【正文】 (2)MATLAB通信工具箱的構成及功能 (3)現(xiàn)代通信系統(tǒng) (4)運用 Simulink模塊設計通信系統(tǒng)并仿真比較 (5)結論 5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求： (1)畢業(yè)設計以論文形式提交 (2)一律用 word排版 (3)嚴格按照湖南科技大學的本科設計（論文）的格式要求 (4)圖紙符合工程制圖規(guī)范 6 發(fā)題時間： 2021 年 3 月 1 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）指導人評語 指導人： （簽名） 年 月 日 指導人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）評閱人評語 評閱人： （簽名） 年 月 日 評閱人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）答辯記錄 日期： 學生： 學號： 班級： 題目： 提交畢業(yè)設計（論文） 答辯委員會下列材料： 1 設計（ 論文）說明書 共 頁 2 設計（論文）圖 紙 共 頁 3 指導人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設計（論文） 答辯委員會 評語： 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總 評成績： 摘 要 本文首先介紹了通信系統(tǒng)仿真的基本內容，包括通信系統(tǒng)仿真的一般步驟，MATLAB中的可視化仿真工具 Simulink的相關概念。 本文在深刻理解通信系統(tǒng)理論的基礎上，利用 MATLAB提供的通信工具箱和信號處理工具箱中的模塊，對 PCM和 DPCM這兩種數(shù)字電 話通信系統(tǒng)進行了模型構建、系統(tǒng)設計、仿真演示、結果顯示。simulation 。 實 際的通信系統(tǒng)是一個功能結構相當復雜的系統(tǒng)，對這個系統(tǒng)作出的任何改變 (如改變某個參數(shù)的設置、改變系統(tǒng)的結構等 )都可能影響到整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。離 散事件仿真是對實際通信系統(tǒng)的一種簡化，它的仿真建模比較簡單，整個仿真過程需要花費的時間也比連續(xù)仿真少。從圖中可以看到，通信系統(tǒng)仿真是一個循環(huán)往復的過程，它從當前系統(tǒng)出發(fā)，通過分析建立起一個能夠在一定程度上描述原通信系統(tǒng)的仿真模型，然后通過仿真實驗得到相關的數(shù)據(jù) 。與此同時出現(xiàn)了一系列新的技術，如用于數(shù)字信號處理的價格不高但速度很快的硬件、光纖光 學器件、集成光學設備和單片微波集成電路，這些對通信系統(tǒng)的實現(xiàn)均有重要影響。以簡化模型為 基礎的公式法只能應用于一些理想化和過于簡單的例子，要想估計出復雜通信系統(tǒng)的性能是非常困難的。 當前 系統(tǒng) 仿真建模 仿真實驗 仿真分析 結論分析 改造后的系統(tǒng) 湖南 科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 通信系統(tǒng)仿真問題的研究價值 通信系統(tǒng)仿真實質上就是把硬件實驗搬進了計算機，可以把它看成是一種軟件實驗。與硬件實驗相比，軟件實驗具有如下一些優(yōu)點 ： (1)軟件實驗具有廣泛的適應性和極好的靈活性。 (3)硬件實驗的精確度取決于元器件及工藝水平，軟件實驗的精度取決于 CPU的運算速度或者說是程序的運算量。 通信系統(tǒng)仿真應用到了通信系統(tǒng)工程設計的各個階段，無論是從早期的概念設計，還是實現(xiàn)、測試、使用等各個階段。這樣尖銳對立的兩個方面的要求，只有通過使用強大的計算機輔助分析設計技術和工具才能實現(xiàn)。 (3)在理解通信系統(tǒng)理論的基礎上，利用 Simulink強大的仿真功能， 對 PCM和 DPCM這兩種數(shù)字電話通信系統(tǒng)進行了模型構建、系統(tǒng)設計、仿真演示、結果顯示。 （ 1）仿真建模 仿真建模是根據(jù)實際通信系統(tǒng)建立仿真模型的過程，它是整個通信系統(tǒng)仿真過程中的一個關鍵步驟，因為仿真模型的好壞直接影響著仿真結果的真實性和可靠性。靜態(tài)模型不需要考慮時間變化因素，動態(tài)模型的輸入輸出變量則需要考慮時間變化因素。有了這些具體的仿真目標之后，下一步是獲取實際通信系統(tǒng)的各種運行參數(shù)，如通信系統(tǒng)占用的帶寬及其頻率分布，系統(tǒng)對于特定的輸入信號產(chǎn)生的輸出等。 （ 2）仿真實驗 仿真實驗是一個或一系列針對仿真模型的測試。性能尺度指的是能夠衡量仿真過程中系統(tǒng)性能的輸出信號的數(shù)值 (或根據(jù)輸出信號計算得到的數(shù)值 )，因此，在實施仿真之前，首先需要確定仿真過程中應該收集哪些仿真數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以什么樣的格式存在，以及收集多少數(shù)據(jù)。最后，還應該明確各個輸入信 號的初始設置以及仿真系統(tǒng)內部各個狀態(tài)的初始值。在仿真分析過程中，用戶已經(jīng)從仿真過程中獲得了足夠多的關于系統(tǒng)性能的信息，但是這些信息只是一個原始的數(shù)據(jù)，一般還需要經(jīng)過數(shù)值分析和處理才能夠獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度，從而獲 得對仿真系統(tǒng)的一個總體評價。 Simulink簡介 Simulink是 MATLAB提供的用于動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的工具包?；谏鲜鰞?yōu)點， Simulink成為一種通用的仿真建模工具，廣泛應用于通信系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡、機械控制和虛擬現(xiàn)實等領域。離散模塊的輸出信號在下一個抽樣時刻到來之前保持恒定，這時候 Smiulnik只需以一定的間隔計算輸出信號的數(shù)值。對塊和連接的數(shù)目沒有限制。有了 Simulink，用戶可以在仿真的同時，采用交互或批處理的方式，方便地更換參數(shù)來進行“ Whatif”分析。工具箱提供的高級的設計和分析能力可以通過 Simulink的屏蔽手段在仿真過程中執(zhí)行。 Simulink的專用模型庫（ Blocksets） 作為 Simulink建模系統(tǒng)的補充， MathWorks 公司開發(fā)了專用功能快程序包，如 DSP Blockset和 Commuication Blockset等。而且，為了方便用戶系統(tǒng)的實施， MathWorks 公司還開發(fā)了實施軟件包，如TI和 Mortorola 開發(fā)工具包，以方便用戶進行目標系統(tǒng)的開發(fā)。用戶可以根據(jù)需要選擇這些仿真函數(shù)和模塊構筑自己的通信系統(tǒng)仿真模型，這種方法即適合于一般初學者，也適合于通信技術方面的專家。 運行通信工具箱需要的軟件平臺包括： MATLAB和 Signal Processing Toolbox（信號處理工具箱）等。 Communications Blockset（通信模塊集）中包括 10個子模塊庫，這里只列 出這些通信模塊庫的名稱： ? Comm Sourses（通信源模塊庫）； ? Comm Sinks（通信輸入模塊庫）； ? Sources Coding（信源編碼庫）； ? Channel Coding（信道編碼庫）； ? Interleaving（交錯控制模塊庫）； ? Modulation（調制庫）； ? Channels（信道庫）； 湖南 科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 ? Basic Comm Function（基本通信函數(shù)庫）； ? Utility Functions（實用函數(shù)庫） ? Synchronziation（同步庫）。 在打開的窗口中在雙擊“ Comm Tbx Library”的圖標，最終可以看到通信工具箱仿真模塊的最頂層模塊庫。 這些函數(shù)放置在 Comm的子目錄下。 例如查詢基帶模擬調制的函數(shù)信息：用戶先在上述函數(shù)集合中找到Modulation/Demodulation.（調制 /解調函數(shù)），接著查找與基帶信號模擬調制對應的函數(shù)，amodce。通信的形式有很多種，交談就是人與人之間進行通信的一種最普遍的方式。 一個通信系統(tǒng)由三個部分組成： 1. 發(fā)送端； 2. 信道（信號的傳輸介質）； 3. 接收端。電話、電視、攝像機和電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設備就是信源。在無線通信中，信道可以是大氣（自由空間）；在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。 信宿（受信者）是傳 輸信息的歸宿點，其作用是將接收設備恢復出的原始信號轉換成相應的消息。離散消息則是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，離散消息也稱數(shù)字消息。按照信號參量的取值方式不同可把信號分為兩類，即模擬信號和數(shù)字信號。如果電信號的參量攜帶著模擬消息，則該參量必將是離散取值的。 模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。這種變換和反變換通常稱為調制 和解調。 需要指出的是：消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過程中，不僅僅只有上述兩種變換，實際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。多址接入是一種共享技模擬信息 源 噪聲源 調制器 信道 解調器 受信者 湖南 科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 17 術，依靠信號的按序發(fā)送，多個終端可以共享同一個信道資源。第一，模擬通信系統(tǒng)中強調調制參數(shù)與基帶信號成比例，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，強調已調參量與基帶信號之間的一一對應。第二，當需要保密時，可以有效地對基帶信號進行人為的“擾亂”，即加密，此時，在接收端就需要進行解密。在數(shù) 字通信中節(jié)拍一致稱為同步，可見，數(shù)字通信中必須有一個同步子系統(tǒng)。究竟采用哪些模塊，還取決于具體設計方法及要求。系統(tǒng)的發(fā)送端包括信源編碼、差錯控制編碼、數(shù)字調制、多址接入等幾個部分。在大多數(shù)情況下，接收端采用的結構要與發(fā)送端的結構相匹配，這樣才可以保證正確恢復出原始信息。 與模擬通信相比數(shù)字通信的主要特點 目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè) 務中都得到了廣泛的應用。 以二進制為例，信號的取值只有兩個，這樣接收端只需判別兩種狀態(tài)。數(shù)字通信在遠距離傳輸時，如微波中繼通信，各中繼站可利用數(shù)字通信特有的判決再生接收方式，對數(shù)字信號波形進行整形再生而消除噪聲積累。 （ 4）易于集成化，從而使通信設備微型化。在系統(tǒng)頻帶緊張的場合，數(shù)字通信的這一缺點顯得很突出，但是在系統(tǒng)頻帶富裕的場合，比如毫米波通信、光通信等場合，數(shù)字通信幾乎成為唯一的選擇。撥號上網(wǎng)就是典型的數(shù)字信號通過模擬電話線路傳輸?shù)睦?。采用最早的和目前使用比較廣泛的模 /數(shù)轉換方法是脈沖編碼調制，即 PCM(簡稱脈碼調制 )。這就是說，若要傳輸模擬信號，不一定要傳輸模擬信號本身，可以只傳輸抽樣定理得到的抽樣值。 利用預先給定的有限個電平來表示模擬抽樣值的過程被稱為抽樣。量化間隔△ V取決于輸入信號的變化范圍和量化電