【導(dǎo)讀】能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和工作效率。因此，在構(gòu)建一個(gè)新的通信系統(tǒng)或改進(jìn)原有通信。最合理和高效的系統(tǒng)配置與參數(shù)設(shè)置，在應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中。個(gè)通信系統(tǒng)的構(gòu)建中處于先導(dǎo)、驗(yàn)證、重要的地位。通信系統(tǒng)仿真在一般分為3個(gè)步驟，即仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)、仿真分析。技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效、正確的信息傳輸；第1周：老師講解課題，明確課題任務(wù)與要求，學(xué)習(xí)資料收集檢索方法并搜索收集所需中文資料。第2周：閱讀資料、書籍，學(xué)習(xí)所需知識(shí)，撰寫文獻(xiàn)綜述。第6周：完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告撰寫；建立畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境；初步擬訂設(shè)計(jì)方案；準(zhǔn)備開題報(bào)告。第8～13周：具體設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改、實(shí)現(xiàn)。第14～15周：撰寫畢業(yè)論文（說明書），完成畢業(yè)答辯資格審查。第16周：畢業(yè)答辯準(zhǔn)備、畢業(yè)答辯。

　　

【正文】 start”，或者在工具欄上單擊 缺鈕，則仿 真模型將以菜單方式運(yùn)行。菜單方式的優(yōu)點(diǎn)在于它的交互性，通過在仿真模型中設(shè)置示波器模塊 (Scope)或顯示模塊 (Display)可以在仿真過程中觀察輸出信號(hào)的數(shù)值。同時(shí)，有些仿真模塊還允許用戶在不中斷仿真進(jìn)程的條件下隨時(shí)更改模塊的參數(shù)設(shè)置。 命令行方式一般用于執(zhí)行批處理方式的仿真，它是通過 MATLAB 命令“ sim”啟動(dòng)仿真進(jìn)程，例如，在 matlab 工作區(qū)中輸入“ sim (?rayleighfading?)”命令后， simulink 開始運(yùn)行仿真模型 rayleighfading。如果需要多次運(yùn)行仿真程序，可以把這 些命令編寫成 —個(gè) M 文件，然后在 matlab 工作區(qū)中執(zhí)行這個(gè) M 文件就可以了。用命令行方式啟動(dòng)仿真模型后， simulink 并不自動(dòng)打開相應(yīng)的模型，因此不能直接觀察仿真的進(jìn)程，但是仍然可以通過各種顯示不模塊觀察輸出信號(hào)。 matlab 把工作區(qū)和 simulink 集成在一起，因此仿真模型的兩種運(yùn)行方式可以交互使用。一般情況下，仿真結(jié)果保存到上作區(qū)中，用戶可以在仿真結(jié)束之后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和加工，并且根據(jù)仿真數(shù)據(jù)繪制各種圖表。 建立子系統(tǒng) 在 Simulink 中，若干個(gè)仿真模塊可以組合起來構(gòu)成 — 個(gè)子 系統(tǒng) (subsystem)，以減少每個(gè)仿真模型窗口中顯示的仿真模塊的數(shù)日。采用子系統(tǒng)的另外一個(gè)好處是可以把復(fù)雜的仿真模型按照功能關(guān)系組織成等級(jí)結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)子系統(tǒng)都是 — 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能實(shí)體，這些子系統(tǒng)組合起來構(gòu)成一個(gè)功能更強(qiáng)的子系統(tǒng)。 Simulink 子系統(tǒng)可以按照自頂向下的方式進(jìn)行構(gòu)造。首先，在仿真模型中添加一個(gè)子系統(tǒng)模塊 (subsystem)，設(shè)置這個(gè)子系統(tǒng)模塊的名稱，然后雙擊該模塊，待打開該模塊之后就可以對(duì)子系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)了。子系統(tǒng)的輸入、輸出分別由 Simulink 模型庫中湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 的輸入端口模塊 (in)和輸出端口模塊 (out)構(gòu)造，在設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的過程中可以根據(jù)需要添加若干個(gè)這樣的輸入輸出模塊。 另外 — 個(gè)構(gòu)造子系統(tǒng)的方法是自底向上，即先在同 — 個(gè)窗門中添加各個(gè) Simulink模塊，當(dāng)模塊的數(shù)目增加到一定的限度時(shí)，可以選中其中若干個(gè)模塊 (按住 shift 鍵后單擊各個(gè)需要組合的模塊 )，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇 Create Subsystem，這時(shí)候就創(chuàng)建了一個(gè)子系統(tǒng)，并且 Simulink 自動(dòng)為這個(gè)于系統(tǒng)設(shè)置了輸入端口和輸出端口。在 Simulink 中，子系統(tǒng)和輸入、輸出端口的名稱都可以由用戶 自行設(shè)置。 子系統(tǒng)的命名方式類似于系統(tǒng)目錄的命名，每個(gè)子系統(tǒng)的名稱是它所在上一級(jí)系統(tǒng)名稱與子系統(tǒng)名稱的組合，中間以反斜杠 (“／” )分隔。例如， “preject5_1／ source”，表示 preject5_1 模型中名為 source 的子系統(tǒng)。 用戶可以設(shè)置子系統(tǒng)在雙擊之后的打開萬式。選擇菜單欄上的 “file”︱“Preferences…” 命令打開如圖 2— 4所示的對(duì)話柜，在左邊的列表框中選擇“ Simulink”，這時(shí)候可以在右邊面板的“ window reuse”下拉列表中選擇所需的方式。 圖 matlab 的 preferences 對(duì)話框 如果把“ window reuse”設(shè)置為“ none”，雙擊子系統(tǒng)時(shí)， simulink 在新窗口中打開子系統(tǒng)，原窗口保持不變：如果 “window reuse”設(shè)置為 “reuse”， simulink 在當(dāng)前窗口中打開子系統(tǒng)：如果“ window reuse”設(shè)置為“ replace”， simulink 在新窗口中打開子系統(tǒng)，同時(shí)原窗口消失：如果“ window reuse”設(shè)置為“ mixed”， simulink 在新窗口中打開子系統(tǒng)，同時(shí)保持原窗口不變，這種方式與 none 的差別在于 ，當(dāng)在于系統(tǒng)中選擇菜單欄上的“ VIew”︱“ go to parent”命令返回上一級(jí)系統(tǒng)時(shí)， none 方式中這個(gè)子系統(tǒng)窗口不數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 18 會(huì)消失，而 mixer 方式的子系統(tǒng)窗口被自動(dòng)隱藏。 封裝子系統(tǒng) simulink 模塊庫中的每一個(gè)模塊部有它獨(dú)特的圖標(biāo)和參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。對(duì)于用戶自己創(chuàng)建的子系統(tǒng)，也可以通過 simulink 來設(shè)置該模塊的圖標(biāo)和參數(shù)。選中某個(gè)子系統(tǒng)，單擊右鍵后從彈出式菜單中選擇“ Mask subsynem”，這時(shí)候就創(chuàng)建了一個(gè)封裝子系統(tǒng)(Masked subsynem)。需要注意的是，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)被 封裝的子系統(tǒng)，它的 Mask subsynem命令無效。 子系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成封裝子系統(tǒng)之后， simulink 彈出一個(gè)封裝編輯器對(duì)話框，這時(shí)候可以設(shè)置封裝子系統(tǒng)的圖標(biāo)和模塊參數(shù)。封裝編輯器共有 4個(gè)屬性頁，分別用與設(shè)置模塊的圖標(biāo)、參數(shù)、初始化代碼以及文檔信息。在 Icon 屬性頁中，讀者可以設(shè)置模塊的外觀屬性，并且可以在 Drawing mands 編輯框中輸入代碼，以繪制模塊的圖標(biāo)。我們 可以通過 MATLAB 命令行“ disp(?source?)”在模塊中顯示一行文字“ Source”。 通過 Parameters 屬 性頁我們可以設(shè)置封裝子系統(tǒng)的白定義參數(shù)，這些參數(shù)將出現(xiàn)在封裝子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中。對(duì)于每一個(gè)自定義參數(shù)，它有一個(gè)用于在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中顯示的名稱 (prompt)和 — 個(gè)變量名稱。每個(gè)自定義參數(shù)可以通過編輯框 (edit)、復(fù)選框 (checkbox)或者是下拉列表 (Popup)設(shè)置參數(shù)值。如果選擇了 Evaluate 復(fù)選框，則該參數(shù)的輸入將自動(dòng)轉(zhuǎn)化成數(shù)值傳遞給相應(yīng)的變量；否則， simulink 自動(dòng)把字符串傳遞給這個(gè)變量。如果選擇了 tunable 復(fù)選框，則該參數(shù)的數(shù)值可以在仿真過程中動(dòng)態(tài)改變。例如，對(duì)于名為 samples Per symbl 的白定義參數(shù)，它的內(nèi)部變量名為 samples Per symbl，用戶可以通過下拉列表“ popup”來選擇該參數(shù)的數(shù)值 3 或 4，同時(shí) simulink傳遞給變量 samples Per symbl— 個(gè)數(shù)值，并且該參數(shù)可以在仿真過程中動(dòng)態(tài)改變。 S 函數(shù)及其簡(jiǎn)介 S函數(shù)是系統(tǒng)函數(shù)（ Systemfunctions）的簡(jiǎn)稱。在很多情況下， Simulink 模型庫（ Simulink Library）中的模塊不能完全滿足用戶的要求，這時(shí)候需要由用戶自己來編寫相應(yīng)的代碼。 M 文件雖然能 夠用來編寫 MATLAB 函數(shù)代碼，但是它不具備與 Simulink 的接口，因此難以與 Simulink 其他模塊一起使用。 S函數(shù)則提供了函數(shù)代碼與 Simulink之間的接口，使得用戶編寫的代碼既能夠像 Simulink 模型庫中的模塊那樣具有統(tǒng)一的仿真接口，同時(shí)能夠?qū)?。 各種靈活的控制和計(jì)算功能。從這個(gè)意義上說， S函數(shù)是對(duì) Simulink 模塊庫功能的擴(kuò)展 。 S函數(shù)的代碼既可以用 MATLAB 語言編寫，也可以用其他湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 通用的編程語言（如 C、 C++、 Ada 或 Fortran 等）編寫，后者具有更強(qiáng)的控制能 力，它們被編譯成 MEX（ MATLAB EXecutable） 文件，并且在仿真過程中動(dòng)態(tài)裝載。 通過 S函數(shù)可以方便地編寫仿真代碼以創(chuàng)建自己的 Simulink 模塊，因此， S函數(shù)是對(duì) Simulink 模塊庫功能的擴(kuò)展。根據(jù) S函數(shù)代碼使用的編程語言， S函數(shù)可以分成 M 文件 S函數(shù)（即用 MATLAB 語言編寫的 S函數(shù)）、 C 語言 S函數(shù)、 C++語言 S函數(shù)、Ada 語言 S函數(shù)以及 Fortran 語言 S函數(shù)等。通過 S函數(shù)創(chuàng)建的模塊具有與 Simulink模型庫中的模塊相同的特征，它可以與 Simulink 求解器進(jìn)行交互，支持連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)模型。 S 函數(shù)工作原理 每個(gè) Simulink 模塊都可以表示成輸入信號(hào) x、輸入信號(hào) y 以及內(nèi)部狀態(tài) u之間的關(guān)系，如圖 31 所示。 圖 simulink 模塊基本模型 在某個(gè)時(shí) 刻 t， Simulink 模塊的內(nèi)部狀態(tài) u 由兩部分組成：連續(xù)狀態(tài) cu 和離散狀態(tài)du ，且 u= cu + du ， 此時(shí)輸出信號(hào) ),(0 uxtfy ? ， 連續(xù)狀態(tài)的導(dǎo)數(shù) ),( uxtfu dc ?? ，離散狀態(tài) ),(1 uxtfu ud k ??。 Simulink 根據(jù)連續(xù)狀態(tài)導(dǎo)數(shù)方程進(jìn)行積分運(yùn)算，得到各個(gè)連續(xù)狀態(tài)的數(shù)值，同時(shí)通過離散狀態(tài)方程計(jì)算離散狀態(tài)的當(dāng)前值。這樣， Simulink 就可以得到各個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)及其輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真結(jié)果的求解。 在仿真過程中，每個(gè) Simulink 模塊的執(zhí)行過程可以分成 3 個(gè)階段：初始化階段、仿真循環(huán)階段和仿真結(jié)束階段。在初始化階段 ， Simulink 把各個(gè)模塊調(diào)入內(nèi)存，檢查模塊的數(shù)據(jù)類型和長(zhǎng)度，設(shè)置仿真時(shí)間間隔，制訂仿真模塊的執(zhí)行順序，以及內(nèi)存分配。在仿真循環(huán)階段， Simulink按照初始化階段制定的順序依次執(zhí)行各個(gè)模塊 ， 計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的離散狀態(tài)和輸出信號(hào)，以小步長(zhǎng)積分的方式計(jì)算各個(gè)連續(xù)狀態(tài)的數(shù)值以及由此產(chǎn)生的輸出。這個(gè)過程一直持續(xù)到仿真過程結(jié)束，然后 Simulink 進(jìn)入仿真結(jié)束階段，清理各種已經(jīng)分配的資源，同時(shí)保存仿真過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 內(nèi)部狀態(tài) u 輸出 y 輸入 x 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 20 圖 simulink 模塊仿真流程 對(duì)應(yīng)于仿真流 程中的每一個(gè)步驟， Simulink 中的 S函數(shù)調(diào)用預(yù)先設(shè)定的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。例如，我們可以編寫一個(gè) mdlInitializeSizes 函數(shù)實(shí)現(xiàn) S函數(shù)的初始化操作，通過 mdlDerivatives 和 mdlUpdate 函數(shù)在 每一個(gè)抽樣時(shí)刻分別計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)和更新離散狀態(tài)的數(shù)值， 在 mdlOutputs 函數(shù)中計(jì)算 S函數(shù)的輸出信號(hào)等。需要指出的是，這些函數(shù)的名稱都可以由用戶自己設(shè)定。用戶需要在 S函數(shù)的主體部分對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行注冊(cè) ， Simulink 通過回調(diào)函數(shù)（ Callback Function）的方 式在不同事件發(fā)生的時(shí)候調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。 S 函數(shù)基本概念 在編 寫 S函數(shù)的時(shí)候經(jīng)常涉及到的概念 有 3 個(gè)：直接反饋（ Direct feedthrough）、可變長(zhǎng)度輸入（ Dynamically sized inputs）以及抽樣時(shí)刻和偏移 （ Setting sample times and 初始化 計(jì)算下一個(gè)抽樣時(shí)間 更新離散狀態(tài) 計(jì)算過零點(diǎn) 計(jì)算 連續(xù)狀態(tài)導(dǎo)數(shù) 計(jì)算連續(xù)狀態(tài)導(dǎo)數(shù) 計(jì)算輸出信號(hào) 循 環(huán) 仿 真 仿真結(jié)束 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 offsets） ， 它們是編寫 S函數(shù)的基礎(chǔ) 。 1． 直接反饋 簡(jiǎn)單說來，直接反饋（ Direct feedthrough）指的是輸入信號(hào)是否直接影響著輸出信號(hào)和仿真的抽樣時(shí)間。在計(jì)算 S函數(shù)輸出信號(hào)的過程中，如果輸 出信號(hào)（包括仿真過程中繪制的圖形）是輸入信號(hào)的函數(shù)，那么這個(gè) S函數(shù)存在直接反饋。同樣地，如果在可變步長(zhǎng)的仿真過程中， S函數(shù)的輸入信號(hào)影響著對(duì)下一個(gè)仿真時(shí)刻的計(jì)算，這個(gè) S函數(shù)也存在直接反饋。 Simulink 根據(jù)模塊中的 S函數(shù)是否存在直接反饋來確定仿真模型中各個(gè)模塊的執(zhí)行順序 。 如果 S函數(shù)不存在直接反饋，在計(jì)算該模塊的輸出信號(hào)時(shí)這個(gè)模塊就可以不等待前一個(gè)模塊的輸出信號(hào)，因而有可能先于前面的模塊執(zhí)行。在編寫 S函數(shù)的過程中，首要的是確定本模塊的直接反饋類型。 2． 可變長(zhǎng)度輸入 S函數(shù)輸入信號(hào)的長(zhǎng)度 既可以是固定的，也可以在仿真過程中根據(jù)輸入信號(hào)的長(zhǎng)度動(dòng)態(tài) 設(shè) 定。同時(shí)，輸入信號(hào)長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)變化也影響著 S函數(shù)的連續(xù)狀態(tài)、離散狀態(tài)以及輸出信號(hào)的長(zhǎng)度，從而給 S函數(shù)的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。 對(duì)于 M 文件 S函數(shù)構(gòu)成的模塊，它只有一個(gè)輸入信號(hào)端口，只能接受一維輸入向量，但是這個(gè)輸入向量的長(zhǎng)度可以是動(dòng)態(tài)確定的。 C 語言 S函數(shù)則可以有多個(gè)輸入、輸出端口，每個(gè)端口的長(zhǎng)度都是可變的 。 如果 S函數(shù)把它的連續(xù)狀態(tài)、離散狀態(tài)或輸出信號(hào)也設(shè)置為可變長(zhǎng)度信號(hào)， Simulink 將根據(jù)輸入信號(hào)的長(zhǎng)度來確定它們的長(zhǎng)度，并且這些信號(hào)的長(zhǎng)度與輸入信號(hào)的長(zhǎng)度相同。 3． 抽樣時(shí)刻和偏移 在 Simulink 中，由 S函數(shù)構(gòu)造的模塊的抽樣時(shí)間既可以是固定的，也可以是連續(xù)的；既可以是連續(xù)的，也可以是離散的。抽樣時(shí)間一般表示成 “sample_time， offset_time”的形式，其中 sample_time 表示抽樣周期， offset_time 表示每個(gè)抽樣周期內(nèi)的時(shí)間偏移。歸納起來 ， S函數(shù)模塊的抽樣時(shí)間有以下幾種：連續(xù)抽樣時(shí)間（ Continuous sample time） 、連續(xù)時(shí)間固定間隔（ Continuous but fixed in minor time step sample time） 、 離散抽樣時(shí)間（ Discrete sample time）