基于matlab的多路时分复用仿真要点.pdf
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1、通信系统原理综设实验报告 多路时分复用 matlab 仿真系统 教师评语 : 一、引言 在实际的通信系统中,为了扩大通信链路的容量,提高通信系统的利用率, 需要在一条链路上传输多路独立的信号,即实现多路通信。 时分复用就是一种常 用的多路通信方式。 它采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号以达到多 路传输的目的。 多路时分复用以时间作为信号分割的参量,故必须使各路信号在 时间轴上互不重叠。 时分多路复用适用于数字信号的传输。由于信道的位传输率 超过每一路信号的数据传输率, 因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个 信号使用。每一时间片由复用的一个信号单独占用, 在规定的时间内 , 多个数
2、字信 号都可按要求传输到达 , 从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。 本实验系统的预期功能是通过设计的仿真系统运行能够得出各路的信号波 形、复用后的信号波形以及解复用的各点波形。 主要原理图示如下: 图1-1 复接、解复接流程图 图1-2 按字复接示意图 帧同步码8位8位8位8位8位8位8位 01110010 数据 1 数据 2 数据 3 数据 4 数据 5 数据 6 数据 7 图1-3 时分复用输出信号帧结构 图1-4 特征信号复接波形示意图 二、系统框图及分析 本次仿真实现不同速率信号的时分多路复用系统。 共八路输入信号,其中第一路信号为帧同步码 信号,其余各路为 用户信息 信 号
3、。设标准频率 均为 1/8000,即每比特 125s(标准位 ) ,8 个比特作为一个周期 序列,即 1 个标准帧 帧长为 1ms。时分多路系统仿真模型图框架如下图所示: 图2-1 时分多路复用系统仿真模型图 系统主要分为 五大模块 : (1)特征信号产生模块( subsystem ) (2)并串转 换模块 (repositor)(3) 信号提取模块(filter )(4) 特征信号分离模块(demultiplexer) (5)信号还原模块( transmission ) 其中( 1) (2)模块又可看成 复用部分 , (3) (4) (5)可看成 解复用部分 。 三、各部分结构原理及分析 1
4、、特征信号产生模块 特征信号产生器框图如下所示。 图3-1 时分多路系统仿真模型图 内部构成: 一级定时时钟 (频率 1/8000) ,延时模块,特征信号产生器(上 图中的 Subsystem5 等) 。 各路输入信号序列 依次为 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 11 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 01 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 10 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0。 其中,第一路为 帧同步码 ,采用 巴克码 。第三路频率为 1/4000,第四路频率为 1/2000,第五路频率为 1
5、/4000,其余各路为 标准频率 1/8000。 图3-2 各路输入信号波形 每路输入信号 的每个延时单元 频率与该路信号原频率 相同。使第 18路输入 信号分别延时 18个单元,利于时钟抽样。 定时时钟 的每个延时单元 频率均为 1/(2*8000),可使时钟延迟一个上升沿进 行采样。 (之所以是 1/(2*8000)而不是 1/8000,是由于占空比 50%的原因) 级联延时单元,使每路信号的Subsystem5-8 的时钟起始时间 产生相应延时, 便于经过 Subsystem5-12 处理后的各路信号合拼到同一信号。 (即使各路 输入信号 经过Subsystem5-12 压缩字长信息到一
6、位,再依次延时一至八位,以便并串转换 器依次抽取各路压缩特征信号,合并到复用帧的第一至八位) 延时信号波形上表现为原波形右移相应延时时间。 第一至八路 定时时钟 分别 延迟了 18个标准位 。 Scope 示波器 输出延时后的各输入信号 和经由 Subsystem5 、6、7、8处理后的 各中间信号。延时后的各输入信号波形上表现为右移 14个比特。 (1) Subsystem5-12 功能分析 内部构成 如下图。其中 二级时钟 频率1/(8000*8) ,作为Multiport Switch的 抽样频率,共 8路分解信号合成一个 特征信号 ,因复用帧帧长为原信号的字长, 故二级时钟 频率设置为
7、 1/(8000*8) 。Subsystem 以8比特为周期(一个字周期, 也是一帧周期),每一比特作为单位,依次将该路信号分解成 8路,其中,原信号 每个上升沿时刻 分解出的信号在 该时刻起置 1。分解出的 8路信号送往 Multiport Switch进行抽样。 Multiport Switch经过抽样合并形成一路信号输出。这样便形 成了特征信号 ,使复用帧中相应的第 N位包含第 N路原信号的字信息。 此Subsystem5-8 模块用于实现“ 按字复接 ” ,使每比特长度由 标准位125s 变成新的位长 125/8s = 15.625 s。 图34 Subsystem5-8的内部构成 其
8、中Subsystem 内部结构 如下。 图3-5 Subsystem内部结构图 3-6 Subsystem中的 Counter参数设置 Counter2 这一路的时钟、 Hit信号( Hit values = 2) 、输出信号的对比如下。 由于 Initial count = 1, 故 Hit values = 2 对应第 2阶级,如图输出 1 (下图第二路)。 图3-7 Counter2这一路的时钟、Hit 信号( Hit values = 2 ) 、输出信号的对比 其中, Counter 参数如下图所示。 Counter1-7 的参数 Max count = 7, 代表一个周期抽样阶级从0
9、抽到 7级, Initial count = 1, 代表起始抽样阶级为 1,Hit values 依次为 0-7,目的是使 时钟信号 的第 1-8 个上升沿 分别依次 对输入信号 的 8 个比特进行抽样。 Hit values = 2,代表 当且仅当 该周期抽样 阶级信号 为第 2 级时(如第一个上升 沿到达至第二个上升沿到达的期间) 输出 1。 Subsystem5 中的Scope1 输出波形如下(即经由 Subsystem 处理后的信号波形) 如上所述,Subsystem 的时钟 为一级时钟经过延迟单元 后的时钟 ,Subsystem 将该路信号分解出 8路信号,每个上升沿时刻置1,送往
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