【文章內(nèi)容簡介】 隨著參數(shù)的改變而改變。SIMULINK的特性使它同以往的仿真工具有了較大的改進(jìn)，用戶可以脫離復(fù)雜的基于微分方程的計(jì)算方法，轉(zhuǎn)而使用簡單直觀的框圖式構(gòu)造方法。SIMULINK有一個(gè)重要特征，它是構(gòu)造于MATLAB的之上的。因此SIMULINK用戶可以直接使用基于MATLAB的工具對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)造、優(yōu)化和仿真。這里所說的基于MATLAB的工具，指的是MATLAB應(yīng)用于工具箱和專門用于某些領(lǐng)域的特定M文件的集合。通信工具箱就是MATLAB應(yīng)用工具箱的一種。由于應(yīng)用工具箱均由MATLAB的原代碼編寫而成，用戶可以在SIMULINK的工作平臺(tái)上方便地調(diào)用工具箱中的各種工具，從而實(shí)現(xiàn)了各類工具箱之間的無縫連接。SIMULINK的應(yīng)用包括建摸和仿真兩部分。所謂建摸，指的是從SIMULINK的七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊子庫或MATLAB其他工具包模塊庫中選擇所需的模塊，并拷貝到用戶的模型窗口中，經(jīng)過連線和設(shè)置模塊參數(shù)等構(gòu)筑起用戶自己的仿真模型的過程。SIMULINK完全采用“抓取”來構(gòu)造動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)的創(chuàng)建過程就是繪制框圖的過程。而通信模塊的創(chuàng)建和仿真，一般是在SIMULINK工作窗口內(nèi)利用COMMLIB庫中通信模塊構(gòu)筑用戶設(shè)計(jì)的通信模型，然后再利用SIMULINK工作窗口中特有的菜單選項(xiàng)進(jìn)行仿真。在打開SIMULINK之前，首先要運(yùn)行MATLAB。打開SIMULINK主工作界面的方式有兩種：（1） 在MATLAB的工作窗口中鍵入“simulink”指令。（2） 在MATLAB窗口的狀態(tài)欄中點(diǎn)擊SIMULINK圖標(biāo)。需要注意的是，SIMULINK對(duì)模塊或模型文件的操作一般都有兩種方式：（1） 菜單操作方式——在被操作模型的SIMULINK窗口下進(jìn)行。（2） 命令操作方式——在MTALAB的工作窗口中通過一些固定調(diào)用格式的指令對(duì)模塊或模型文件進(jìn)行調(diào)用、仿真等操作。按照上述的方式打開的SIMULINK工作窗口就是SIMULINK的標(biāo)準(zhǔn)模塊庫的窗口，同時(shí)被打開的還有一個(gè)新的模型文件窗口（標(biāo)記為untitled）.SIMULINK窗口見下：SIMULINK模型具有層級(jí)結(jié)構(gòu)，非常有利于建造和管理一個(gè)大型系統(tǒng)。為便于實(shí)現(xiàn)分層設(shè)計(jì)，在SIMULINK模塊庫的費(fèi)線形子庫（Nonlinear）中含有一種專用模塊——子系統(tǒng)（Subsystem）模塊，同時(shí)，SIMULINK還為子系統(tǒng)提供了封裝（MASK）功能。1. 子系統(tǒng)模塊（Subsystem Block）當(dāng)一個(gè)動(dòng)態(tài)模型包含許多環(huán)節(jié)時(shí)，往往把系統(tǒng)功能分塊，每一塊建立一個(gè)子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中使用子系統(tǒng)，可以降低模型的復(fù)雜度，減少窗口的數(shù)目，并易于對(duì)模型進(jìn)行擴(kuò)充和修改。設(shè)計(jì)一個(gè)SIMULINK框圖，可以采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)方式，下構(gòu)造處總體模型，再分別建立各個(gè)子系統(tǒng)；也可以采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)方式，先完成每個(gè)部分底層設(shè)計(jì)，封裝為子系統(tǒng)后，再用其搭建一個(gè)總體框圖。下面簡要給出采用“自頂向下”模式設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的主要步驟：（1）在MATLAB工作窗口中鍵入sinmulink指令，打開SIMULINK標(biāo)準(zhǔn)模塊庫。從它的[File]菜單中選取[New]命令，創(chuàng)建新的方框圖窗口。（2）用鼠標(biāo)雙擊SIMULINK模塊庫中Connections圖表，打開下一級(jí)子模塊庫，將其中的子系統(tǒng)模塊（Subsystem）用鼠標(biāo)拖至用戶新建的文件窗口中。（3）雙擊子系統(tǒng)模塊，打開一個(gè)空白的子系統(tǒng)窗口，按照功能要求添加模塊，并用輸入端口代表送入子系統(tǒng)的信號(hào)，輸出端口代表輸出信號(hào)。2. 封裝功能具有封裝功能是SIMULINK模塊一個(gè)非常有用的特點(diǎn)。通過封裝可以為子系統(tǒng)建立用戶自定義的對(duì)話筐和圖標(biāo)；可以在當(dāng)前圖形窗口中隱藏子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，用簡單的圖標(biāo)來代替子系統(tǒng)。另一方面，由于子系統(tǒng)中每個(gè)模塊都有一個(gè)對(duì)話筐，進(jìn)行仿真的時(shí)候，必須打開每個(gè)對(duì)話筐分別定義參數(shù)值，應(yīng)用起來比較麻煩。而封裝功能可以將子系統(tǒng)中的多個(gè)對(duì)話筐合并為一個(gè)單獨(dú)的對(duì)話筐——封裝對(duì)話筐，封裝對(duì)話筐中的參數(shù)在仿真時(shí)被直接送入子系統(tǒng)的各個(gè)模塊中，從而簡化了用戶定義仿真參數(shù)過程。同時(shí)，通過在封裝對(duì)話筐中自定義的模塊參數(shù)域、模塊描述信息和模塊幫助信息等，可以使仿真模型有一個(gè)更友好的用戶界面。4 設(shè)計(jì)仿真、分析與驗(yàn)證根據(jù)前面所述的原理與總體框圖，在此，我們對(duì)接入信道進(jìn)行完全的仿真、分析與驗(yàn)證如下： 設(shè)計(jì)總體模塊構(gòu)造 圖 對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分析與驗(yàn)證 （subsystem1）設(shè)置、說明與分析：在源這部分里面，我們用貝努力二進(jìn)制產(chǎn)生器產(chǎn)生所需的二進(jìn)制代碼，所產(chǎn)生的碼序列是服從貝努力概率分布的。為了滿足設(shè)計(jì)的需要，我們同時(shí)將貝努力產(chǎn)生器的輸出值設(shè)為[801]且基于幀格式的輸出方式，也即：基于幀格式輸出的80行和1列的矩陣。再利用CRC產(chǎn)生8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）碼，在數(shù)據(jù)尾部加入CRC碼的作用有兩點(diǎn)：第一，可以在接收時(shí)確定幀（包）是否發(fā)生了錯(cuò)誤，第二，可以輔助確定接收的幀的數(shù)據(jù)速率，最終對(duì)數(shù)據(jù)速率的確定則是卷積譯碼器。另外，利用 Zero Pad(零填充模塊)模塊，在數(shù)據(jù)幀末端加入8個(gè)比特的0，其作用在于，在每幀卷積編碼結(jié)束后，對(duì)卷積編碼其中的移位積存器復(fù)位。由于MATLAB中的卷積編碼器具有自動(dòng)復(fù)位功能，因此這個(gè)零填充模塊并不是必須的。但在此，我們?nèi)匀粚⒋四K設(shè)置為插入8個(gè)尾比特零，可以使數(shù)據(jù)的速率達(dá)到我們最終的要求。模塊的參數(shù)設(shè)置見下面的各圖形。模塊設(shè)置如下： Bernoulli模塊設(shè)置Bernoulli模塊參數(shù)設(shè)置說明：（1）Probability of a zero :，；（2）Sample time:20/1000表示的是20毫秒，設(shè)置為20ms的原因在于，4800bit/s的速率的幀長為20ms 。80是指每幀中含有80個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，對(duì)于4800bit/s的速率而言，應(yīng)該每幀的比特?cái)?shù)為96個(gè)，之所以在這里設(shè)置為80，是因?yàn)樵诤竺娴腃RC產(chǎn)生器和Zero Pad分別產(chǎn)生了8個(gè)冗余循環(huán)碼和8個(gè)尾比特0碼。因此，在這里每個(gè)比特的抽樣時(shí)間為20/1000/80s.（3）將輸出數(shù)據(jù)設(shè)置為基于幀結(jié)構(gòu)的方式，也即：選擇Framebased outputs的選項(xiàng)，原因在于，CRC碼產(chǎn)生模塊的輸入必須基于幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的。（4）每幀的數(shù)據(jù)為80比特，所以，將每幀的抽樣次數(shù)設(shè)置為80，也即：Samples per frame設(shè)置為80。 CRC模塊設(shè)置CRC模塊參數(shù)設(shè)置說明：對(duì)于反向信道的Half Rate（半速率，也即為4800bit/s）而言，Generatal CRC Generator的生成多項(xiàng)式為： 所以對(duì)應(yīng)的Generator polynomial的設(shè)置就應(yīng)為：[1 1 0 1 1 0 0 1 1] Zero Pad模塊的的設(shè)置Zero Pad模塊參數(shù)設(shè)置說明：（1） 在這里將Pad signal at設(shè)置為End是因?yàn)椋覀兤谕跀?shù)據(jù)末尾插入8個(gè)0尾比特。（2） 由于我們在CRC的輸出為[881]的比特?cái)?shù)據(jù)，也即一列的數(shù)據(jù)，所以，為了在同一的數(shù)據(jù)后面添加8個(gè)0數(shù)據(jù)，我們在這里就將Pad along設(shè)置為：Columns.（3） 在該模塊的輸出端，我們要求幀數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)為96，也即為了在幀數(shù)據(jù)后面加入8個(gè)0，因而將Specified number of output rows設(shè)置為96。 綜合上面所述，我們將上三個(gè)模塊構(gòu)建為一個(gè)“源（source）”子系統(tǒng)，簡單的封裝后的圖形為： 對(duì)該源內(nèi)各個(gè)模塊間的數(shù)據(jù)變化情況驗(yàn)證如下圖中的波形所示： 源內(nèi)部各模塊的輸出波形其中，依上至下的波形分別是Bernoulli模塊、CRC模塊、Zero Pad模塊的輸出波形。從圖中，我們可以清晰的看見，第二各波形相對(duì)于第一個(gè)波形而言，增加的比特?cái)?shù)分別為：0 0 0 1 1 0 1 0，也即剛好8個(gè)比特?cái)?shù)，與理論中的在幀數(shù)據(jù)后面插入8個(gè)CRC冗余循環(huán)碼完全的；在第三個(gè)波形中，我們同樣可以看出，它相對(duì)于第二個(gè)波形而言，在末尾剛好加入了8個(gè)0比特，即：0 0 0 0 0 0 0 0。 對(duì)卷積編碼器和重復(fù)模塊的設(shè)置、說明與分析：仿真連接方法見下面圖形： 其中，使用Buffer 的原因在于：由于Subsystem1模塊、卷積編碼器模塊、重復(fù)模塊輸出的數(shù)據(jù)都是基于幀的數(shù)據(jù)，而Scope示波不能觀察基于幀的數(shù)據(jù)，所以，我們需要將基于幀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合示波器的數(shù)據(jù)來觀測。通過轉(zhuǎn)換，我們可以將Subsystem1模塊、卷積編碼器模塊、重復(fù)模塊的原來每次每幀同時(shí)輸出分別為[961]、[2881]、[5761]的數(shù)據(jù)都改變?yōu)檩敵鼍鶠槊看?個(gè)的數(shù)據(jù)。這樣，我們就可以用示波器來觀察，并驗(yàn)證我們的設(shè)置。 卷積編碼器參數(shù)設(shè)置說明： Trellis structure的設(shè)置說明：該項(xiàng)指的示卷積編碼器的生成多項(xiàng)式。其中，9是指卷積編碼器的約束長度，也即在卷積編碼器中使用了8個(gè)移位寄存器；[557 663 711]是指卷積編碼器的生成多項(xiàng)式，該多項(xiàng)式可以說明：這個(gè)卷積編碼器有一個(gè)輸入端，有三個(gè)輸出端，也即，在卷積編碼器利有三個(gè)模2判決電路。三個(gè)模2判決器與9個(gè)（其中第一個(gè)往往被省略，所以往往只說8個(gè)）移位寄存器的關(guān)系分別位：101101111，110110011，111001001，“1”表示與移位相應(yīng)的寄存器相關(guān)，“0”表示不相關(guān)。 重復(fù)模塊的參數(shù)設(shè)置說明：(1) Repeatition count是指重復(fù)次數(shù)，為了使后面塊交織器的輸入端輸入的數(shù)據(jù)每幀大小是576個(gè)符號(hào)，而重復(fù)模塊前的數(shù)據(jù)已經(jīng)是每幀288個(gè)符號(hào)，所以，我們在這個(gè)地方將重復(fù)設(shè)置為2次。(2) 為了使重復(fù)模塊輸出的數(shù)據(jù)達(dá)到要求，我們在這個(gè)模塊將Framebased mode設(shè)置為Maitain input frame rate.： 源模塊輸出的數(shù)據(jù)序列為： 111 000 000 101 111 010 11卷積編碼器輸出的數(shù)據(jù)序列為：111 100 001 000 001 001 01重復(fù)模塊輸出數(shù)據(jù)序列為： 111 111 110 000 000 011 00。由卷積編碼器的生成多項(xiàng)式可以得出下列式子： 對(duì)應(yīng)于557，也即：101101111的多項(xiàng)式為： 對(duì)應(yīng)于663，也即：110110011的多項(xiàng)式為： 對(duì)應(yīng)于711，也即：111001001的生成多項(xiàng)式為： 我們設(shè)輸入的數(shù)據(jù)多項(xiàng)式為： ，(i和n均為非負(fù)整數(shù))由源模塊的輸出，我們?nèi)∏叭齻€(gè)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證，也即：111，它對(duì)應(yīng)的u(x)為： 卷積編碼器輸出的多項(xiàng)式v(x)為: 由v(x)的表達(dá)式可以得出卷積編碼器的理論輸出碼序列為： 111 100 001 000 001 001 011 111 101 001 111由于display只能顯示前20位比特，對(duì)照觀察，我們可以得出，前20位數(shù)據(jù)理論輸出與仿真完全吻合。（塊