基于malab的汽車覆蓋件處理系統(tǒng)仿真研究

基于malab的汽車覆蓋件處理系統(tǒng)仿真研究

0matlab仿真隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的設(shè)計方法無法滿足發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)的模擬模擬技術(shù)越來越受工程師的重視。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)設(shè)計方法主要是手工分析與電路板試驗,這些方法比較繁雜,而需要花很多的時間。通信系統(tǒng)模擬環(huán)境可以稱為軟件試驗板,它可以使用戶在較短的時間內(nèi)建立整個通信系統(tǒng)模型,并對它進(jìn)行模擬仿真,是介于手工分析與電路試驗板的一種系統(tǒng)設(shè)計方法。MATLAB具有強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境，它為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口。與傳統(tǒng)的仿真軟件(如差分方程和微分方程建模)相比，它更加直觀、方便和靈活。在本仿真設(shè)計中采用此仿真平臺。1系統(tǒng)流程設(shè)計MATLAB提供的圖形界面仿真工具Simulink由一系列模型庫組成。本設(shè)計是基于水聲信號的處理過程，水聲信號屬于是模擬信號，所以需要A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)。整個通信系統(tǒng)的流程被概括為:模擬信號的產(chǎn)生與輸出、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信道編譯碼、調(diào)制解調(diào)。其仿真系統(tǒng)總圖如圖1所示。2采樣量化編碼為完成A/D變換，需要對信號進(jìn)行抽樣、量化、編碼。本設(shè)計中的水聲信號是小幅度信號，其出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)大于大幅度信號出現(xiàn)的概率。為充分利用傳輸?shù)谋忍刭Y源，小幅度信號量化的間隔遠(yuǎn)小于大幅度信號的量化間隔，所以對信號采用量化效果較好的非均勻量化。在仿真模塊中選用SampledQuantizerEncode(采樣量化編碼器)。它是根據(jù)量化間隔和量化碼本，把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出量化電平、量化誤差。量化間隔是長度為n的向量V,其中的每個元素V(i)(i=1,2,,n)嚴(yán)格單調(diào)遞增。抽樣量化編碼器輸出的數(shù)字信號y是介于0到n+1之間的整數(shù)，它的確定方法如下。量化碼本是一個長度等于n+1的向量C，它給出了數(shù)字信號與量化C(n+1)的關(guān)系。即當(dāng)y等于0時，對應(yīng)于量化碼本的第一個元素C(1)；當(dāng)C(n+1)等于m時，對應(yīng)于量化碼本第m+1個元素C(m+1)。在發(fā)送端，采用低頻正弦信號作為的模擬輸入信號，對其先進(jìn)行基于采樣定理的采樣。然后A律壓縮，使取樣后的離散信號的范圍介于-1和1之間。其次，量化編碼器采用256級的均勻量化，每個樣值用0～255之間的一個整數(shù)表示，然后對信號進(jìn)行編碼，經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊得到0,1數(shù)據(jù)流。其中采樣量化編碼器的參數(shù)設(shè)置：量化間隔[(-1+1/255):2/255:/(1-1/255)]，量化碼本[-1:2/255:1]。輸入信號經(jīng)過量化后的結(jié)果如圖2所示。3卷積編碼n數(shù)字信號在傳輸過程中，由于信道傳輸特性的影響，接收端收到的數(shù)字信號會發(fā)生各種錯誤。為了減少比特誤碼率，需要對傳輸信號進(jìn)行差錯控制。在差錯控制中，卷積編碼表現(xiàn)出了優(yōu)秀的糾錯能力。卷積碼是一種分組碼。分組碼編碼時，先將輸入的信息序列分為長度為k個碼元的段，然后按照一定的編碼規(guī)則（由生成矩陣或監(jiān)督矩陣所決定），給含k個信息元的段附加上r長的監(jiān)督碼元，于是生成n長(n=k+r)的碼組。在編碼時，各n長碼組是分別編碼，各碼組之間沒有約束關(guān)系，因此在譯碼時各碼組是分別獨立地進(jìn)行。而卷積編碼器把k比特信息段編程n比特的碼組，但編的n長碼組不僅同當(dāng)前的K比特信息段關(guān)聯(lián)，而且還同前面的(N-1)個(N>1,整數(shù))信息段關(guān)聯(lián)。人們常稱N為碼的約束長度，通常把卷積碼記作(n,k,N)卷積碼，編碼效率為Rc=k/n。卷積碼使得一系列輸入信號經(jīng)編碼后，變成了幾列輸出，冗余度增大，糾錯能力加強。設(shè)計中采用卷積編碼的格形結(jié)構(gòu)poly2trellis(9,)。它表示約束長度為9，生出多項式的八進(jìn)制表示為，其二進(jìn)制表示為[111101011101110001]，由生成多項式得出其編碼效率為1/2，即輸入一位信息碼元，輸出2位信息碼元。其解碼過程采用維比特譯碼，其中卷積解碼器的參數(shù)設(shè)置時，其反饋深度應(yīng)為約束長度的5～8倍以上，這樣效果會較好。4gmsk仿真在發(fā)送端對碼流進(jìn)行數(shù)字編碼調(diào)制(2-FSK\MSK\GMSK)。用二進(jìn)制數(shù)字信號控制載波的頻率，由于二進(jìn)制信號的變化，會引起載波的相位突變等問題，又發(fā)展出MSK，即最小移頻鍵控，為了進(jìn)一步降低頻帶利用率，又發(fā)展出GMSK，即高斯?jié)L降最小移頻鍵控。在接收端，對數(shù)據(jù)流進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出調(diào)制前的數(shù)據(jù)流。在仿真時，仿真其基帶調(diào)制，從中得出2FSK,MSK,GMSK的性能對比。仿真信道是加性高斯白噪聲信道，F(xiàn)SK的信噪比為-3dB,MSK和GMSK的信噪比是-6dB。三個系統(tǒng)的頻譜儀參數(shù)是一致的，以便于比較這三種調(diào)制方式的特性。仿真后調(diào)制信號頻譜分別如圖3、圖4、圖5所示。仿真結(jié)果表明:在誤碼率為相同數(shù)量級的條件下，GMSK占有最小的頻帶寬度，此時MSK,GMSK的傳輸環(huán)境的信噪比，比FSK還要低3dB。綜合抗干擾能力、占帶寬度最好的是GMSK,MSK次之，最后是FSKㄢ5量化編碼參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)換模塊在系統(tǒng)圖中使用2FSK調(diào)制進(jìn)行仿真，對于MSK、GMSK調(diào)制，使用其相對應(yīng)的調(diào)制解調(diào)模塊。系統(tǒng)圖的搭建依據(jù)上述的流程，對原始信號依次經(jīng)過數(shù)字化、差錯控制、調(diào)制解調(diào)的過程，依次連接對應(yīng)各個過程的信號模塊。其中各個模塊的參數(shù)設(shè)置要相互對應(yīng)，否則會報錯。比如采樣量化編碼器的參數(shù)設(shè)置時，其量化碼本的大小等于量化間隔大小加1，本設(shè)計中的量化間隔參數(shù)設(shè)置為[(-1+1/255):2/255:/(1-1/255)]，量化間隔數(shù)為254，量化碼本參數(shù)設(shè)置為[-1:2/255:1]，量化碼本數(shù)為255。同時不同模塊連接時需要加入相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊，如卷積編碼器的輸入必須是二進(jìn)制數(shù)，就需要在量化編碼器的輸出端，加入整數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制的模塊（IntegertoBitConverter），同時需要添加幀模塊（ToFrame），轉(zhuǎn)換為以幀模式輸出，在經(jīng)過這兩步轉(zhuǎn)換之后再連接卷積編碼模塊，才不至于出錯。系統(tǒng)總體仿真圖如圖6所示。6信號轉(zhuǎn)換的仿真分析本設(shè)計根據(jù)一個實際的水聲處理系統(tǒng)，建立其仿真模型，對水聲信號首先進(jìn)行了抽樣、量化、編碼，把模擬水聲信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后對信號經(jīng)過信道編碼