【正文】 通常，仿真操作時可根據(jù)仿真曲線設(shè)置終止時間和最大步長，以便得到較光滑的輸出曲線。共有解算器 (Solver)、工作空間輸人輸出 (Workspace I/O)、診斷 (Diagnostics)、高級屬性 (Advanced)和實時工作室 (Real— Time Workshop)等 5 個頁面。包括仿真器參數(shù)和示波器參數(shù)的設(shè)置。設(shè)置功能模塊的參數(shù)后，點擊 OK 軟鍵進(jìn)行確認(rèn)，將設(shè)置參數(shù)送仿真操作畫面，并關(guān)閉對話框。功能模塊說明框用于說明該功能模塊使用方法和功能；參數(shù)框用于設(shè)置該功能模塊的參數(shù)。 圖 54 傳遞函數(shù)模型參數(shù)設(shè)置對話框 例 如，圖 54 是傳遞函數(shù)模型功能模塊的對話框。在連接時，可在連接線交點處按下“ Shift”鍵，再釋放鼠標(biāo)左鍵； 3） 移動連接線位置的方法是，選中連接線，在連接線的各轉(zhuǎn)角 處出現(xiàn)小方塊，鼠標(biāo)選中所需方塊，拖動到合適位置后釋放鼠標(biāo)左鍵； 4） 增加連接線轉(zhuǎn)折點的方法是，選中連接線，鼠標(biāo)移到所需增加轉(zhuǎn)折點處，按下“ Shift”鍵，點擊鼠標(biāo)左鍵，移動轉(zhuǎn)折點到所需位置； 3） 連接線的復(fù)制、粘貼和剪切等操作方法與 Windows 對應(yīng)的操作方法相同； 2． 功能模塊的參數(shù)設(shè)置 使用者需設(shè)置功能模塊參數(shù)后，方可進(jìn)行仿真操作。重復(fù)上述連接過程，直到完成全部連接，組成仿真系統(tǒng)。 Simulink 窗口環(huán)境 在 MATLAB 窗口工具欄中單擊“ ”圖標(biāo)，或在 Command window 窗口中鍵入命令： simulink 即可啟動 Simulink 的模塊庫瀏覽器，如圖 52所示 學(xué)士學(xué)位論文 24 Simulink 的模塊庫瀏覽器主要用于瀏覽及選擇模塊， MATLAB 為模型的搭建、仿真提供了一 個專用的 Simulink 模型編輯窗口。 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(yīng)用工具箱。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。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運(yùn)行一大類仿真非常有用。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此 類推，從而可以看到整個模型的細(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。 SIMULINK 包含有 SINKS（輸入方式）、 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(yīng)的功能模塊 ， 用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。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)畫模型就像用手和紙來畫一樣容易。 Simulink 仿真技術(shù) Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、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)。 其中，標(biāo)題欄用于顯示打開文件的名稱：菜單欄包括“ File”、“ Edit”、“ Web”、“ Window” 、 和“ Help” 5 個菜單 ；工具欄包括了一些常用的操作圖標(biāo)，單擊它們 MATLAB 可立即執(zhí)行相應(yīng)操作。圖 51便是 啟用后的默認(rèn)界面。某些特定的應(yīng)用會要求采用兩種仿真方式中的一種，但無論是哪種，仿真的結(jié)果是相同的。這種仿真被稱為時間流的仿真。 MATLAB 通信工具箱中的系統(tǒng)仿真，分為 用 SIMULINK 模塊框圖進(jìn)行仿真和用 MATLAB 函數(shù)進(jìn)行的仿真兩種。 在 MATLAB 通信工具箱中有 SIMULINK 仿真模塊和 MATLAB 函數(shù)，形成一個運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計和仿真。因而出現(xiàn)了各種以 MATLAB 為基礎(chǔ)的工具箱，應(yīng)用于自動控制、圖像信號處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語音處理、信號分析、時序分析與建模、優(yōu)化設(shè)計等廣泛的領(lǐng)域，表現(xiàn)出了一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢。與其它計算機(jī)語言相比，具有簡潔和智能化程度高的特點，而且適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，因而用其編程和調(diào)試，可以大大提高工作的效率。此時搜捕器件，調(diào)整壓控鐘源，調(diào)整 PN 碼發(fā)生器產(chǎn)生的本地脈序列偽重復(fù)頻率和相位，以搜捕有用信號。因此，整個同步過程是包含搜捕和跟蹤兩個階段閉環(huán) 的自動控制和調(diào)整過程。也就是說，無論由于何種因素兩端的頻率和相位發(fā)生偏移，同步系統(tǒng)能加以調(diào)整，使收發(fā)信號仍然保持同步。這一階段也稱為起始同步或粗同步，也就是要把對方發(fā)來的信號與本地信號在相位之差納入同步保持范圍內(nèi)，即在 PN 碼一個時片內(nèi)。 同步系統(tǒng)的作用就是要實現(xiàn)本地產(chǎn)生的 PN 碼與接收到的信號中的 PN 碼同步，即頻率上相同，相位上一致。 3. 收發(fā)信機(jī)相對運(yùn)動引起的多普勒頻移； 4. 以及多徑傳播也會影響中心頻率的改變。但引起不確定性的因素有以下一些： 1. 收發(fā)信機(jī)的距離引起傳播的延遲產(chǎn)生的相位差 。因此，這里我們只需討論 PN 碼碼元和序列的同步。對于載頻同步來說，主要是針對相干解調(diào)的相位同步而言。 學(xué)士學(xué)位論文 21 同步系統(tǒng)是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。只有實現(xiàn)了這些同步，直擴(kuò)系統(tǒng)才能正常的工作。擴(kuò)頻通 信系統(tǒng)也不例外。 此外，有了精確的測距的定時系統(tǒng)，不難形成一個精確的定位系統(tǒng)；按照簡單的幾何關(guān)系，已知兩個點的位置 (座標(biāo) )和距離，及其在某一平面上分別與第三點的距離，也就能確定第三點的座標(biāo)位置。當(dāng)采用一個較長周期的 PN 碼序列作為發(fā)射信號、用它于目的地反射回來或轉(zhuǎn)發(fā)回來的 PN 碼序列的相 位進(jìn)行比較，即比較兩個碼序列相差的時片數(shù)，就可以看出其時間差，也就能換算出發(fā)射機(jī)與目的地之間的距離。如果測定了電波傳播的時間，也就測定了距離。 直擴(kuò)測距定時系統(tǒng) 直擴(kuò)系統(tǒng)的發(fā)展是從測距開始的。另外，如果采用不同時延的匹配濾波器，把多徑信號分離出來，還可以變害為利，將這些多徑信號在相位上對齊相加，起到增加接收信號能量的作用。其它有延遲到達(dá)的電波，由于相關(guān)解擴(kuò)的作用，只起到噪聲干擾的作用。不同的傳播路徑使電波在幅度上衰減不同，到達(dá)時間的延遲也不同。 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 多徑信道就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間電波傳播的路徑不止一條。 因此，直擴(kuò)碼分多址系統(tǒng)是一種噪聲受限的系統(tǒng)。解決的辦法是采用自動功率控制，自動調(diào)節(jié)各用戶的發(fā)射功率，使達(dá)到接收機(jī)時各用戶信號功率基本相等，也就是滿足接收機(jī)輸入端等功率的條件，才能正確地區(qū)分有用信號。 2. 是要注意克服“遠(yuǎn)－近”問題。同時還需要有一定的數(shù)量。 A A 解擴(kuò)后的有用信號 干擾被擴(kuò)展頻譜 有用信號 窄帶干擾 信號 2cR f if f cf cf （ a） 未解擴(kuò)的功率譜 （ b） 解擴(kuò)后的功率譜 圖 44 直擴(kuò)系統(tǒng)抗窄 帶干擾示意圖 學(xué)士學(xué)位論文 20 實現(xiàn)直擴(kuò)碼分 多址通信值得注意的問題有： 1. 是要選擇有優(yōu)良互相關(guān)特性的碼。此時相互之間干擾很小，可以當(dāng)作噪聲處理。對于其他用戶發(fā)來的別的信號，因 PN碼不同時互相關(guān)值很小，不會被解擴(kuò)出來。 具體的做法是給每一個用戶分配一個 PN 碼作為地址碼。 直擴(kuò)碼分多址通信系統(tǒng) 多址通信系統(tǒng)指的是許多用戶組成的一個通信網(wǎng)，網(wǎng)中任何兩個用戶都可以通信，而且許多對用戶同時通信時互不不擾。因此，直擴(kuò)信號可以用來進(jìn)行隱藏通信。 如果滿足直擴(kuò)信號在接收機(jī)輸入端的功率低于或與外來噪聲及接收機(jī)本身的熱噪聲功率相比擬的條件、則一般接收機(jī)發(fā)現(xiàn)不了直擴(kuò)信號的存在。直擴(kuò)信號正好具有這兩方面的優(yōu)勢，它的功率譜密度很低，單位時間內(nèi)的能量就很小，同時它的頻帶很寬。 直擴(kuò)信號的抗截獲性 截獲敵方信號的目的在于： 1. 發(fā)現(xiàn)敵方信號的存在， 2. 確定敵方信號的頻率， 3. 確定敵方發(fā)射機(jī)的方向。對干擾來說，相關(guān)器起到擴(kuò)解擴(kuò)后的有用信號信息帶寬 B A有用信號 干擾電平 白限熱噪聲電平 cR cR 功率頻譜 干擾信號 cf f cR f 圖 43 直擴(kuò)系統(tǒng)抗寬帶干擾的示意圖 （ a）接收機(jī)輸入的信號及干擾的功率譜 （ b）相關(guān)器輸出的信號及干擾的功率譜 學(xué)士學(xué)位論文 19 展頻譜的目的，功率譜密度就大大下降，其中對信號有害的干擾分量只有落入信息 帶寬部分，從而抑制了大部分干擾。 對單頻或窄帶干擾，直擴(kuò)系統(tǒng)有很強(qiáng)的抗干擾能力。相關(guān)處理前，信號頻譜是很寬的， 經(jīng)相關(guān)處理后，有用信息被解擴(kuò)，其功率譜集中于信息帶寬內(nèi)，而寬帶干擾通過相關(guān)器，其功率譜密度基本不變。 下面就來分析直擴(kuò)系統(tǒng)抗寬帶干擾和抗窄帶干擾的原理 圖 43 為直擴(kuò)系統(tǒng)抗寬帶干擾的示意圖 。 直擴(kuò)系統(tǒng)的性能 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗 干擾性 直擴(kuò)系統(tǒng)最早應(yīng)用是在軍事通信中作為很強(qiáng)抗干擾性的通信手段。 這一過程說明了直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和它是怎樣通過對信號進(jìn)行擴(kuò)頻與解擴(kuò)處理從而獲得提高輸出信噪比的好處的。然后通過中頻濾波器。對二元制的 0、 ? 而言，同號模 2 加為 0，異號模 2 加為 ? 。 信號 ??2st的相位如圖 42 中（ 7）所示。假定收端的偽碼（ PN）與發(fā)端的 PN碼相同。相關(guān)器完成相干解調(diào)和解擴(kuò)。 學(xué)士學(xué)位論文 18 接收端的工作原理： 假設(shè)發(fā)射的信號經(jīng)過信道傳輸，不出現(xiàn)差錯，經(jīng)過接收機(jī)前端電路（包括輸入電路、高頻放大器等），輸出仍為 ??1st 。這里，當(dāng) c（ t）為一碼時，已調(diào)波與載波取反相；而當(dāng) c（ t）為 0 碼時，取 同相。對于 PSK 來說，主要是看清楚已調(diào)波與調(diào)制信號之間的相位關(guān)系。 通常載波頻率較高，或者說載波周期 cT 較小，它遠(yuǎn)小于偽碼的周期 pT ，即滿足 cT pT 。這里假定平衡調(diào)制器是理想對稱 ，碼序列取 + ? 1 的概率相同，即調(diào)制信號無直流分量，這樣平衡調(diào)制器輸出的已調(diào)波中，無載波分量。即 ? ? ? ?11c oss t c t A t?? （ 4— 11） 式中， ? ? 1011ct ????????????? ? ? ?? ?? ?? ???? 當(dāng) 二 進(jìn) 制 序 列 為 碼當(dāng) 二 進(jìn) 制 序 列 為 碼 （ 4— 12） 因此，經(jīng)過擴(kuò)頻 和相位調(diào)制后的信號 ??1st為 ? ? ? ? 1111c osc osc osAts t Ac t tAt??????????? ????? ??? （ 4— 13） 由上面討論可知，經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制信號 c（ t）可看作只取 ? 1 的二進(jìn)制波形，然后對載頻進(jìn)行調(diào)制，這里是采用調(diào)相（ BPSK）。圖中采用二相相移鍵控方式。其擴(kuò)展處理增益也可用下式表示 1 0 l gbppTG T? （ 4— 10） 在 bT 一定的情況下，若偽碼速率越高，即偽碼寬度（碼片寬度） pT 越窄，則擴(kuò)頻處理增益越大。由圖可見，當(dāng)信碼 m（ t）為 0 時， c（ t）與 p（ t）相同；而當(dāng)信碼 m（ t）為 1 時，則 c（ t）為 p（ t）取反既是。模 2 加法器的運(yùn)算規(guī)則可用下式表示 ? ? ? ? ? ?c t m t p t?? （ 4— 9） 當(dāng) m（ t）與 p（ t）符號相同時， c（ t）為 0；而當(dāng) m（ t）與 p（ t）不同時，則為 1。偽碼的波形如圖 42 中的第（ 2）個波形，其碼元寬度為pT，且取 bT =16pT。圖 41示出了直擴(kuò)通信系統(tǒng)的原理方框圖 學(xué)士學(xué)位論文 16 0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 3） ? ? ? ? ? ?c t m t p t?? 000000 ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 4）載波 0 0 0 0 0 0? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 （ 1）信碼 m（ t） （ 2）偽碼 p（ t） （ 5） PSK 已調(diào)波 ??1st （ 7） ??2st相位 （ 6） ??1st相位 （ 9）解調(diào)輸出 （ 8）中頻調(diào)相 圖 42 直擴(kuò)通信系統(tǒng)的主要相位或波形 圖 41 直擴(kuò)通信系統(tǒng)的組成框圖 信息 信碼 m(t) BPSK 調(diào)制 載波 PN 碼 擴(kuò)頻解調(diào) 本地 PN 碼