【正文】 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或 答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 《 數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)及性能分析 》 第 2 頁 共 30 頁 1 引言 本次課程設(shè)計主要運(yùn)用 MATLAB 軟件，在 Simulink 平臺下建立仿真模型。 通過 m序列進(jìn)行加解密 過程， 改變信道抗噪聲性能，測試 收信號與發(fā)送信號之間的誤碼率 ， 從而分析 加密傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能和對誤碼率有影響的因素。觀察輸入與輸出的數(shù)字信號波形 并對其進(jìn)行分析總結(jié)。 課程設(shè)計的目的 通信原理是通信工程專業(yè)的一門骨干的專業(yè)課，是通信工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的 基礎(chǔ)。掌握通信原理課程的知識可使學(xué)生打下一個堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng)問題能力和素質(zhì)。由于通信工程專業(yè)理論深、實(shí)踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計，對學(xué)生掌握本專業(yè)的知識、提高其基本能力是非常重要的。 通信課程設(shè)計的目的是為了學(xué)生加深對所學(xué)的通信原理知識理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。使學(xué)生能比較扎實(shí)地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實(shí) 踐訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決問題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。 課程設(shè)計的 基本任務(wù)和 要求 本次課程設(shè)計的基本任務(wù)： （ 1）本設(shè)計開發(fā)平臺為 MATLAB 中的 Simulink。 （ 2）模型設(shè)計應(yīng)該符合工程實(shí)際，模塊參數(shù)設(shè)置必須與原理相符合。 （ 3） 處理結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論。 （ 4）獨(dú)立完成課程設(shè)計并按要求編寫課程設(shè)計報告書。 課程設(shè)計中必須遵循下列要求： （ 1） 利用通信原理中學(xué)習(xí)的理論知識，在 Simulik 仿真平臺中設(shè)計出 15 級 m 序列，并實(shí)現(xiàn)加密、解密、送入含噪信道 、誤碼率測試， 并按題目 要求運(yùn)行、檢測系統(tǒng)仿真結(jié)果 。 （ 2） 通過對各個模塊參數(shù)的設(shè)置來改變信道的抗噪聲性能，從而改變誤碼率。 （ 3） 通過調(diào)節(jié)噪聲的幅度來控制噪聲對數(shù)字信號的影響，從而改變信道誤碼率的大小。 《 數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)及性能分析 》 第 3 頁 共 30 頁 （ 4）要求編寫課程設(shè)計論文，正確闡述和分析設(shè)計和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 設(shè)計平臺 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率 高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同 的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 Simulik 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展，它與 MATLAB 語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于 Windows 的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。 所謂模型化圖形輸入是指 Simulik 提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道 這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。 2 設(shè)計原理 Simulink 工作環(huán)境 （ 1）模型庫 打開 MATLAB 軟件， 單擊工具欄上的 按鈕 ， 就可進(jìn)入 Simulink 模型庫 ，或者 《 數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)及性能分析 》 第 4 頁 共 30 頁 在 MATLAB 命令窗口輸 入 “simulink”并回車 ，也可進(jìn)入。 Simulik 模塊庫 如圖 21 所示，它 按功能進(jìn)行分為以下 8 類子庫： Continuous（連續(xù)模塊） Discrete（離散模塊） Functionamp。Tables（函數(shù)和平臺模塊） Math（數(shù)學(xué)模塊） Nonlinear（非線性模塊） Signalsamp。Systems（信號和系統(tǒng)模塊） Sinks（接收器模塊） Sources（輸入源模塊）用戶可以根據(jù)需要混合使用歌庫中的模塊來組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫、從而實(shí)現(xiàn)全圖形化仿真。 Simulink 模型庫中的仿真模塊組 織成三級樹結(jié)構(gòu) Simulink 子模型庫中包含了Continous、 Discontinus 等下一級模型庫 Continous 模型庫中又包含了若干模塊，可直接加入仿真模型。 圖 21 Simulink 工具箱 （ 2） 設(shè)計仿真模型 在 MATLAB 子窗口或 Simulink 模型庫的菜單欄依次選擇 “File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口 ，如圖 22 所示： 《 數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)及性能分析 》 第 5 頁 共 30 頁 圖 22 新建仿真模型窗口 （ 3）運(yùn)行仿真 兩種方式分別是菜單方式和命令行方式，菜單方式：在菜單欄中依次選擇Simulation | Start 或在工具欄上單擊 。命令行方式：輸入 “sim”啟動仿真進(jìn)程 比較這兩種不同的運(yùn)行方式：菜單 方式的優(yōu)點(diǎn)在于交互性，通過設(shè)置示波器或顯示模塊即可在仿真過程中觀察輸出信號。命令行方式啟動模型后，不能觀察仿真進(jìn)程，但仍可通過顯示模塊觀察輸出，適用于批處理方式 [3]。 數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器 原 理 （ 1） m序列產(chǎn)生原理 偽隨機(jī)序列可由線性移位寄存器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生 ，如圖 23所示 。該網(wǎng)絡(luò)由 r 級串聯(lián)的雙態(tài)器件，移位脈沖產(chǎn)生器和模 2 加法器組成，下面以 4 級移位寄存器為例，說明偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生。規(guī)定移位寄存器的狀態(tài)是各級從右至左的順序排列而成的序列，這樣的狀態(tài)叫正狀態(tài)或簡稱狀態(tài)。反之，稱移位寄存器狀態(tài)是各級從左至 右的次序排列而成的序列叫反狀態(tài)。例如，初始狀態(tài)是 0001，那么 an4=0， an3=0， an2=0， an1=1。如果反饋邏輯為 an= an3⊕ an4，對于初始狀態(tài)為 0001，經(jīng)過一個時鐘節(jié)拍后，各級狀態(tài)自左向右移到下一級，未級輸出一位數(shù)，與此同時模 2加法器輸出值加到移位寄存器第一級，從而形成移位寄存器的新狀態(tài)，下一個時鐘節(jié)拍到來又繼續(xù)上述過程。未級輸出序列就是偽隨機(jī)序列。其產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列為 an=100110101111000100110101111000? ，這是一個周期為 15的周期序列 ，如圖 24所示 。改變反饋邏輯的位置及數(shù)量還可以得到更多不同的序列輸出。 從上述例子可以得到下列結(jié)論： 線性移位寄存器的輸出序列是一個周期序列。 當(dāng)初始狀態(tài)是 0狀態(tài)時，線性移位寄存器的輸出全 0 序列。 級數(shù)相同的線性移位寄存器的輸出序列和反饋邏輯有關(guān)。 同一個線性移位寄存器的輸出序列還和起始狀態(tài)有關(guān)。 對于級數(shù)為 r 的線性移位寄存器，當(dāng)周期 p＝ 2r－ 1