【正文】 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。 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。 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。 1． 直接反饋 簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，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。例如，我們可以編寫(xiě)一個(gè) mdlInitializeSizes 函數(shù)實(shí)現(xiàn) S函數(shù)的初始化操作，通過(guò) 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。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(lèi)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。 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 ??。 通過(guò) S函數(shù)可以方便地編寫(xiě)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(kù)功能的擴(kuò)展。 S函數(shù)則提供了函數(shù)代碼與 Simulink之間的接口，使得用戶(hù)編寫(xiě)的代碼既能夠像 Simulink 模型庫(kù)中的模塊那樣具有統(tǒng)一的仿真接口，同時(shí)能夠?qū)?。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(hù)可以通過(guò)下拉列表“ popup”來(lái)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(guò)程中動(dòng)態(tài)改變。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(huà)框中顯示的名稱(chēng) (prompt)和 — 個(gè)變量名稱(chēng)。封裝編輯器共有 4個(gè)屬性頁(yè)，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。對(duì)于用戶(hù)自己創(chuàng)建的子系統(tǒng)，也可以通過(guò) simulink 來(lái)設(shè)置該模塊的圖標(biāo)和參數(shù)。 用戶(hù)可以設(shè)置子系統(tǒng)在雙擊之后的打開(kāi)萬(wàn)式。 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(mén)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。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(lái)構(gòu)成一個(gè)功能更強(qiáng)的子系統(tǒng)。用命令行方式啟動(dòng)仿真模型后， simulink 并不自動(dòng)打開(kāi)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(guò)各種顯示不模塊觀察輸出信號(hào)。菜單方式的優(yōu)點(diǎn)在于它的交互性，通過(guò)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(guò)程中觀察輸出信號(hào)的數(shù)值。如果 simulink 模型庫(kù)中沒(méi)有所需的模塊，這時(shí)候可以通過(guò) s— 函數(shù)構(gòu)造自己的模塊，并且把這個(gè)模塊與其他simulink 模塊合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的仿真功能。輸入所需查找的模塊名稱(chēng)的關(guān)鍵字，單擊“ find Next”按鈕，則 simulink 自動(dòng)搜索整個(gè)模型庫(kù)。 simulink 的模型庫(kù) 在 matlab 的工作區(qū)中輸入“ simulink”或是單擊 matlab 工具欄上的 ， 就進(jìn)入如21 圖所示的模型庫(kù)界面 圖 simulink 模型庫(kù) simulink模型庫(kù)中的仿真模塊組織成 — 個(gè)三級(jí)樹(shù)型結(jié)構(gòu)，例如，圖 2— 1所示： Smulink于模型庫(kù)包含了 Continuous、 Discontinuities、 Discrete 等下一級(jí)的模型庫(kù)，其中 Continuous湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 模型庫(kù)中包含了若干個(gè)模塊，這些模塊可以直接加入到自己的仿真模型中 。離散模塊的輸出信號(hào)在下一個(gè)抽樣時(shí)刻到來(lái)之前保持恒定，這時(shí) simulink只需以一定的間隔計(jì)算輸出信號(hào)的數(shù)值?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)， simulink 稱(chēng)為一種通用的仿真建模工具，廣泛應(yīng)用于通信仿真、數(shù)字信號(hào)處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械控制和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。 simulink 是 Matlab 提供的用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的工具包。要描述這種系統(tǒng)的特性，傳統(tǒng)的建模 方法是先對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行分析，得 到它們的系統(tǒng)方程，然后編寫(xiě)程序進(jìn)行仿真。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第二章 simulink 入門(mén) simulink 是 Matlab 中的一種可視化仿真工具，廣泛應(yīng)用于線(xiàn)性系統(tǒng)、數(shù)字控制、非線(xiàn)性系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。 本論文針對(duì)通信系統(tǒng)仿真的研究主要做了以下的 工作 ： (1) 介紹了通信系統(tǒng)仿真的相關(guān)內(nèi)容，包括通信系統(tǒng)仿真的一般步驟、 Matlab 中的一種可視化仿真工具 Simulink 以及 S函數(shù)的相關(guān)概念 。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī) 軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，新一代的可視化的仿真軟件的使用使得通信系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)和分析過(guò)程變得相對(duì)直觀和便捷，推動(dòng)了通信系統(tǒng)仿真的快速發(fā)展。 通信系統(tǒng)仿真問(wèn)題的研究現(xiàn)狀 計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了大量實(shí)用仿真軟件與工具，并應(yīng)用于通信 系統(tǒng)建模，分析和設(shè)計(jì)，使得通信系統(tǒng)仿真發(fā)展很快 。 (2) 軟件實(shí)驗(yàn)更有助于我們較為全面地研究通信系統(tǒng)。在軟件實(shí)驗(yàn)中我們也是這樣做，只不過(guò)所有通信模塊及通信儀表的功能都是用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的全過(guò)程在計(jì)算機(jī)中仿真運(yùn)行。用基于仿真的方法來(lái)估計(jì)性能時(shí)，系統(tǒng)可以用任何所期待的細(xì)節(jié) (主觀的，當(dāng)然有一定局限 )來(lái)模擬。所以，通信系統(tǒng)仿真在通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。如果仿真分析得到的結(jié)果達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，用戶(hù)還需要重新修改通信仿真模型，這時(shí)候仿真分析就成為了另外一個(gè)循環(huán)的開(kāi)始。 圖表是最簡(jiǎn)潔的說(shuō)明工具，它具有很強(qiáng)的直觀性，便于分析和比較，因此仿真結(jié)果一般繪制成圖表形式。 如果仿真過(guò)程需要一定的時(shí)間才能夠達(dá)到平衡狀態(tài)，在對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理時(shí)一般要忽略最初的若干個(gè)數(shù)據(jù)，而只考慮平衡之后的輸出。這種方式減少了仿真過(guò)程中的人工下頸，提高了系統(tǒng)利用率利仿真效率。 最后，還應(yīng)該明確各個(gè)輸入信號(hào)的初始設(shè)置以及仿真系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)狀態(tài)的初姑值。性能尺度指的是能夠衡量仿真過(guò)程中系統(tǒng)性能的輸出信號(hào)的數(shù)值 (或根據(jù)輸出信號(hào)計(jì)算得到的數(shù)值 )，因此，在實(shí)施仿真之前，首先需要確定仿真過(guò)程中應(yīng)該收集哪些仿真數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以什么樣的格式存湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在，以及收集多少數(shù)據(jù)。 仿真實(shí)驗(yàn) 仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)或一系列針對(duì)仿真模型的測(cè)試。當(dāng)這兩種輸出信號(hào)差別很大時(shí)，最好先檢查一下仿真模型的內(nèi)部連接和設(shè)置，找出造成這種差異的原因。例如，物理層仿真通常采用 Matlab，而網(wǎng)絡(luò)層仿真則適用采用 0PNET。同時(shí)，對(duì)于通信系統(tǒng)中的各個(gè)隨機(jī)變量，可以采集這些變量的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)數(shù)學(xué)工具來(lái)確定隨機(jī)變量的分布特性。一般情況下通信仿真模型是一個(gè)隨機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 8 系統(tǒng)。 仿真模型一般是一個(gè)數(shù)學(xué)模型。簡(jiǎn)單的仿真模型容易被理解和操作，但是由于它忽略了很多關(guān)于實(shí)際系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，因而在一定程度上影響了仿真的可靠性。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 當(dāng)前系統(tǒng) 仿真建模 仿真實(shí)驗(yàn) 仿真分析 結(jié)論分析 改造后的系統(tǒng) 實(shí)際系統(tǒng) 仿真系統(tǒng) 圖 通信仿真的基本步驟 通信仿真系統(tǒng)一般分為 3個(gè)步驟 ， 即 ： 仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)和仿真分析。圖 1— 1 所示是關(guān)于通信系統(tǒng)仿真流程的一個(gè)示意圖。在離散 事件仿真中，仿真系統(tǒng)只對(duì)離散事件做出響應(yīng)，而在連續(xù)仿真中，仿真系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號(hào)。因此，在對(duì)原有的通信系統(tǒng)做出改進(jìn)或建立一個(gè)新系統(tǒng)之前，通常需要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后再應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。 （ 7） 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)（包括用戶(hù)界面） 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 6 在開(kāi)發(fā)環(huán)境中，使用戶(hù)更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì) 性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5。允許用戶(hù)編寫(xiě)可以和 Matlab 進(jìn)行交互的 C 或 C＋＋語(yǔ)言程序。 （ 5） 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 Matlab 對(duì)許多專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。 MATLAB 的這些函數(shù)集 合 包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如距陣，特湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。其擁有 600 多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的各種計(jì)算功能。新版本的 MATLAB 語(yǔ)言是基于最為 流行的 C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與 C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)格式。而且新版本的 Matlab 提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢(xún)、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶(hù)的使用。綜合起來(lái)， Matlab 有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 Matlab 由一系列工具組成。 而且 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提升和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真成為一種國(guó)際潮流。 (2) 軟件實(shí)驗(yàn)更有助于我們較為全面地研究通信系統(tǒng)。所以，通信系統(tǒng)仿真在通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。 關(guān)鍵詞： MATLAB； 數(shù)字通信；系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 理論知識(shí)是用來(lái)指導(dǎo)具體實(shí)踐的。這些功能強(qiáng)大的仿真軟件，使得通信系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)和分析過(guò)程變得相對(duì)直觀和便捷，由此也使得通信系統(tǒng)仿真技術(shù)得到了更快的發(fā)展。 第 16周： 畢業(yè)答辯準(zhǔn)備、畢業(yè)答辯。 第 6周 ： 完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告撰寫(xiě)；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(kāi)題報(bào)告。 基本要求： 掌握數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及常用技術(shù) ；熟悉仿真語(yǔ)言。因此，在構(gòu)建一個(gè)新的通信系統(tǒng)或改進(jìn)原有通信系統(tǒng)前，必須要對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，從仿真結(jié)果衡量設(shè)計(jì)方案的可行性，選擇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。 可見(jiàn)，通信系統(tǒng)仿真在整個(gè)通信系統(tǒng)的構(gòu)建中處于先導(dǎo)、驗(yàn)證、重要的地位。 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 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 7 周： 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。目 錄 摘要 ............................................................................................................................................ 1 Abstract ...................................................................................................................................... 2 前 言 ........................................................................................................................................ 3 第一章 MATLAB 與通信仿真 ............................................................................................... 4 MATLAB 簡(jiǎn)介 ................................................................................................................. 4 通信仿真 ....................