JDOM 和 JDBC 来实现 XML 数据 与数据库的数据交互编程，使各种异构平台及各种格式的数据进行数 据交换成为可能。在这里必须要指出的是，当我们进行数据量大的操 作时，由于程序要进行对指定数据的 XML 文件生成和解析，自然会占 用机器的大量内存，浪费计算机资源。那么我们还必须找出一些其它 的方法来处理这种问题，如分页技术等。 科 ● 【参考文献】 ［1］陈建红，徐涛.《WEB 数据库与 XML 应用》[M]，北京：高等教育出版社， 2004.7. ［2］卢菊平，郭江杰.《精通 JSP+XML+CSS 网络开发混合编程》[M]，北京：电子工 业出版社，2006.5. 作者简介：杜鹏，男，甘肃庆阳人，西北师范大学数信学院硕士研究生，主要 研究方向：数据挖掘。 张阿红，女，河南南阳人，西北师范大学数信学院硕士研究生，主要研究方 向：数据挖掘。 ［责任编辑：张艳芳］ （上接第 82 页）注意：图 1 中的 QPSK 基带传输系统，在高斯白噪 声基带信道之前插补了升余弦滤波器，可以改善高斯白噪声基带信道 特性，降低误码率。 图 4 QPSK 信号频谱图 图 5 SNR=15dBQPSK 信号星座图 4.结束语 106 ● 综上所述，通过计算机仿真电子通信系统，具有广泛的适应性和 极高的灵活性。在硬件试验中改变系统参数也许意味着重做硬件，而 在软件中只需对特定参数进行相应设置，同时利用 Simulink 可视化建 模仿真和 MATLAB 简单编程的特点，可以实现较为复杂的系统。因 此，MATLAB/Simulink 在通信系统仿真方面具有强大的功能和优越 性。 科 ● 【参考文献】 ［1］张平川.现代通信原理与技术简明教程[M].北京：北京大学出版社，2006. ［2］樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯.通信原理（第 5 版）[M].北京：国防工业出版 社，2002. ［3］刘敏，魏玲.MATLAB 通信仿真与应用[M].北京：国防工业出版社，2001. ［4］徐明远.MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安：西安电子科技 大学出版社，2004. ［5］达新宇.通信原理实验与课程设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2004. ［责任编辑：翟成梁］