通信系統(tǒng)的Simulink仿真

1、實(shí)驗(yàn)三通信系統(tǒng)的Simulink仿真 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、提高獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力； 2、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和分析問題的能力；， 3、學(xué)習(xí)用Matlab simulink實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的仿真的使用； 4、掌握數(shù)字載波通信系統(tǒng)的基本原理。二、實(shí)驗(yàn)原理 1. Simulink簡介Simulink是Matlab中的一個建立系統(tǒng)方框圖和基于方框圖的系統(tǒng)仿真環(huán)境，是一個對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和仿真結(jié)果可視化分析的軟件包。Simulink采用基于時間流的鏈路級仿真方法，將仿真系統(tǒng)建模與工程中通用的方框圖設(shè)計方法統(tǒng)一起來，可以更加方便地對系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模，并且仿真結(jié)果可以近乎“實(shí)時”地通過可視化模塊，如示波器模

2、塊、頻譜儀模塊以及數(shù)據(jù)輸入輸出模塊等顯示出來，使系統(tǒng)設(shè)計、仿真調(diào)試和模型檢驗(yàn)工作大為簡便。 SIMULINK 模型有以下幾層含義：(1)在視覺上表現(xiàn)為直觀的方框圖；(2)在文件上則是擴(kuò)展名為mdl 的ASCII代碼；(3)在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；(4)在行為上則模擬了實(shí)際系統(tǒng)的動態(tài)特性。SIMULINK 模型通常包含三種“組件”：(1)信源（ Sources）：可以是常數(shù)、時鐘、白噪聲、正弦波、階梯波、掃頻信號、脈沖生成器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器等信號源；(2)系統(tǒng)（ System）：即指被研究系統(tǒng)的SIMULINK 方框圖；(3)信宿（ Sink）：可以是示波器、圖形記錄儀等。2. 通信

3、常用模塊庫及模塊編輯功能簡介通信中常用的MATLAB工具箱有：Simulink 庫，Communications Blockset（通信模塊集），DSP Blockset（數(shù)字信號處理模塊集）。其中對單個模塊的主要編輯功能如下： 1) 添加模塊:模塊庫中的模塊可以直接用鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳（選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵不放）而放到模型窗口中進(jìn)行處理； 2) 選取模塊； 3) 復(fù)制與刪除模塊； 4) 模塊名的處理模塊命名：先用鼠標(biāo)在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模塊上的位置也可以變換180度，可以用Format菜單中的Flip Name來實(shí)現(xiàn)，也可以直接通過鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳。Hide Na

4、me可以隱藏模塊名稱； 5) 模塊外形調(diào)整； 6) 參數(shù)設(shè)定：用鼠標(biāo)雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口。參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以點(diǎn)擊其上的help按鈕。通過對模塊的參數(shù)設(shè)定，就可以獲得需要的功能模塊； 7) 屬性設(shè)定：選中模塊，打開Edit菜單的Block Properties可以對模塊進(jìn)行屬性設(shè)定。包括Description屬性、Priority優(yōu)先級屬性、Tag屬性、block annotation屬性、callbacks屬性。3.BPSK調(diào)制解調(diào)原理：二進(jìn)制相移鍵控（）就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平，使載波相位在兩個不同數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)

5、制方法。原始信號與載波Acos(t+) 調(diào)制后得到信號Acos(t+)，其中為載波頻率，為載波初始相位。解調(diào)時引入相干（同頻同相）的參考信號 Acos(t+)，則得到cos(t+cos(t+),利用積化和差公式可以得到: *1/2*cos(t +t +)+cos(t +-t -) =*1/2*cos(2t +2)+cos(0) =/2*cos(2t +2)+1 =/2+/2*cos(2t +2) 利用濾波器將信號cos(2t +2)濾除，即得原始信號BPSK調(diào)制和解調(diào)原理框圖 如下：調(diào)制原理框圖解調(diào)原理框圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本通信鏈路1、在相同的信號源（隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器）和傳輸環(huán)境（加性高斯白噪聲環(huán)

6、境）下，利用相關(guān)基帶調(diào)制、解調(diào)模塊了解基帶相移鍵控調(diào)制BPSK和QPSK的工作特性及占用帶寬。用頻譜儀，離散時間星座圖儀觀測這兩種調(diào)制方式的信號頻譜圖和星座圖，并比較碼元傳輸率和誤碼率。在BPSK調(diào)制情況下,實(shí)驗(yàn)框圖如下： 當(dāng)信噪比為=10，抽樣速率為0.01s/次，其星座圖為輸出波形和輸入波形對比用QPSK調(diào)制時當(dāng)信噪比為=10，抽樣速率為0.01s/次，其星座圖如下輸出波形和輸入波形對比 結(jié)論: 二進(jìn)制和四進(jìn)制的信源抽樣速率一樣，所以bit傳輸速率一樣。當(dāng)信道信噪比和抽樣速率相同時，BPSK的誤碼率比QPSK的誤碼低，與理論相符。2、根據(jù)BPSK信號的調(diào)制解調(diào)原理，在無噪聲傳輸仿真環(huán)境下，

7、用simulink的communication toolbox 實(shí)現(xiàn)BPSK發(fā)送機(jī)和接收機(jī)?；疽笕缦拢?a) 發(fā)送端數(shù)字信號由信源模塊產(chǎn)生，要求采用隨機(jī)的二進(jìn)制信號； b) 接收端的濾波器利用積分模塊按積分清除來實(shí)現(xiàn)； c) 在整個系統(tǒng)模型建立后，要求添加若干示波器模塊，用來觀察發(fā)送端的輸出波形，調(diào)制后的輸出波形，解調(diào)器后的信號波形。實(shí)驗(yàn)方框圖如下，試驗(yàn)中信源sample time設(shè)置為0.5s，實(shí)驗(yàn)中由伯努利信源產(chǎn)生0,1隨機(jī)序列，再由信源乘以2，再減去1得到隨機(jī)的-1,1的序列作為輸入無噪信道的信源。試驗(yàn)中，我們將用于調(diào)制的正弦波信號周期設(shè)置和碼元周期一樣，只要將正弦波的屬性中freq

8、uency改為4*pi即可，同樣解調(diào)部分的也要隨之改變。同時，解調(diào)部分要用積分清除來實(shí)現(xiàn)，即在一個周期內(nèi)積分，所以將積分器加一個引腳，將屬性中initial condition source改為externel，同時將externel reset 改為rising，接到一個脈沖產(chǎn)生器（pulse generator），對應(yīng)改其period為0.5s。以下為調(diào)制后的波形和從無噪信道輸出后與同樣的正弦波相乘后的波形：以下為信源輸出波形和最終信宿收到的波形對比，可見誤碼率為0：四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1 .因?yàn)槭堑谝淮斡胹imulink仿真環(huán)境，對它的各種模塊和工具部分很不熟悉 ，聽了老師的講解和詢問同學(xué)后就熟悉起來了就比較容易找到實(shí)驗(yàn)所需要的模塊并且知道了其操作原理。2. 模塊參數(shù)的設(shè)