第8章 MATLAB工具箱及其仿

1、第8章 MATLAB工具箱及其仿真8.1 入門實(shí)例【例例8-1】 構(gòu)建一組正弦信號(hào)及其積分運(yùn)算的模型，并用示波器顯示結(jié)果構(gòu)建一組正弦信號(hào)及其積分運(yùn)算的模型，并用示波器顯示結(jié)果需要用到的需要用到的simulink模塊：模塊：輸入源模塊輸入源模塊(Sources)中的正弦波模中的正弦波模塊塊(Sine Wave)；接收器模塊接收器模塊(Sink)中的示波器模塊中的示波器模塊(Scope)；連續(xù)系統(tǒng)模塊連續(xù)系統(tǒng)模塊(Continous)中的積分中的積分模塊模塊(Integrator)；信號(hào)路線模塊信號(hào)路線模塊(Signal Routing)中的中的信號(hào)混路模塊信號(hào)混路模塊(Mux)最終的最終的sim

2、ulink模型圖：模型圖： 建模步驟： 打開(kāi)模型編輯窗口打開(kāi)模型編輯窗口n 在在MATLAB的命令窗口提示符下輸入命令的命令窗口提示符下輸入命令simulink,打開(kāi)打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)瀏覽窗口模塊庫(kù)瀏覽窗口（Simulink Library Browser），如圖），如圖8-1所示。所示。n 單擊其工具欄中的單擊其工具欄中的“Create a new model”按鈕，彈出模型編輯窗口，如圖按鈕，彈出模型編輯窗口，如圖8-2所示。所示。圖圖8-1 Simulink 模塊庫(kù)窗口瀏覽器模塊庫(kù)窗口瀏覽器圖圖8-2 模型編輯窗口模型編輯窗口建模步驟： 信號(hào)源的選取信號(hào)源的選取n 選擇兩個(gè)正弦信

3、號(hào)，用一個(gè)正弦波模塊表示。打開(kāi)選擇兩個(gè)正弦信號(hào)，用一個(gè)正弦波模塊表示。打開(kāi)“Simulink”模塊庫(kù)瀏覽窗口中模塊庫(kù)瀏覽窗口中“Sources”模塊庫(kù)，選擇正弦波模塊模塊庫(kù)，選擇正弦波模塊“Sine Wave”，如圖，如圖8-3所示，按住鼠標(biāo)左鍵并所示，按住鼠標(biāo)左鍵并將其拖曳到模型窗口中進(jìn)行處理。將其拖曳到模型窗口中進(jìn)行處理。 信號(hào)源的設(shè)置信號(hào)源的設(shè)置n 兩個(gè)信號(hào)的幅值和相位分別為兩個(gè)信號(hào)的幅值和相位分別為1 2和和1 3。雙擊模型編輯窗口中的正弦模塊，進(jìn)入。雙擊模型編輯窗口中的正弦模塊，進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，如圖模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，如圖8-4

4、所示。所示。圖圖8-3 選取正弦波模塊選取正弦波模塊圖圖8-4 正弦信號(hào)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框正弦信號(hào)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框建模步驟： 其它模塊的選取其它模塊的選取n分別從連續(xù)模塊庫(kù)里選取積分模塊（分別從連續(xù)模塊庫(kù)里選取積分模塊（Integrator），從輸出源模塊庫(kù)里選取示波器（），從輸出源模塊庫(kù)里選取示波器（Scope），從信號(hào)路徑），從信號(hào)路徑模塊庫(kù)里選取信號(hào)混路模塊（模塊庫(kù)里選取信號(hào)混路模塊（Mux） 連線及線型設(shè)置連線及線型設(shè)置n用鼠標(biāo)在功能模塊的輸入與輸出之間直接連接，對(duì)于輸入線的分支，按住用鼠標(biāo)在功能模塊的輸入與輸出之間直接連接，對(duì)于輸入線的分支，按住Ctrl鍵，在要建立分支的地方用鍵，在要建立

5、分支的地方用鼠標(biāo)拉出。正弦信號(hào)模塊的輸出為向量輸出，因此引出的線為粗線。鼠標(biāo)右擊模型編輯窗口，在彈出窗口鼠標(biāo)拉出。正弦信號(hào)模塊的輸出為向量輸出，因此引出的線為粗線。鼠標(biāo)右擊模型編輯窗口，在彈出窗口進(jìn)行格式設(shè)置，如圖進(jìn)行格式設(shè)置，如圖8-5所示。所示。 標(biāo)簽設(shè)置標(biāo)簽設(shè)置n在連線上雙擊鼠標(biāo)左鍵，即可輸入該線的說(shuō)明標(biāo)簽。設(shè)置結(jié)果如圖在連線上雙擊鼠標(biāo)左鍵，即可輸入該線的說(shuō)明標(biāo)簽。設(shè)置結(jié)果如圖8-6所示。所示。圖圖8-5 包含正弦信號(hào)及其積分的包含正弦信號(hào)及其積分的simulink模型圖模型圖圖圖8-6 信號(hào)名稱的定義信號(hào)名稱的定義建模步驟： 系統(tǒng)仿真及結(jié)果顯示系統(tǒng)仿真及結(jié)果顯示n 采取默認(rèn)的仿真參數(shù)進(jìn)

6、行仿真。具體地，鼠標(biāo)單擊工具欄上的采取默認(rèn)的仿真參數(shù)進(jìn)行仿真。具體地，鼠標(biāo)單擊工具欄上的 按鈕執(zhí)行仿真，然按鈕執(zhí)行仿真，然后鼠標(biāo)右擊彈出菜單，如圖后鼠標(biāo)右擊彈出菜單，如圖8-7所示。所示。n 打開(kāi)示波器，仿真后得到系統(tǒng)的輸出波形如圖打開(kāi)示波器，仿真后得到系統(tǒng)的輸出波形如圖8-8所示。所示。圖圖8-7 查看輸出結(jié)果查看輸出結(jié)果圖圖8-8 兩個(gè)正弦信號(hào)及其積分波形兩個(gè)正弦信號(hào)及其積分波形8.2 Matlab 工具箱分類MATLAB程序包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主程序包和程序包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主程序包和30多種工具箱擴(kuò)展包。多種工具箱擴(kuò)展包。Matlab工具箱工具箱功能型工具箱：功能型工具箱：擴(kuò)

7、充擴(kuò)充MATLAB的符號(hào)計(jì)算、可視化建模仿真、文字處理及的符號(hào)計(jì)算、可視化建模仿真、文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能實(shí)時(shí)控制等功能學(xué)科型工具箱：學(xué)科型工具箱：專業(yè)性比較強(qiáng)的工具箱，如控制系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工專業(yè)性比較強(qiáng)的工具箱，如控制系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工具箱、通信工具箱等具箱、通信工具箱等MATLAB工具箱舉例：工具箱舉例：通信工具箱通信工具箱(CommunicationToolbox)可以研究信號(hào)編碼、調(diào)制解調(diào)、濾波器和均衡器設(shè)計(jì)、通道模型、同步等，并且可以研究信號(hào)編碼、調(diào)制解調(diào)、濾波器和均衡器設(shè)計(jì)、通道模型、同步等，并且可以方便地由結(jié)構(gòu)圖直接生成可應(yīng)用的可以方便地由結(jié)構(gòu)圖直接生成可應(yīng)用的C語(yǔ)言

8、源代碼。語(yǔ)言源代碼?？刂葡到y(tǒng)工具箱控制系統(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)支持連續(xù)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以研究狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)、模型轉(zhuǎn)換、頻域響應(yīng)支持連續(xù)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以研究狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)、模型轉(zhuǎn)換、頻域響應(yīng)（Bode圖、圖、Nyquist圖、圖、Nichols圖）、時(shí)域響應(yīng)（脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)圖）、時(shí)域響應(yīng)（脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)等）、根軌跡、極點(diǎn)配置、等）、根軌跡、極點(diǎn)配置、LQG等。等。圖像處理工具箱圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)可以研究二維濾波器設(shè)計(jì)和濾波、圖像恢復(fù)增強(qiáng)、色彩集合及形態(tài)操作、二維變可以研究二

9、維濾波器設(shè)計(jì)和濾波、圖像恢復(fù)增強(qiáng)、色彩集合及形態(tài)操作、二維變換、圖像分析和統(tǒng)計(jì)等。換、圖像分析和統(tǒng)計(jì)等。信號(hào)處理工具箱信號(hào)處理工具箱(Signal Processing Toolbox)可以研究數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真，支持譜分析和估計(jì)，支持可以研究數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真，支持譜分析和估計(jì)，支持FFT、DCT等變換，支持參數(shù)化模型等。等變換，支持參數(shù)化模型等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox)可以研究可以研究BP、Hopfield、Kohonen、自組織、徑向基函數(shù)等網(wǎng)絡(luò)，支持競(jìng)爭(zhēng)、線性、自組織、徑向基函數(shù)等網(wǎng)絡(luò)，支持競(jìng)爭(zhēng)、線性、Si

10、gmoidal等傳遞函數(shù)，支持前饋、遞歸等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持性能分析及用。等傳遞函數(shù)，支持前饋、遞歸等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持性能分析及用。8.3 Simulink 工具箱8.3.1 Simulink的啟用方法的啟用方法 Simulink 工具箱的特點(diǎn)工具箱的特點(diǎn)n 可視化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真；圖形化建模手段?？梢暬膭?dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真；圖形化建模手段。 Simulink 的四種啟用方法的四種啟用方法n 在在MATLAB命令窗口中輸入命令窗口中輸入simulink結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。n 在在MATLAB命令窗口中

11、輸入命令窗口中輸入simulink3結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)用圖標(biāo)形式顯示的Library :simulink3的Simulink模塊庫(kù)窗口。n 可以通過(guò)單擊可以通過(guò)單擊MATLAB主窗口工具條上的主窗口工具條上的Simulink圖標(biāo)打開(kāi)圖標(biāo)打開(kāi)n 可以通過(guò)單擊可以通過(guò)單擊MATLAB主窗口菜單選擇主窗口菜單選擇FileNewModel彈出一個(gè)彈出一個(gè)Untitled的的Simulink模型窗口，再選擇模型窗口，再選擇View Show Library Browser，彈出彈出Simulink Library Brower模塊庫(kù)窗口模塊庫(kù)窗口8.3.2 Simulink的模塊庫(kù)的模塊庫(kù) Simu

12、link 模塊庫(kù)瀏覽窗口模塊庫(kù)瀏覽窗口啟用simulink后，打開(kāi)的simulink模塊庫(kù)瀏覽窗口如圖8-9所示。 Simulink 的模塊庫(kù)按功能進(jìn)行分類的模塊庫(kù)按功能進(jìn)行分類在模塊庫(kù)瀏覽器左側(cè)的“Simulink”欄上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊“Open the Simulink library”命令，打開(kāi)Simulink基本模塊庫(kù)窗口，如圖8-8所示。圖圖8-9 Simulink 模塊庫(kù)瀏覽器窗口模塊庫(kù)瀏覽器窗口圖圖8-8 Simulink 基本模塊庫(kù)窗口基本模塊庫(kù)窗口1.輸入源模塊庫(kù)（輸入源模塊庫(kù)（Sources）常用的輸入源模塊如表8-1所示。表表8-1 常用的輸入源模塊常

13、用的輸入源模塊Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：模模 塊塊功功 能能In1輸入端口輸入端口Ground未連接的輸入端口未連接的輸入端口Constant常數(shù)信號(hào)常數(shù)信號(hào)Signal Generator信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生任意波形信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生任意波形Step階躍信號(hào)階躍信號(hào)Ramp斜坡信號(hào)斜坡信號(hào)Sine Wave正弦波信號(hào)正弦波信號(hào)Repeating Sequence重復(fù)序列線性信號(hào)重復(fù)序列線性信號(hào)Pulse Generator脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器Chirp Signal頻率不斷變化的正弦信號(hào)頻率不斷變化的正弦信號(hào)Clock時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)Digital Clock數(shù)字仿真時(shí)鐘，按指定速率輸出

14、數(shù)字仿真時(shí)鐘，按指定速率輸出From File從從M文件讀取數(shù)據(jù)文件讀取數(shù)據(jù)From Workspace從工作空間讀取數(shù)據(jù)從工作空間讀取數(shù)據(jù)Random Number滿足高斯分布的隨機(jī)信號(hào)滿足高斯分布的隨機(jī)信號(hào)Uniform Random Number滿足平均分布的隨機(jī)信號(hào)滿足平均分布的隨機(jī)信號(hào)Band-Limited White Noise帶限白噪聲帶限白噪聲2.輸出模塊庫(kù)（輸出模塊庫(kù)（Sinks）常用的輸出模塊如表8-2所示。表表8-2 常用的輸出模塊常用的輸出模塊Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：模模 塊塊功功 能能Scope示波器，顯示信號(hào)曲線示波器，顯示信號(hào)曲線Floating S

15、cope浮動(dòng)示波器浮動(dòng)示波器XY Graph顯示二維顯示二維X-Y圖形圖形Display顯示數(shù)值顯示數(shù)值Out1輸出端口輸出端口To File將輸出寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件。將輸出寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件。To Workspace將輸出寫(xiě)入將輸出寫(xiě)入MATLAB的工作空間的工作空間Stop Simulation當(dāng)輸入不為當(dāng)輸入不為0時(shí)停止仿真時(shí)停止仿真Terminator終止一個(gè)未連接的輸出端口終止一個(gè)未連接的輸出端口3.連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)（連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)（Continuous）常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊如表8-3所示。連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)中所有模塊都是假設(shè)初始條件為0，但在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)要求模塊初始條件非零，這時(shí)可以在“Blocks

16、ets&Toolboxes”庫(kù)中雙擊“Simulink Extras”模塊組，再雙擊其中的“Additional Linear”圖標(biāo)，打開(kāi)圖8-11所示的附加連續(xù)線性模塊組，其中包含的模塊均允許非零初始條件。表表8-3 常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：模模 塊塊功功 能能Integrator積分器積分器Derivative對(duì)輸入信號(hào)微分對(duì)輸入信號(hào)微分State-Space線性狀態(tài)空間系統(tǒng)模型線性狀態(tài)空間系統(tǒng)模型Transfer Fcn線性傳遞函數(shù)模型線性傳遞函數(shù)模型Zero-Pole以零極點(diǎn)表示的傳遞函數(shù)模型以零極點(diǎn)表示的傳遞函數(shù)模型Transp

17、ort Delay對(duì)輸入信號(hào)延遲一個(gè)給定時(shí)間再輸出對(duì)輸入信號(hào)延遲一個(gè)給定時(shí)間再輸出Variable Transport Delay對(duì)輸入信號(hào)延遲一個(gè)可變時(shí)間再輸出對(duì)輸入信號(hào)延遲一個(gè)可變時(shí)間再輸出Memory存儲(chǔ)上一時(shí)刻的狀態(tài)值存儲(chǔ)上一時(shí)刻的狀態(tài)值圖圖8-11 附加連續(xù)線性模塊組附加連續(xù)線性模塊組4.離散系統(tǒng)模塊庫(kù)（離散系統(tǒng)模塊庫(kù)（Discrete）常用的離散系統(tǒng)模塊如表8-4所示。和連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)類似，這些模塊也都是表示零初始條件的模塊；對(duì)初始條件非零的模塊，可以在“Simulink Extras”模塊組中的“Additional Discrete”（附加離散系統(tǒng)模塊組）中查找。表表8-4 常

18、用的離散系統(tǒng)模塊常用的離散系統(tǒng)模塊Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：模模 塊塊功功 能能Unit Delay一個(gè)采樣周期的延時(shí)一個(gè)采樣周期的延時(shí)Discrete-Time Integrator離散時(shí)間積分器離散時(shí)間積分器Discrete Filter離散濾波器離散濾波器Discrete Transfer Fcn離散傳遞函數(shù)模型離散傳遞函數(shù)模型Discrete Zero-pole以零極點(diǎn)表示的離散傳遞函數(shù)模型以零極點(diǎn)表示的離散傳遞函數(shù)模型Discrete State-Space離散狀態(tài)空間系統(tǒng)模型離散狀態(tài)空間系統(tǒng)模型First-Order Hold一階采樣保持器一階采樣保持器Zero-Orde

19、r Hold零階采樣保持器零階采樣保持器5.數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)（數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)（Math Operations）常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊如表8-5所示。表表8-5 常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：模模 塊塊功功 能能模模 塊塊功功 能能Sum對(duì)輸入求和對(duì)輸入求和Rounding Function取整運(yùn)算取整運(yùn)算Product對(duì)輸出求積對(duì)輸出求積Combinatorial Logic建立真值表建立真值表Dot Product點(diǎn)乘運(yùn)算點(diǎn)乘運(yùn)算Logical Operator邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算Gain常值增益常值增益Relational Operator關(guān)系運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算S

20、lider Gain滑動(dòng)增益滑動(dòng)增益Algebraic Constraint強(qiáng)制輸入信號(hào)為強(qiáng)制輸入信號(hào)為0Math Function包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、求平方包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、求平方等等Complex to Magnitude-Angle由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出Trigonometric Function三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等等Complex to Real-Imag由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出MinMax最小值或最大值運(yùn)算最小值或最大值運(yùn)算Magnitude-Angle to Com

21、plex由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出Abs求絕對(duì)值或求復(fù)數(shù)的模求絕對(duì)值或求復(fù)數(shù)的模Complex to Real-Imag求復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部求復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部Sign取輸入的符號(hào)函數(shù)取輸入的符號(hào)函數(shù)Real-Image to Complex由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù)輸出由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù)輸出Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：6.非線性模塊庫(kù)（非線性模塊庫(kù)（Discontinuties）常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊如表8-5所示。7.查表模塊庫(kù)（查表模塊庫(kù)（Look up Tables）常用的查表模塊如表8-7所示。表表8-6 常用的非線性模塊常用的非線性模塊模模 塊塊功

22、功 能能Rate Limit變化速率限制變化速率限制Saturation飽和輸出，讓輸出超過(guò)某值時(shí)能夠飽和飽和輸出，讓輸出超過(guò)某值時(shí)能夠飽和Quantizer離散化離散化Blacklash滯環(huán)或間隙滯環(huán)或間隙Dead Zone死區(qū)死區(qū)Relay滯環(huán)繼電器滯環(huán)繼電器Switch切換開(kāi)關(guān)切換開(kāi)關(guān)Manual Switch手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)Coulomb & Viscous Friction庫(kù)侖和粘滯摩擦庫(kù)侖和粘滯摩擦表表8-7 常用的查表模塊常用的查表模塊模模 塊塊功功 能能User-defined function用戶定義函數(shù)模塊用戶定義函數(shù)模塊Look-Up Table建立輸入信

23、號(hào)的查詢表（線性峰值匹配）建立輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配）Look-Up Table(2-D)建立兩個(gè)輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹建立兩個(gè)輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配）配）Fcn利用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）利用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）MATLAB Fcn利用利用MATLAB的現(xiàn)有函數(shù)的現(xiàn)有函數(shù)S-Function調(diào)用自己編寫(xiě)的調(diào)用自己編寫(xiě)的S函數(shù)的程序函數(shù)的程序8.用戶自定義函數(shù)模塊庫(kù)（用戶自定義函數(shù)模塊庫(kù)（User-defined Functions）在用戶自定義函數(shù)模塊庫(kù)中，可以利用Fcn模塊對(duì)M函數(shù)和MATLAB內(nèi)部函數(shù)直接求值，對(duì)于用戶自己編寫(xiě)的MATLAB復(fù)雜函數(shù)求解，還可以按照特

24、定的格式編寫(xiě)系統(tǒng)函數(shù)（簡(jiǎn)稱S函數(shù)），用以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜度的功能。9.信號(hào)模塊庫(kù)（信號(hào)模塊庫(kù)（Signal Routing）信號(hào)模塊庫(kù)包括將多路信號(hào)組成向量型信號(hào)的Mux模塊、將向量型信號(hào)分解成若干單路信號(hào)的Demux模塊、選路器模塊Selector、轉(zhuǎn)移模塊Goto和From、支持各種開(kāi)關(guān)的模塊，如一般開(kāi)關(guān)模塊（Switch），多路開(kāi)關(guān)模塊（Multiport Switch），手動(dòng)開(kāi)關(guān)模塊（Manual Switch）等。10. 信號(hào)屬性模塊庫(kù)（信號(hào)屬性模塊庫(kù)（Signal Attributes）信號(hào)屬性模塊庫(kù)包括信號(hào)類型轉(zhuǎn)換模塊（DATA Type Conversion）、采樣周期轉(zhuǎn)換模塊（R

25、ate Transition）、初始條件設(shè)置模塊（IC）、信號(hào)寬度檢測(cè)模塊（Width）等。Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：Simulink 模塊庫(kù)按模塊簡(jiǎn)介：11. 其他工具箱模塊庫(kù)其他工具箱模塊庫(kù)雙擊模塊庫(kù)“Blocksets&Toolboxes”圖標(biāo)，進(jìn)入Simulink下其他工具箱模塊庫(kù)，如圖8-12所示。其中包括：通信模塊集（Comm Blocksets）控制系統(tǒng)工具箱（Control System Toolbox)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊集（Neural NetwokBlockset）狀態(tài)流（State Flow）等。圖圖8-12 Simulink的其他工具箱模塊庫(kù)的其他工具箱模塊

26、庫(kù)8.3.3 Simulink建模與仿真建模與仿真 Simulink模型的建立模型的建立1. 啟動(dòng)模型編輯窗口啟動(dòng)模型編輯窗口在MATLAB主窗口菜單選擇FileNewModel，在彈出Simulink模塊庫(kù)瀏覽器的同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)名為untitled模型編輯窗口。另外，在啟動(dòng)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器之后，單擊其工具欄中的“Create a new model”按鈕，也會(huì)彈出模型編輯窗口。2. 建立建立Simulink模型模型Simulink 模型通常包含三類模塊：信源（Source）、系統(tǒng)（System）及信宿（Sink）。在Simulink模塊庫(kù)瀏覽器中打開(kāi)所對(duì)應(yīng)的模塊庫(kù)，選擇模塊，按

27、住鼠標(biāo)左鍵并將其拖曳到模型編輯窗口中進(jìn)行處理。 建立建立Simulink模型，包括對(duì)模塊的操作和模型，包括對(duì)模塊的操作和Simulink線的處理。線的處理。n 模塊的操作模塊的操作模塊的操作包括模塊的選取、模塊的移動(dòng)、復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)向、改變大小、模塊命名、顏色設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、屬性設(shè)定、模塊輸入輸出信號(hào)等。移動(dòng)：移動(dòng)：選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵并將其拖曳至所需的位置即可。也可以按住Shift鍵，再進(jìn)行拖曳。復(fù)制：復(fù)制：選中模塊，然后按住右鍵進(jìn)行拖曳，即可復(fù)制一個(gè)同樣的功能模塊。n 模塊的操作（續(xù)）模塊的操作（續(xù)）刪除：刪除：選中模塊，按Delete鍵即可。若要?jiǎng)h除多個(gè)模塊，可以按住Shift鍵，同時(shí)

28、用鼠標(biāo)選中多個(gè)模塊，然后按Delete鍵即可。也可以用鼠標(biāo)選取區(qū)域，再按Delete鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入端和輸出端，功能模塊有時(shí)需要轉(zhuǎn)向。在菜單“Format”中選擇“Flip Block”命令旋轉(zhuǎn)180，選擇“Rotate Block”命令順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90?；蛘咧苯影碈trl+I 鍵執(zhí)行Flip Block 命令，按Ctrl+R 鍵執(zhí)行Rotate Block命令。改變大小：改變大小：選中模塊，對(duì)模塊出現(xiàn)的4個(gè)黑色標(biāo)記進(jìn)行拖曳即可。模塊命名：模塊命名：先單擊需要更名的名稱，然后直接更改。名稱在功能模塊上的位置也可以改變180，可

29、以用“Format”菜單中的“Flip Name”命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳?！癏ide Name”命令可以隱藏模塊名稱。顏色設(shè)定：顏色設(shè)定：“Format”菜單中的“Foreground Color”命令可以改變模塊的前景顏色，“Background Color”命令可以改變模塊的背景顏色，而模塊窗口的顏色可以通過(guò)“Screen Color”命令來(lái)改變。參數(shù)設(shè)定：參數(shù)設(shè)定：雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能，為獲得更詳盡的幫助，可以單擊其上的“Help”按鈕。通過(guò)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，就可以獲得需要的功能模塊。屬性設(shè)定：

30、屬性設(shè)定：選擇模塊，打開(kāi)“Edit”菜單的模塊屬性設(shè)置對(duì)話框可以對(duì)模塊進(jìn)行屬性設(shè)定，包括Description 屬性、Priority 優(yōu)先級(jí)屬性、Tag 屬性、Block Annotation 屬性、Callbacks屬性。模塊的輸入、輸出信號(hào)：模塊的輸入、輸出信號(hào)：模塊處理的信號(hào)包括標(biāo)量信號(hào)和向量信號(hào)。標(biāo)量信號(hào)是一種單一信號(hào)，而向量信號(hào)是一種復(fù)合信號(hào)，是多個(gè)信號(hào)的集合。在默認(rèn)情況下，大多數(shù)模塊的輸出都是標(biāo)量信號(hào)。對(duì)于輸入信號(hào)，模塊都具有一種“智能”的識(shí)別功能，能自動(dòng)進(jìn)行匹配。某些模塊通過(guò)對(duì)參數(shù)的設(shè)定，可以使模塊輸出向量信號(hào)。n Simulink線的處理線的處理Simulink線的處理包括改

31、變粗細(xì)、設(shè)定標(biāo)簽、線的折彎、線的分支。改變粗細(xì)：改變粗細(xì)：考慮到引出信號(hào)可以是標(biāo)量信號(hào)或向量信號(hào)，所以線分為粗細(xì)。當(dāng)選中“Format”菜單下的“Wide Vector Lines”選項(xiàng)時(shí)，線的粗細(xì)會(huì)根據(jù)線所引出的信號(hào)而改變。如果信號(hào)為標(biāo)量，則為細(xì)線；如果信號(hào)為向量，則為粗細(xì)。選中Vector Line Widths選項(xiàng)則可以顯示出向量引出線的寬度，即向量信號(hào)由多少個(gè)單一信號(hào)合成。設(shè)定標(biāo)簽：設(shè)定標(biāo)簽：只要在線上雙擊鼠標(biāo)左鍵，即可輸入該線的說(shuō)明標(biāo)簽。也可以通過(guò)選中線，然后打開(kāi)Edit菜單下的Signal Properties對(duì)話框進(jìn)行設(shè)定，其中signal name 屬性表明信號(hào)的名稱。當(dāng)設(shè)置這

32、個(gè)名稱后，與該信號(hào)有關(guān)的端口相連的所有直線附近都會(huì)出現(xiàn)寫(xiě)有信號(hào)名稱的標(biāo)簽。n Simulink線的處理（續(xù)）線的處理（續(xù)）線的折彎：線的折彎：按住Shift鍵，用鼠標(biāo)在要折彎的線處單擊，就會(huì)出現(xiàn)圓圈，表示折點(diǎn)，利用折點(diǎn)可以改變線的形狀。線的分支：線的分支：按住鼠標(biāo)右鍵，在需要分支的地方拉出即可。或者按住Ctrl鍵，在要建立分支的地方用鼠標(biāo)拉出即可。8.3.4 Simulink建模實(shí)例建模實(shí)例建模步驟： 求和模塊：求和模塊：Math 庫(kù)中的加法器Add，雙擊打開(kāi)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，將其圖標(biāo)形狀復(fù)選框（Icon shape）選擇為“rectangular”，符號(hào)列表復(fù)選框（List of signs）

33、設(shè)置為“+-”。 Gs1和和Gs2增益模塊：增益模塊：增益參數(shù)分別設(shè)置為0.2和0.4，因?yàn)樘幱诜答伝芈?，需要旋轉(zhuǎn)其方向，右鍵單擊該模塊，在下拉菜單“Format”中選擇“Flip Block”命令。 積分模塊：積分模塊：參數(shù)不需要改變。 Scope示波器：示波器：在示波器參數(shù)設(shè)置窗口選擇“Data history”選項(xiàng)卡，選擇其中的“Save data to workspace”復(fù)選框。這將使送入示波器的數(shù)據(jù)同時(shí)被保存在MATLAB工作空間中默認(rèn)名為ScopeData的結(jié)構(gòu)矩陣或數(shù)組矩陣中。建模步驟：4.連接各個(gè)模塊連接各個(gè)模塊單擊某模塊的輸出端，拖曳鼠標(biāo)到另一模塊的輸入端處再釋放，即將對(duì)應(yīng)

34、模塊連接起來(lái)。完成模塊連接后，得到如圖8-13所示的系統(tǒng)模型。圖圖8-13 求解微分方程的系統(tǒng)模型求解微分方程的系統(tǒng)模型5.設(shè)置仿真參數(shù)設(shè)置仿真參數(shù)單擊模型編輯窗口“Simulink”菜單中的“Configuration Parameters”選項(xiàng)，打開(kāi)如圖8-14所示對(duì)話框，設(shè)置仿真參數(shù)。建模步驟：圖圖8-13 求解微分方程的系統(tǒng)模型求解微分方程的系統(tǒng)模型 “Start time”和和“Stop time”欄欄允許用戶輸入仿真的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，這里把結(jié)束時(shí)間設(shè)置為20。 “Solver options”的的“Type”欄欄有兩個(gè)選項(xiàng)，允許用戶選擇定步長(zhǎng)和變步長(zhǎng)算法。 選項(xiàng)選項(xiàng)Relati

35、ve tolerance（相對(duì)誤差（相對(duì)誤差限）、限）、Absolute tolerance（絕對(duì)誤（絕對(duì)誤差限差限)等等控制仿真精度，不同的算法將有不同的控制參數(shù)。 Max step size和和Min step size設(shè)置最大允許的步長(zhǎng)和最小允許的步長(zhǎng)。 一些警告信息和警告級(jí)別的設(shè)置一些警告信息和警告級(jí)別的設(shè)置可以通過(guò)其中的Diagnostics標(biāo)簽下的對(duì)話框來(lái)實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。6.啟動(dòng)仿真啟動(dòng)仿真設(shè)置完仿真參數(shù)后，就可以選擇“Simulink Start”菜單或單擊工具欄中的“ ”按鈕來(lái)啟動(dòng)仿真。仿真結(jié)束后雙擊示波器，打開(kāi)示波器窗口，可以看到仿真結(jié)果的變化曲線，如圖8-15所示。建模

36、步驟：圖圖8-15 示波器的仿真曲線示波器的仿真曲線8.3.5 Simulink建模仿真命令建模仿真命令Simulink建模仿真命令函數(shù)包括sim，simset，simget和set_param。Simulink建模仿真命令函數(shù)包括sim，simset，simget和set_param。Simulink建模仿真命令函數(shù)包括sim，simset，simget和set_param。8.4 通信工具箱8.5.1 通信工具箱簡(jiǎn)介通信工具箱簡(jiǎn)介MATLAB通信工具箱中提供了許多仿真函數(shù)和模塊，用于對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。通信工具箱包括兩部分內(nèi)容：通信命令函數(shù)通信命令函數(shù)和Simulink的的Commu

37、nications System Toolbox（通信系統(tǒng)模塊集）仿真模塊（通信系統(tǒng)模塊集）仿真模塊。用戶既可以在MATLAB的工作空間中直接調(diào)用工具箱中的函數(shù)，也可以使用Simulink平臺(tái)構(gòu)造自己的仿真模塊，以擴(kuò)充工具箱的內(nèi)容。通信工具箱中的函數(shù)存在于Comm子目錄下，在MATLAB命令窗中輸入命令“help comm”，就可以顯示通信工具箱中的函數(shù)名稱和內(nèi)容列表，詳見(jiàn)表8-12。用戶需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的某種功能時(shí)，可以先到函數(shù)集中尋找相應(yīng)的函數(shù)，然后從help文檔查詢?cè)摵瘮?shù)的詳細(xì)內(nèi)容（包括函數(shù)功能說(shuō)明、調(diào)用方式和可選擇的方式等）。類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能說(shuō)明功能說(shuō)明Signal Sour

38、ces （信號(hào)源）（信號(hào)源）randerr產(chǎn)生隨機(jī)誤差圖產(chǎn)生隨機(jī)誤差圖randint產(chǎn)生均勻分布的隨機(jī)整數(shù)信號(hào)產(chǎn)生均勻分布的隨機(jī)整數(shù)信號(hào)randsrc按預(yù)定方式產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)矩陣按預(yù)定方式產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)矩陣wgn產(chǎn)生高斯白噪聲信號(hào)產(chǎn)生高斯白噪聲信號(hào)Performance Evaluation （性能評(píng)價(jià)）（性能評(píng)價(jià)）berawgn計(jì)算未編碼的高斯白噪聲信道誤碼率計(jì)算未編碼的高斯白噪聲信道誤碼率bercoding計(jì)算編碼高斯白噪聲信道誤碼率計(jì)算編碼高斯白噪聲信道誤碼率表表8-12 通信工具箱函數(shù)通信工具箱函數(shù)類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能功能說(shuō)明說(shuō)明Performance Evaluation（性能

39、評(píng)價(jià)）（性能評(píng)價(jià)）berconfint計(jì)算比特率和蒙特卡洛模擬的置信區(qū)間計(jì)算比特率和蒙特卡洛模擬的置信區(qū)間berfading計(jì)算未編碼的瑞利衰落信道誤碼率計(jì)算未編碼的瑞利衰落信道誤碼率berfit繪畫(huà)誤碼率的曲線繪畫(huà)誤碼率的曲線bersync計(jì)算不理想同步下的未編碼高斯白噪聲計(jì)算不理想同步下的未編碼高斯白噪聲biterr計(jì)算（二進(jìn)制）誤碼數(shù)和誤碼率計(jì)算（二進(jìn)制）誤碼數(shù)和誤碼率distspec計(jì)算卷積碼的距離譜計(jì)算卷積碼的距離譜eyediagram生成眼圖生成眼圖noisebw計(jì)算數(shù)字低通濾波器的等價(jià)噪音帶寬計(jì)算數(shù)字低通濾波器的等價(jià)噪音帶寬scatterplot生成散布圖生成散布圖semiana

40、lytic使用半解析技術(shù)計(jì)算信道誤碼率使用半解析技術(shù)計(jì)算信道誤碼率symerr計(jì)算符號(hào)誤差數(shù)和符號(hào)誤差率計(jì)算符號(hào)誤差數(shù)和符號(hào)誤差率Source Coding（信源編碼）（信源編碼）arithdeco對(duì)二進(jìn)制編碼進(jìn)行算術(shù)譯碼對(duì)二進(jìn)制編碼進(jìn)行算術(shù)譯碼arithenco對(duì)一符號(hào)序列進(jìn)行算術(shù)編碼對(duì)一符號(hào)序列進(jìn)行算術(shù)編碼compand計(jì)算計(jì)算 率或率或 率壓擴(kuò)率壓擴(kuò)dpcmdeco差分脈碼調(diào)制譯碼差分脈碼調(diào)制譯碼dpcmenco差分脈碼調(diào)制編碼差分脈碼調(diào)制編碼dpcmopt采用優(yōu)化脈沖編碼調(diào)制進(jìn)行參數(shù)估計(jì)采用優(yōu)化脈沖編碼調(diào)制進(jìn)行參數(shù)估計(jì)huffmandeco霍夫曼譯碼器霍夫曼譯碼器huffmandict

41、使用已知概率模型產(chǎn)生信源的霍夫曼編碼字典使用已知概率模型產(chǎn)生信源的霍夫曼編碼字典續(xù)表：類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能功能說(shuō)明說(shuō)明Source Coding（信源編碼（信源編碼）huffmanenco霍夫曼編碼器霍夫曼編碼器lloyds采用訓(xùn)練序列和采用訓(xùn)練序列和Lloyd算法優(yōu)化標(biāo)量算法算法優(yōu)化標(biāo)量算法quantiz生成量化序列和量化值生成量化序列和量化值Error-Control Coding（差錯(cuò)控制編碼）（差錯(cuò)控制編碼） bchdecBCH譯碼譯碼bchencBCH編碼編碼bchgenpoly產(chǎn)生產(chǎn)生BCH碼的生成多項(xiàng)式碼的生成多項(xiàng)式convenc卷積糾錯(cuò)碼卷積糾錯(cuò)碼cyclgen產(chǎn)生循

42、環(huán)碼的生成矩陣和校驗(yàn)陣產(chǎn)生循環(huán)碼的生成矩陣和校驗(yàn)陣cyclpoly產(chǎn)生循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式產(chǎn)生循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式decode糾錯(cuò)譯碼糾錯(cuò)譯碼encode糾錯(cuò)編碼糾錯(cuò)編碼gen2par生成矩陣和校驗(yàn)陣的轉(zhuǎn)換生成矩陣和校驗(yàn)陣的轉(zhuǎn)換gfweight計(jì)算線性分組碼的最小距離計(jì)算線性分組碼的最小距離hammgen產(chǎn)生漢明碼的生成矩陣和校驗(yàn)陣產(chǎn)生漢明碼的生成矩陣和校驗(yàn)陣rsdecR-S譯碼器譯碼器rsencR-S編碼器編碼器rsdecof對(duì)編碼文本進(jìn)行對(duì)編碼文本進(jìn)行R-S譯碼譯碼rsencof對(duì)文本進(jìn)行對(duì)文本進(jìn)行R-S編碼編碼rspoly產(chǎn)生產(chǎn)生R-S碼生成多項(xiàng)式碼生成多項(xiàng)式syndtable產(chǎn)生伴隨譯碼表

43、產(chǎn)生伴隨譯碼表vitdec利用利用Viterbi算法譯卷積碼算法譯卷積碼續(xù)表：類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能功能說(shuō)明說(shuō)明Interleaving/Deinterleaving（交錯(cuò)與解交錯(cuò)）（交錯(cuò)與解交錯(cuò)）algdeintrlv利用代數(shù)派生排列表恢復(fù)符號(hào)序列利用代數(shù)派生排列表恢復(fù)符號(hào)序列algintrlv利用代數(shù)派生排列表重排符號(hào)序列利用代數(shù)派生排列表重排符號(hào)序列convdeintrlv使用移動(dòng)寄存器恢復(fù)符號(hào)序列使用移動(dòng)寄存器恢復(fù)符號(hào)序列convintrlv使用移動(dòng)寄存器排列符號(hào)序列使用移動(dòng)寄存器排列符號(hào)序列deintrlv恢復(fù)符號(hào)序列恢復(fù)符號(hào)序列intrlv重排符號(hào)序列重排符號(hào)序列helin

44、trlv使用使用helintrlv方法排列符號(hào)序列方法排列符號(hào)序列heldeintrlv恢復(fù)使用恢復(fù)使用helintrlv方法排列的符號(hào)序列方法排列的符號(hào)序列helscandeintrlv用螺旋模型恢復(fù)符號(hào)序列用螺旋模型恢復(fù)符號(hào)序列helscanintrlv用螺旋模型排列符號(hào)序列用螺旋模型排列符號(hào)序列matdeintrlv用矩陣按列填充、按行消減方法恢復(fù)符號(hào)序列用矩陣按列填充、按行消減方法恢復(fù)符號(hào)序列matintrlv用矩陣按列填充、按行消減方法重排符號(hào)序列用矩陣按列填充、按行消減方法重排符號(hào)序列muxdeintrlv按指定的移動(dòng)寄存器恢復(fù)符號(hào)序列按指定的移動(dòng)寄存器恢復(fù)符號(hào)序列muxintrl

45、v按指定的移動(dòng)寄存器排列符號(hào)序列按指定的移動(dòng)寄存器排列符號(hào)序列randdeintrlv使用隨機(jī)排列恢復(fù)符號(hào)序列使用隨機(jī)排列恢復(fù)符號(hào)序列randintrlv使用隨機(jī)排列重排符號(hào)序列使用隨機(jī)排列重排符號(hào)序列Analog Modulation/ Demodulation（模擬調(diào)制（模擬調(diào)制/解調(diào)）解調(diào)）amdemod模擬幅度解調(diào)模擬幅度解調(diào)ammod模擬幅度調(diào)制模擬幅度調(diào)制fmmod模擬頻率調(diào)制模擬頻率調(diào)制續(xù)表：續(xù)表：類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能功能說(shuō)明說(shuō)明Analog Modulation/ Demodulation（模擬調(diào)制（模擬調(diào)制/解調(diào)）解調(diào)）fmdemod模擬頻率解調(diào)模擬頻率解調(diào)pmmo

46、d模擬相位調(diào)制模擬相位調(diào)制pmdemod模擬相位解調(diào)模擬相位解調(diào)ssbmod模擬單邊幅度調(diào)制模擬單邊幅度調(diào)制ssbdemod模擬單邊幅度解調(diào)模擬單邊幅度解調(diào)Digital Modulation/ Demodulation（數(shù)字調(diào)制（數(shù)字調(diào)制/解調(diào)）解調(diào)）dpskmod差分移相鍵控調(diào)制差分移相鍵控調(diào)制dpskdemod差分移相鍵控解調(diào)差分移相鍵控解調(diào)fskmod頻移鍵控調(diào)制頻移鍵控調(diào)制fskdemod頻移鍵控解調(diào)頻移鍵控解調(diào)genqammod普通正交幅度調(diào)制普通正交幅度調(diào)制genqamdemod普通正交幅度解調(diào)普通正交幅度解調(diào)modnorm調(diào)制輸出比例因素調(diào)制輸出比例因素mskmodMSK調(diào)制調(diào)

47、制mskdemodMSK解調(diào)解調(diào)oqpskmodOQPSK調(diào)制調(diào)制oqpskdemodOQPSK解調(diào)解調(diào)qammodQAM調(diào)制調(diào)制qamdemodQAM解調(diào)解調(diào)pskmodPSK調(diào)制調(diào)制pskdemodPSK解調(diào)解調(diào)續(xù)表：類類 別別函數(shù)名稱函數(shù)名稱功能功能說(shuō)明說(shuō)明Special Filters（特殊濾波器）（特殊濾波器）hank2sysHankel矩陣到線性系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換矩陣到線性系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換hilbiir設(shè)計(jì)希爾伯特變換設(shè)計(jì)希爾伯特變換IIR濾波器濾波器rcosine用升余弦函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器用升余弦函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器Lower-Level Functions for Special Filters（特殊

48、濾波器的底層函數(shù)）（特殊濾波器的底層函數(shù)）rcosiir用升余弦函數(shù)用升余弦函數(shù)IIR濾波器設(shè)計(jì)濾波器設(shè)計(jì)Channels（信道函數(shù)）（信道函數(shù)）awgn對(duì)信號(hào)添加高斯白噪聲對(duì)信號(hào)添加高斯白噪聲Utilities（實(shí)用工具）（實(shí)用工具）bi2de二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換de2bi十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換erf誤差函數(shù)誤差函數(shù)erfc補(bǔ)充誤差函數(shù)補(bǔ)充誤差函數(shù)istrellis檢查輸出是否為一個(gè)格形式檢查輸出是否為一個(gè)格形式oct2dec八進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換poly2trellis把編碼多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格形式把編碼多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格形式vec2mat

49、把矢量轉(zhuǎn)換成矩陣把矢量轉(zhuǎn)換成矩陣8.5.2 通信命令函數(shù)通信命令函數(shù)從信源、差錯(cuò)控制、調(diào)制與解調(diào)三個(gè)方面介紹通信命令函數(shù)。1.信源編信源編/譯碼譯碼在MATLAB通信工具中提供了兩種信源編/譯碼方法：標(biāo)量量化和預(yù)測(cè)量化。n 標(biāo)量量化標(biāo)量量化標(biāo)量量化就是給每個(gè)落入某一特定范圍的輸入信號(hào)分配一個(gè)單獨(dú)值的過(guò)程，并且落入不同范圍內(nèi)的信號(hào)所分配的值也各不相同。MATLAB通信工具箱中提供了compand、quantiz、lloyds等函數(shù)。n 預(yù)測(cè)量化預(yù)測(cè)量化預(yù)測(cè)量化根據(jù)以往發(fā)送的信號(hào)來(lái)估計(jì)將要發(fā)送的信號(hào)。MATLAB通信工具箱中提供了dpcmenco、dpcmdeco、dpcmopt等函數(shù)。2.差錯(cuò)控

50、制編差錯(cuò)控制編/譯碼方法譯碼方法n 差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制也稱為糾錯(cuò)編碼，主要有分組碼和卷積碼兩種類型。分組碼分組碼卷積碼卷積碼卷積碼中沒(méi)有相互獨(dú)立的組。編碼過(guò)程可以看成是一個(gè)寬度為K的滑動(dòng)窗口，該窗口以步長(zhǎng)K在信元上滑動(dòng)，隨著窗口的每次滑動(dòng)，編碼過(guò)程都需要一個(gè)N位的信號(hào)。n 差錯(cuò)控制譯碼差錯(cuò)控制譯碼糾錯(cuò)編碼的譯碼有代數(shù)譯碼和概率譯碼兩種方法。代數(shù)譯碼代數(shù)譯碼代數(shù)譯碼基于代數(shù)和有限域的數(shù)學(xué)特征，通常用于分組碼中。MATLAB通信工具箱提供了一系列函數(shù)用于有限域計(jì)算。概率譯碼概率譯碼概率譯碼中最常用的是Viterbi譯碼，用于卷積碼譯碼。常用的糾錯(cuò)編碼方法包括線性分組碼、Hamming

51、碼、循環(huán)碼、BCH碼、R-S碼和卷積碼。在MATLAB通信工具箱中，所有這些編/譯碼運(yùn)算都提供了糾錯(cuò)編碼函數(shù)encode及譯碼函數(shù)decode。3.調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)n 調(diào)制的類別調(diào)制的類別調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制的輸入信號(hào)為連續(xù)變化的模擬量，數(shù)字調(diào)制的輸入信號(hào)是離散的數(shù)字量。n 調(diào)制調(diào)制/仿真函數(shù)的選擇仿真函數(shù)的選擇在利用MATLAB進(jìn)行調(diào)制/仿真時(shí)，既可以采用自定義函數(shù)進(jìn)行調(diào)制/仿真，也可以調(diào)用MATLAB所提供的函數(shù)進(jìn)行仿真。n 通信工具箱中的調(diào)制和解調(diào)函數(shù)通信工具箱中的調(diào)制和解調(diào)函數(shù)MATLAB通信工具箱中的調(diào)制和解調(diào)函數(shù)包括：帶通模擬調(diào)制函數(shù)ammod和解調(diào)函數(shù)amde

52、mod模擬頻率調(diào)制函數(shù)fmmod和解調(diào)函數(shù)fmdemod相位調(diào)制函數(shù)pmmod和解調(diào)函數(shù)pmdemod模擬單邊帶幅度調(diào)制函數(shù)ssbmod和解調(diào)函數(shù)ssbdemod數(shù)字調(diào)制和解調(diào)函數(shù)fskmod，fskdemod，modnorm8.5.3 通信系統(tǒng)模塊集通信系統(tǒng)模塊集Simulink模塊庫(kù)中提供了通信系統(tǒng)模塊集（Communications System Toolbox），如圖8-32所示。各模塊組的作用說(shuō)明如下： 通信信源模塊組（通信信源模塊組（Comm Sources）：）：包含各種通信信號(hào)輸入模塊和I/O演示模塊。 通信輸入模塊組（通信輸入模塊組（Comm Sinks）：）：包含觸發(fā)寫(xiě)模塊

53、、眼圖和散射圖模塊、誤碼率計(jì)算模塊及其相應(yīng)的演示模塊。 信源編碼組（信源編碼組（Source Coding）：）：包含標(biāo)量量化編碼/譯碼模塊、DPCM編碼/譯碼模塊、規(guī)則壓縮/解壓模塊，以及相應(yīng)的演示模塊。 信道組（信道組（Channels）：）：包含加零均值高斯白噪聲信道模塊、加二進(jìn)制誤差信道模塊、Rayleigh衰減信道模塊、Rician噪聲信道模塊及其相應(yīng)的演示模塊。 調(diào)制組調(diào)制組(Modulation)：包含數(shù)字模擬調(diào)制模塊。 同步組同步組(Synchronization)：包含鎖相環(huán)PLL模塊、基帶PLL模塊、演示模塊、線性化基帶PLL模塊等。 圖圖8-32 通信模塊集通信模塊集【例

54、例8-6】 圖圖8-33所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)Simulink模塊圖。模塊圖。構(gòu)造模型及仿真步驟如下：1.模塊的選取模塊的選取首先，在MATLAB命令窗口輸入“commstartup”，這將關(guān)閉通信模塊集不支持的Simulink中的Boolean數(shù)據(jù)類型，同時(shí)優(yōu)化仿真參數(shù)。然后，打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器，建立一個(gè)Model文件；從Comm Sources模塊組的Random Data Sources子模塊組中選擇Bernoulli Binary Generator模塊，拖曳到新建的Model文件中；同樣地，從Channels模塊組中選取Binary Symme

55、tric Channel模塊；從Comm Sinks子模塊組中選取Error Rate Calculation模塊；從Simulink的Sinks模塊組中選取Display模塊。圖圖8-33通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)Simulink模塊圖模塊圖2.設(shè)置參數(shù)設(shè)置參數(shù)n Bernoulli Binary Generator模塊模塊信號(hào)源為Bernoulli Binary Generator模塊，產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)序列。該模塊采用默認(rèn)設(shè)置。n Binary Symmetric Channel模塊模塊Binary Symmetric Channel模塊仿真一個(gè)噪聲信道，給信號(hào)疊加一個(gè)隨機(jī)誤差。雙擊該模塊，彈出如

56、圖8-34所示的對(duì)話框。設(shè)置誤差概率（Error probability）為0.01；設(shè)置初始種群（Initial seed）參數(shù)為2137；清除Output error vector復(fù)選框。n Error Rate Calculation模塊模塊誤碼率計(jì)算(Error Rate Calculation)模塊計(jì)算信道的誤碼率，模塊有兩個(gè)輸入端口，Tx為發(fā)射信號(hào)，Rx為接收信號(hào)。模塊比較兩個(gè)信號(hào)并計(jì)算出誤差，模塊輸出為三列向量：誤碼率、誤差碼符、發(fā)射信號(hào)碼符數(shù)。圖圖8-34 Binary Symmetric Channel模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框雙擊Error Rate Calcul

57、ation模塊，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)，如圖8-35所示。設(shè)置輸出數(shù)據(jù)（Output data）送至Port；選擇Stop simulation；設(shè)置Target number of errors 為80。當(dāng)誤差碼符數(shù)達(dá)到80或最大碼符數(shù)超過(guò)80時(shí)停止仿真。3.連線，仿真連線，仿真仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖8-36所示。圖圖8-34 Error Rate Calculation模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖圖8-36 仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如果將輸出數(shù)據(jù)送入示波器，仿真模塊圖如圖8-37所示。從Display模塊中可以觀察到輸出數(shù)據(jù)：誤碼率、誤差碼符、發(fā)射信號(hào)碼符數(shù)。仿真輸

58、出波形如圖8-38所示。圖圖8-37 仿真模塊圖仿真模塊圖圖圖8-38 仿真輸出波形仿真輸出波形從誤差監(jiān)測(cè)和糾正模塊組（Detection and Correction library）的子模塊組（Block sublibrary）里選取Hamming編碼模塊和Hamming譯碼模塊，將其加入圖8-37中，仿真模塊圖如圖8-39所示?！纠?-6】 添加添加Hamming碼減少誤碼率。碼減少誤碼率。圖圖8-39 Hamming碼糾錯(cuò)模塊圖碼糾錯(cuò)模塊圖雙擊Bernoulli Binary Generator模塊，其對(duì)話框如圖8-40所示。選擇基準(zhǔn)幀輸出(Frame-based output)復(fù)選

59、框，并設(shè)置每幀采樣數(shù)(Samples per frame)為4，因?yàn)镠amming碼編碼塊的默認(rèn)碼為7，4，即將4維幀轉(zhuǎn)換為7維幀。Bernoulli Binary Generator模塊的輸出必須和Hamming碼編碼模塊的輸入相匹配。圖圖8-40 信號(hào)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框信號(hào)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框仿真得到Hamming碼糾錯(cuò)仿真波形如圖8-41所示。圖圖8-41 Hamming碼糾錯(cuò)仿真波形碼糾錯(cuò)仿真波形雙擊示波器模塊，單擊工具欄上的參數(shù)按鈕“ ”，設(shè)置軸的數(shù)目（Number of axes）為2；然后單擊“OK”按鈕。連線，得到仿真模塊圖如圖8-42所示。驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，可以通過(guò)比較譯碼后信號(hào)與發(fā)送信號(hào)的一致性來(lái)完成。從Simulink邏輯與關(guān)系操作子模塊組（Logic and Bit Operations library）選取關(guān)系運(yùn)算模塊（Relatio