【文章內(nèi)容簡介】 圖 BPSK 解調(diào)各點時間波形 在 2PSK 相干信號解調(diào)過程中，當(dāng)回復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180 度倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與將發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部錯誤，這通常稱為“倒 ? ”現(xiàn)象。 . 本章小結(jié) 透過本章我們了解 BPSK 的調(diào)制與解調(diào)原理，為接下來的仿真設(shè)計掌握好了理論方向，為設(shè)計好仿真打下了基礎(chǔ)。 )(e2tPSK 帶通濾波器 相乘器 )(cos twc 低通濾波器 抽樣 判決器 定時脈脈沖 沖 輸出 a b c d e Ts 1 0 1 0 t b 1 \ t t t tt 1 1 1 0 0 a d e c 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 第三章 SIMULINK 軟件的介紹 通信系統(tǒng)的性能通過仿真來表現(xiàn)，通信系統(tǒng)仿真貫穿著通信系統(tǒng)工程設(shè)計的全過程，對通信系統(tǒng)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。通信系統(tǒng)仿真具有廣泛的適應(yīng)性和極好的靈活性，有助于我們更好的研究通信系統(tǒng)性能。 MATLAB 軟件介紹 美國 Mathworks 公司于 1967 年推出了矩陣實驗室“ Matrix Laboratory”（縮寫為 Matlab）這就是 Matlab 最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。從 Matlab 誕生開始，由于其高度的集成性及應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便，能非?？斓膶崿F(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時間，受到了大多數(shù)科研人員的支持，經(jīng)過一代代人的努力，目前已發(fā)展到了 版本。 Matlab 是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴(kuò)充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工 作者不停的在自己的科研過程中擴(kuò)充 Matlab 的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。可以毫不夸張的說，哪怕是你真正理解了一個工具箱，那么就是理解了一門非常重要的科學(xué)知識。科研工作者通?？梢酝ㄟ^ Matlab 來學(xué)習(xí)某個領(lǐng)域的科學(xué)知識，這就是 Matlab 真正在全世界推廣開來的原因。目前的 Matlab 版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像 VB 等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進(jìn)一步受到了科研工作者的歡迎。另外， ,Matlab 和其他高級語言也具有良好的接口，可 以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進(jìn)一步拓寬了 Matlab 的應(yīng)用潛力?？梢哉f， Matlab 已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門工具對學(xué)習(xí)各門學(xué)科有非常重要的推進(jìn)作用。 SIMULINK 軟件介紹 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說， Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多 進(jìn)程的。Simulink 工作環(huán)境進(jìn)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在 Simulink 環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點在于： 建模方便、快捷； 易于進(jìn)行模型分析； 優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。 Simulink 模塊庫（或函數(shù)庫）包含有 Sinks（輸出方式）、 Sources（輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、 Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、 Connection（連接與接口）和 Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運算的 Simulink 庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個子模型庫中包含有相應(yīng)的功能模塊，用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。用 Simulink 創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個模 型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進(jìn)行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用 Scope 模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進(jìn)行的同時就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具， MATLAB 的所有工具及 Simulink 本身的應(yīng)用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改模型。但是 Simulink 不能脫離 MATLAB 而獨立工作。 SIMULINK 優(yōu)點及特點 Simulik 具有以下優(yōu)點及特點 (1) 結(jié)構(gòu)和流程清晰， 它外表以方塊圖形呈現(xiàn)，采用分層結(jié)構(gòu)。既適于自下而上的設(shè)計流程，又適于自下而上逆程設(shè)計。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 (2) 仿真更為精細(xì)。它提供的許多模塊更接近實際，為用戶擺脫理想化假設(shè)的無奈開辟了途徑。模型內(nèi)碼更容易向 DSP， FPGA 等硬件移植 。 (3) 豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫 。 (4) 交互式的圖形 編輯器 來組合和管理直觀的模塊圖 。 (5) 以設(shè)計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計的管理 。 (6) 通過 Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 。 (7) 提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 。 (8) 使用 Embedded MATLAB? 模塊在 Simulink 和 嵌入式系統(tǒng) 執(zhí)行中調(diào)用MATLAB 算法 。 (9) 用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模式 (Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運行或以編譯 C 代碼的形式來運行模型 。 (10) 圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和異常行為 。 (11) 可訪問 MATLAB 從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號 參數(shù)和測試數(shù)據(jù) 。 Simulink 的啟動 啟動 Simulink，通常有兩種方法： （ 1）在 MATLAB 命令窗口中直接輸入 Simulink 命令； （ 2）在 MATLAB 工具欄上單擊 Simulink 按鈕，如圖 所示 圖 啟動方式 這樣就可打開了 Simulink 的 Simulink Library Brower(庫模塊瀏覽器 )，如圖 所示。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 圖 Simulink庫模塊瀏覽器 新建模型窗口 如圖在菜單欄中執(zhí)行 File/New/Model 命令，就建立了一個名為 untitled 的模型窗口 所示。在建立了空的模塊窗口后，用戶可 以在此窗口中創(chuàng)建自己需要的Simulink 模型。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 圖 新建的空白模塊窗口 Simulink 模塊庫的介紹 在庫模塊瀏覽器中單擊 Simulink 前面的 “+” 號，就能夠看到 Simulink 的模塊庫，如圖 。 （ 1） 連續(xù)模塊庫 (Continuous) 在連續(xù)模塊 (Continuous)庫中包括了常見的連續(xù)模塊，這些模塊如圖 圖 連續(xù)模塊庫 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 1. 積分模塊 (Integrator)： 功能：對輸入變量進(jìn)行積分。說明：模塊的輸入可以是標(biāo)量，也可以是矢量；輸入信號的 維數(shù)必須與輸入信號保持一致。 2. 微分模塊 (Derivative) 功能：通過計算差分 ?u/ ?t近似計算輸入變量的微分。 3. 線性狀態(tài)空間模塊 (StateSpace) 功能：用于實現(xiàn)以下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)： 4. 傳遞函數(shù)模塊 (Transfer F) 功能：用執(zhí)行一個線性傳遞函數(shù)。 5. 零極點傳遞函數(shù)模塊 (ZeroPole) 功能：用于建立一個預(yù)先指定的零點、極點，并用延遲算子 s表示的連續(xù)。 6．存儲器模塊 (Memory) 功能：保持輸出前一步的輸入值。 7．傳輸延遲模塊 (Transport Delay) 功能：用于將輸入端的信號延遲指定的時間后再傳輸給輸出信號。 8．可變傳輸延遲模塊 (Variable Transport Delay) 功能：用于將輸入端的信號進(jìn)行可變時間的延遲。 （ 2）離散模塊庫 (Discrete) 離散模塊庫 (Discrete)主要用于建立離散采樣的系統(tǒng)模型，包括的主要模塊如圖 圖 離散模塊庫 (Discrete) 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 1．零階保持器模塊 (ZeroOrderHold) 功能：在一個步長內(nèi)將輸出的值保持在同一個值上。 2．單位延遲模塊 (Unit Delay) 功能：將輸入信號作單位延遲，并且保持一個采樣周期相當(dāng)于時間算子 z1 。 3．離散時間積分模塊 (Discrete Time Integrator) 功能：在構(gòu)造完全離散的系統(tǒng)時，代替連續(xù)積分的功能。使用的積分方法有：向前歐拉法、向后歐拉法、梯形法。 4．離散狀態(tài)空間模塊 (Discrete State Space) 功能：用于實現(xiàn)如下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)： 5．離散濾波器模塊 (Discrete Filter) 功能：用于實現(xiàn)無限脈沖響應(yīng) (IIR)和有限脈沖響應(yīng) (FIR)的數(shù)字濾波器。 6．離散傳遞函數(shù)模塊 (Discrete Transfer F) 功能：用于執(zhí)行一個離散傳遞函數(shù)。 7．離散零極點傳遞函數(shù)模塊 (Discrete ZeroPole) 功能：用于建立一個預(yù)先指定的零點、極點，并用延遲算子 z1 表示的離散系統(tǒng)。 8．一階保持器模塊 (First Order Hold) 功能：在一定時間間隔內(nèi)保持一階采樣 。 （ 3）函數(shù)與表格模塊庫 (Function amp。 Table) 函數(shù)與表格模塊庫 (Function amp。 Table)主要實現(xiàn)各種一維、二維或者更高維函數(shù)的查表，另外用戶還可以根據(jù)自己需要創(chuàng)建更復(fù)雜 的函數(shù)。該模塊庫包括多個主要模塊、如圖 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 圖 函數(shù)與表格模塊庫 (Function amp。 Table) 1. 一維查表模塊 (LookUp Table) 一維查表模塊 (LookUp Table)實現(xiàn)對單路輸入信號的查表和線性插值。 2．二維查表模塊 (LookUp Table 2D) 功能：根據(jù)給定的二維平面網(wǎng)格上的高度值，把輸入的兩個變量經(jīng)過查表、插值，計算出模塊的輸出值，并返回這個值。 說明：對二維輸入信號進(jìn)行分段線性變換。 3．自定義函數(shù)模塊 (F) 功能：用于將輸入信號 進(jìn)行指定的函數(shù)運算，最后計算出模塊的輸出值。 說明：輸入的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)符合 C語言編程規(guī)范；與 MATLAB 中的表達(dá)式有所不同，不能完成 矩陣運算。 4． MATLAB 函數(shù)模塊 (MATLAB F) 功能：對輸入信號進(jìn)行 MATLAB 函數(shù)及表達(dá)式的處理。 說明：模塊為單輸入模塊；能夠完成矩陣運算。 注意：從運算速度角度， Math function 模塊要比 F模塊慢。當(dāng)需要提高速度時，可以考慮采用 F 或者 S函數(shù)模塊。 5． S函數(shù)模塊 (SFunction) 功能：按照 Simulink 標(biāo)準(zhǔn)，編寫用戶自己的 Simulink 函數(shù)。它能夠?qū)?MATLAB 語西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 句、 C語言等編寫的函數(shù)放在 Simulink 模塊中運行，最后計算模塊的輸出值。 （ 4）數(shù)學(xué)模塊庫 (Math) 數(shù)學(xué)模塊庫 (Math)包括多個數(shù)學(xué)運算模塊，如圖 圖 數(shù)學(xué)模塊庫 (Math) 1. 求和模塊 (Sum) 功能：求和模塊 (Sum)用于對多路輸入信號進(jìn)行求和運算，并輸出結(jié)果。 2. 乘法模塊 (Product) 功能：乘法模塊 (Product)用于實現(xiàn)對多路輸入的乘積、商、矩陣乘法或者模塊的轉(zhuǎn)置等。 3. 矢量的點乘模塊 (Dot Product) 功能：矢量的點乘模塊 (Dot Product)用于實現(xiàn)輸入信號的點積運算。 4. 增益模塊 (Gain) 功能：增益模塊 (Gain)的作用是把輸入信號乘以一個指定的增益因子，使輸入產(chǎn)生增益。 5.