通信系統(tǒng)的Simulink仿真

1、實驗三通信系統(tǒng)的Simulink仿真 一、實驗目的1、提高獨立學習的能力； 2、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和分析問題的能力；， 3、學習用Matlab simulink實現(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、實驗原理 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)進行建模、仿真和仿真結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計方法統(tǒng)一起來，可以更加方便地對系統(tǒng)進行可視化建模，并且仿真結果可以近乎“實時”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)設計、仿真調試和模型檢驗工作大為簡便。 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)在文件上則是擴展名為mdl 的ASCII代碼；(3)在數(shù)學上表現(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、隨機數(shù)產生器等信號源；(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進行拖曳（選中模塊，按住鼠標左鍵不放）而放到模型窗口中進行處理； 2) 選取模塊； 3) 復制與刪除模塊； 4) 模塊名的處理模塊命名：先用鼠標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來實現(xiàn)，也可以直接通過鼠標進行拖曳。Hide Na

4、me可以隱藏模塊名稱； 5) 模塊外形調整； 6) 參數(shù)設定：用鼠標雙擊模塊，就可以進入模塊的參數(shù)設定窗口。參數(shù)設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，可以點擊其上的help按鈕。通過對模塊的參數(shù)設定，就可以獲得需要的功能模塊； 7) 屬性設定：選中模塊，打開Edit菜單的Block Properties可以對模塊進行屬性設定。包括Description屬性、Priority優(yōu)先級屬性、Tag屬性、block annotation屬性、callbacks屬性。3.BPSK調制解調原理：二進制相移鍵控（）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

5、制方法。原始信號與載波Acos(t+) 調制后得到信號Acos(t+)，其中為載波頻率，為載波初始相位。解調時引入相干（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調制和解調原理框圖 如下：調制原理框圖解調原理框圖三、實驗內容基本通信鏈路1、在相同的信號源（隨機整數(shù)發(fā)生器）和傳輸環(huán)境（加性高斯白噪聲環(huán)

6、境）下，利用相關基帶調制、解調模塊了解基帶相移鍵控調制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調制情況下,實驗框圖如下： 當信噪比為=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調制時當信噪比為=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 結論: 二進制和四進制的信源抽樣速率一樣，所以bit傳輸速率一樣。當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信號的調制解調原理，在無噪聲傳輸仿真環(huán)境下，

7、用simulink的communication toolbox 實現(xiàn)BPSK發(fā)送機和接收機。基本要求如下： a) 發(fā)送端數(shù)字信號由信源模塊產生，要求采用隨機的二進制信號； b) 接收端的濾波器利用積分模塊按積分清除來實現(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，調制后的輸出波形，解調器后的信號波形。實驗方框圖如下，試驗中信源sample time設置為0.5s，實驗中由伯努利信源產生0,1隨機序列，再由信源乘以2，再減去1得到隨機的-1,1的序列作為輸入無噪信道的信源。試驗中，我們將用于調制的正弦波信號周期設置和碼元周期一樣，只要將正弦波的屬性中freq

8、uency改為4*pi即可，同樣解調部分的也要隨之改變。同時，解調部分要用積分清除來實現(xiàn)，即在一個周期內積分，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，接到一個脈沖產生器（pulse generator），對應改其period為0.5s。以下為調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、實驗總結1 .因為是第一次用simulink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后就熟悉起來了就比較容易找到實驗所需要的模塊并且知道了其操作原理。2. 模塊參數(shù)的設