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卫星链路通信系统与SIMULINK仿真（下行链路）

卫星链路通信系统（下行部分）
一、实验内容
题目1
题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC
系统中PCM编码方式。利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的
基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/
译码过程。通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结
果，验证仿真过程的正确性。
1.实现框图

图1PCM信源编码
2.实验结果与分析

图2接收端PCM译码与发送端结果显示
从图2我们可以看出，PCM解调得到的信号和发送端信号是相同
的频率，验证了PCM调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和
原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无
避免。题目2
题目内容：了解SCPC系统中信号调制/解调的实现机制。利用
MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写
BPSK(QPSK)调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调
制/解调前后的星座图和频谱图。
1.实现框图

图3信号调制/解调过程
2.实验结果与分析
TransmitFilter1
TransmitFilter
ModulatorBaseband
DemodulatorBaseband
Generator
Channel

图4发送地球站端QPSK调制后的星座图

图5接收解调信号星座图
从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，
接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，
在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与
发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分
布越分散，误码率也越低。
题目3
题目内容：掌握SCPC系统中信道编码的实现过程，验证信道/译
码在整个系统中的功能。利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的
基本模块搭建、编
写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验
证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码
率1.实现框图

图6信道编译码模块
2实验结果与分析
通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式
得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用
QPSK进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特
率在10-4以下。总之，通过卷积编译码得到的误码率在较低的水平，
充分验证了卷积编译码的良好性能，信道卷积编译码可以作为我们后
面搭建SCPC卫星通信系统的信道编译码方式。题目4.
在选做题中，我们小组选择了SCPC系统链路下行部分
卫星通信下行链路包含的最重要的部分莫过于PCM译码，卷积码
译码，QPSK解调部分，下面进行相关原理介绍。
（1）QPSK解调
QPSK数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟
和载波恢复等。
在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号
与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟I、
Q基带信号是带有载波误差的信号。这样的模拟基带信号即使采用定
时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调
制信号，误差的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数字
QPSK解调电路要对载波误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的
影响。此外，ADC的取样时钟也不是从信号中提取的，当取样时钟与
输入的数据不同步时，取样将不在最佳取样时刻进行所得到的取样值
的统计信噪比就不是最高，误码率就高，因此，在电路中还需要恢复
出一个与输入符号率同步的时钟，来校正固定取样带来的样点误差，
并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错解码提供正确的时
钟。校正办法是由定时恢复和载波恢复模块
ModulatorBaseband
DemodulatorBaseband
Encoder
Channel
通过某种算法产生定时和载波误差，插值或抽取器在定时和载波
误差信号的控制下，对A/D转换后的取样值进行抽取或插值滤波，得
到信号在最佳取样点的值，不同芯片采用的算法不尽相同，例如可以
采用据辅助法(DA)载波相位和定时相位联合估计的最大似然算法。
（2）维特比译码
维特比译码是根据接收序列在码的格图上找出一条与接收序列距
离（或其他量度）为最小的一种算法。它和运筹学中求最短路径的算
法相类似。若接收序列为R=(10100101100111），译码器从某个状
态，例如从状态ɑ出发，每次向右延伸一个分支（对于
维特比译码器的复杂性随m呈指数增大。实用中m不大于10。
它在卫星和深空通信中有广泛的应用。在解决码间串扰和数据压缩中
也可应用。

图7维特比译码原理图
（3）PCM译