【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 BPSK 解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 在 2PSK 相干信號(hào)解調(diào)過程中，當(dāng)回復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180 度倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與將發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部錯(cuò)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(jì)掌握好了理論方向，為設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)（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(jì)的全過程，對(duì)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(shí)驗(yàn)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，能非常快的實(shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時(shí)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(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡(jiǎn)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(shí)寶庫。可以毫不夸張的說，哪怕是你真正理解了一個(gè)工具箱，那么就是理解了一門非常重要的科學(xué)知識(shí)。科研工作者通?？梢酝ㄟ^ Matlab 來學(xué)習(xí)某個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)，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(jì)漂亮的界面，它可以像 VB 等語言一樣設(shè)計(jì)漂亮的用戶接口，同時(shí)因?yàn)橛凶钬S富的函數(shù)庫（工具箱），所以計(jì)算的功能實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，進(jìn)一步受到了科研工作者的歡迎。另外， ,Matlab 和其他高級(jí)語言也具有良好的接口，可 以方便的實(shí)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(duì)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(dòng)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(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)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(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)。 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(yùn)算的 Simulink 庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個(gè)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(jí)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(jí)的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)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(gè)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(duì)它進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工作非常方便，而命令行方式對(duì)于運(yùn)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(shí)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(yùn)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(duì)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(dú)立工作。 SIMULINK 優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn) Simulik 具有以下優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn) (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(jì)流程，又適于自下而上逆程設(shè)計(jì)。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)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(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)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(hào)、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(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)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(yùn)行或以編譯 C 代碼的形式來運(yùn)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(jì)的性能和異常行為 。 (11) 可訪問 MATLAB 從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào) 參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù) 。 Simulink 的啟動(dòng) 啟動(dòng) 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(dòng)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(jì)（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(gè)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(jì)（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(hào)，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(jì)（論文） 第 10 頁 1. 積分模塊 (Integrator)： 功能：對(duì)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(hào)的 維數(shù)必須與輸入信號(hào)保持一致。 2. 微分模塊 (Derivative) 功能：通過計(jì)算差分 ?u/ ?t近似計(jì)算輸入變量的微分。 3. 線性狀態(tài)空間模塊 (StateSpace) 功能：用于實(shí)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(gè)線性傳遞函數(shù)。 5. 零極點(diǎn)傳遞函數(shù)模塊 (ZeroPole) 功能：用于建立一個(gè)預(yù)先指定的零點(diǎn)、極點(diǎn)，并用延遲算子 s表示的連續(xù)。 6．存儲(chǔ)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(hào)延遲指定的時(shí)間后再傳輸給輸出信號(hào)。 8．可變傳輸延遲模塊 (Variable Transport Delay) 功能：用于將輸入端的信號(hào)進(jìn)行可變時(shí)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(jì)（論文） 第 11 頁 1．零階保持器模塊 (ZeroOrderHold) 功能：在一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)將輸出的值保持在同一個(gè)值上。 2．單位延遲模塊 (Unit Delay) 功能：將輸入信號(hào)作單位延遲，并且保持一個(gè)采樣周期相當(dāng)于時(shí)間算子 z1 。 3．離散時(shí)間積分模塊 (Discrete Time Integrator) 功能：在構(gòu)造完全離散的系統(tǒng)時(shí)，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(shí)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(shí)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(gè)離散傳遞函數(shù)。 7．離散零極點(diǎn)傳遞函數(shù)模塊 (Discrete ZeroPole) 功能：用于建立一個(gè)預(yù)先指定的零點(diǎn)、極點(diǎn)，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(shí)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(shí)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?jiǎng)?chuàng)建更復(fù)雜 的函數(shù)。該模塊庫包括多個(gè)主要模塊、如圖 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)現(xiàn)對(duì)單路輸入信號(hào)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(gè)變量經(jīng)過查表、插值，計(jì)算出模塊的輸出值，并返回這個(gè)值。 說明：對(duì)二維輸入信號(hào)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(hào) 進(jìn)行指定的函數(shù)運(yùn)算，最后計(jì)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(yùn)算。 4． MATLAB 函數(shù)模塊 (MATLAB F) 功能：對(duì)輸入信號(hào)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(yùn)算。 注意：從運(yùn)算速度角度， Math function 模塊要比 F模塊慢。當(dāng)需要提高速度時(shí)，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(jì)（論文） 第 13 頁 句、 C語言等編寫的函數(shù)放在 Simulink 模塊中運(yùn)行，最后計(jì)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(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)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(duì)多路輸入信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，并輸出結(jié)果。 2. 乘法模塊 (Product) 功能：乘法模塊 (Product)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)乘模塊 (Dot Product) 功能：矢量的點(diǎn)乘模塊 (Dot Product)用于實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的點(diǎn)積運(yùn)算。 4. 增益模塊 (Gain) 功能：增益模塊 (Gain)的作用是把輸入信號(hào)乘以一個(gè)指定的增益因子，使輸入產(chǎn)生增益。 5.