【文章內容簡介】 行情況。 通信系統(tǒng)仿真的基本步驟如下： （ 1）建立數(shù)學模型：根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，將整個系統(tǒng)簡化到有源系統(tǒng)，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之間的關系，畫出系統(tǒng)流陜西理工學院通信原理課程設計 4 程框圖模型。 （ 2）仿真系統(tǒng)：根據(jù)建立的模型從 SIMULINK通信模型庫（ MATLAB 所提供的Communication Toolbox Simulink Block Library）的各個子庫中將所需要的單元功能模塊拷貝到 Untitled窗口，按系統(tǒng)流程框圖模型連接，組建要仿真的通信系統(tǒng)模型。 （ 3）設置、調整參數(shù)： 參數(shù)設置包括運行系統(tǒng)參數(shù)設置（如系統(tǒng)運行時間。采樣速率等）和功能模塊運行參數(shù)設置（如正弦信號的頻率、幅度、初相；低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等）。 （ 4）設置觀察窗口，分析仿真數(shù)據(jù)和波形：在系統(tǒng)模型的關鍵點處設置觀測輸出模塊，用于觀測仿真系統(tǒng)的運行情況，以便及時調整參數(shù)，分析結果。 （ 5）生成新的模塊：對于 Communication Toolbox中沒有的功能模塊，可以根據(jù)以掌握的技術生成所需新的子模塊，以便隨時調用。 課 設的主要內容 本人在進行通信系統(tǒng)仿真時的主要內容，簡單介紹如下： 首先，學習相關的基礎知識，如通信系統(tǒng)各部分的組成，各部分的作用，理論上不同信號在通過系統(tǒng)每個部分后該發(fā)生的變化，以及 Simulink 建模和仿真原理，以及它的使用，必須清晰 豐富的模塊組 的功能和應用； 其次，做出通信系統(tǒng)的基本模型，分為模擬的和數(shù)字的，并且用 Simulink 來實現(xiàn)通信系統(tǒng)中各個部分的仿真，調制部分，解調部分等等，并且整合到一起，設置不同的參數(shù)，觀察示波器的波形圖； 最后，根據(jù)設置的不同的參數(shù)來進行仿真結果的分析，不同的參數(shù)不同的波形圖，并且對模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)都做出分析比較。 陜西理工學院通信原理課程設計 5 2. SIMULINK 與通信系統(tǒng)仿真 SIMULINK 和其模塊簡介 近幾年，在學術界和工業(yè)領域， Simulink 已成為在動態(tài)系統(tǒng)領域建模和仿真方面分， Simulink 具有相對獨立的功能和使用方法。確切的說，它是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、應用最廣泛的軟件包之一 。它的魅力在于強大的功能和簡便的餓操作。作為 MATLAB 的重要組成部仿真和分析的軟件包。它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。在 Simulink 環(huán)境中，利用鼠標就可以在模型窗口中直觀地 畫 出系統(tǒng)模型，然后直接進行仿真。它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結構畫模型就像你用手和紙來畫一樣容易。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 包含有 SINKS（輸出方式）、 SOURCE（輸入源）、 LINEAR（線性環(huán)節(jié)）、NONLINEAR（非線性環(huán)節(jié)）、 CONNECTIONS（連接與接口）和 EXTRA（其他環(huán)節(jié)）子模型庫，而且每個子模型庫中包含有相應的功能模，用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。用 Simulink 創(chuàng)建的模型可以具有遞階 結構，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結構和各模塊之間的相互關系。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一大類仿真非常有用。采用 SCOPE模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進行的同時，就可觀看到仿真結果。除此之外，用戶還可以在改變參數(shù)后來迅速觀看 系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和平衡點分析工具、MATLAB 的許多工具及 MATLAB 的應用工具箱。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行仿真、分析和修改。 通信系統(tǒng)仿真的研究方法和技術路線 通信系統(tǒng)仿真的研究方法 研究方法 如下三種，做簡單的介紹： 陜西理工學院通信原理課程設計 6 ：對動態(tài)系統(tǒng)仿真就是利用計算機對所得出的狀態(tài)方程進行數(shù)值求解的過程，通信系統(tǒng)則是 以時間為自變量，所以相應的狀態(tài)方程中的狀態(tài)變量，輸入輸 出變量也都是時間的函數(shù)； ：是一種基于隨機試驗和統(tǒng)計計算的數(shù)值方法，也成為計算機隨機模擬法 ； ：在隨機變量的條件下的微分方程數(shù)值求解問題，同時使用了基于數(shù)值計算的狀態(tài)方程求解和基于統(tǒng)計計算的 Monte Carlo 方法 。 通信系統(tǒng)仿真的技術路線 了解通信系統(tǒng)的概念，在此基礎上建立系統(tǒng)的模型，并且根據(jù)概念模型與 MATLA中 SIMULINK 的相應的模塊進行系統(tǒng)各組成部分的仿真，再統(tǒng)一調制和解調的過程，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的仿真 ，當然，分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩種不同的基本模型分別實現(xiàn)和分析。在 SIMULINK 通信系統(tǒng)仿真模型庫中， MATLAB 提供的圖形界面仿真工具 Simulink 由一系列模型庫組成 ,包括 Sources(信源模塊 )， Sinks(顯示模塊 )，Discrete(離散系統(tǒng)模塊 )， Linear(線性環(huán)節(jié) )， Nonlinear(非線性環(huán)節(jié) )，Connections(連接 )， Blocksetsamp。Toolboxes(其他環(huán)節(jié) )， 了解其中模塊庫子模塊的作用，并且分類此次仿真中需要用到的常用模塊，根據(jù)原理來進行仿真建模。整個通信系統(tǒng)的流程圖被概括為：信號的產生與輸出、編碼與解碼、調制與解調。多址接入方式、濾波器以及傳輸介質的模型。每個框圖都由一個子仿真模型庫構成。在通信系統(tǒng)中，一般情況下，傳輸和接受所采用的技術是相互對應的，因此，可以將發(fā)射與接收部分中各個子仿真模型庫進行相應的歸類。最后連接出框圖，設置各個元件的參數(shù)，就能在 SCOPE 中觀察輸出。再進行不同系統(tǒng)的分析總結和比較等等。 陜西理工學院通信原理課程設計 7 3. 現(xiàn)代 通信系統(tǒng) 的介紹 通信系統(tǒng)的一般模型 通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產生的，是信息的物理表現(xiàn)，例 如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖象等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖象等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（ Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質載體。 通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內容，也即信息 (Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。 通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術設備和傳輸媒質的總 和，包括信息源、發(fā)送設備、信道、接收設備和信宿 (受信者 ) ，它的一般模型如圖 31。 圖 31 通信系統(tǒng)一般模型 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 在模擬通信系統(tǒng)中， 信源（信息源，也稱發(fā)終端）的作用是把待傳輸?shù)南⑥D換成原始電信號，如電話系統(tǒng)中電話機可看成是信源。信源輸出的信號稱為基帶信號。所謂基帶信號是指沒有經(jīng)過調制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號，其特點是信號頻譜從零頻附近開始，具有低通形式。根據(jù)原始電信號的特征，基帶信號可分為數(shù)字基帶信號和模擬基帶信號，相應地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。發(fā)送設備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產生的原始電信號（基帶信號）變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調制是最常見的變換方式；對傳輸數(shù)陜西理工學院通信原理課程設計 8 字信號來說，發(fā)送設備又常常包含信源編碼和信道編碼等。信道是指信號傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線的，也可以是無線的，甚至還可以包含某些設備。圖中的噪聲源，是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。在接收端，接收設備的功能與發(fā)送設備相反 ，即進行解調、譯碼、解碼等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中恢復出相應的原始電信號來。信宿（也稱受信者或收終端）是將復原的原始電信號轉換成相應的消息，如電話機將對方傳來的電信號還原成了聲音。 如圖 32 所示： 圖 32 模擬通信系統(tǒng)一般模型 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 信源，信道，調制器，解調器，收信者和模擬的一樣，加密器，編碼器看名字就能猜出功能了吧，需要說明的是，圖中調制器 / 解調器、加密器 / 解密器、編碼器 / 譯碼器等環(huán) 節(jié)，在具體通信系統(tǒng)中是否全部采用，這要取決于具體設計條件和要求。但在一個系統(tǒng)中，如果發(fā)端有調制 /