【正文】 在 IS95 反向信道中的應(yīng)用 ..................................................................... 49 GMSK 在 GSM 中的應(yīng)用 ....................................................................................... 50 小 結(jié) ...................................................................................................................................... 53 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 54 致 謝 ...................................................................................................................................... 55 附錄 A ...................................................................................................................................... 56湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 ： 現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求通信功能越來越強(qiáng)，性能越來越高，構(gòu)成越來越復(fù)雜；另一方面，要求通信系統(tǒng)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)縮短周期，降低成本，提高水平。 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 7 周： 撰寫開題報(bào)告。 第 3～ 5周 ： 畢業(yè)實(shí)習(xí)。 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。 基本任務(wù)： ； 、 頻帶傳輸系統(tǒng)，采用合適的信源編碼、信道編碼和數(shù)字調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效、正確的信息傳輸； 3. 仿真分析，學(xué)會(huì)觀察仿真結(jié)果，并以此來調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)或改變 2 中的所使用的各種通信技術(shù)。 可見，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。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目： 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 姓名 系 計(jì)算科學(xué)與技術(shù) 專業(yè) 通信工程 班級 0402 學(xué)號 202003040204 指導(dǎo)老師 職稱 講師 教研室主任 一、 基本任務(wù)及要求： 實(shí)際的通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對通信系統(tǒng)作出的任何改變都可能影響到整個(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)原有通信系統(tǒng)前，必須要對通信系統(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。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 。 基本要求： 掌握數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及常用技術(shù) ；熟悉仿真語言。 第 2 周 ： 閱讀資料、書籍，學(xué)習(xí)所需知識，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 16周： 畢業(yè)答辯準(zhǔn)備、畢業(yè)答辯。這樣尖銳對立的兩方面的要求，只有通過使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具才能實(shí)現(xiàn)。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)和分析過程變得相對直觀和便捷，由此也使得通信系統(tǒng)仿真技術(shù)得到了更快的發(fā)展。 從理論上對通信系統(tǒng)進(jìn)行深入細(xì)致的研究是非常必要的。 理論知識是用來指導(dǎo)具體實(shí)踐的。在仿真模型設(shè)計(jì)過程中，本文對模型設(shè)計(jì)的目的、具體的結(jié)構(gòu)組成、仿真流程以及仿真結(jié)果都給出了具體詳實(shí)的分析和說明。 關(guān)鍵詞： MATLAB； 數(shù)字通信；系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。與此同時(shí)出現(xiàn)了一系列新的技術(shù)，如 ： 用于數(shù)字信號 處理的價(jià)格不高但速度很快的硬件、光纖光學(xué)器件、集成光學(xué)設(shè)備 和單片微波集成電路，這些對通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)均有重要影響。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。與硬件實(shí)驗(yàn)相比，軟件實(shí)驗(yàn)具有如下一些優(yōu)點(diǎn)： (1) 軟件實(shí)驗(yàn)具有廣泛的適應(yīng)性和極好的靈活性。 (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)。 （ 3）硬件實(shí)驗(yàn)的精確度取決于元器件及工藝水平，軟件實(shí)驗(yàn)的精度取決于 CPU 的運(yùn)算速度或者說是程序的運(yùn)算量。 而且 近年來，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)仿真成為一種國際潮流。 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 4 第一章 MATLAB 與通信仿真 MATLAB 簡介 Matlab 軟件系列產(chǎn)品 是一套 高效強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的航空航天、汽車制造、半導(dǎo)體創(chuàng)造、電子通信、醫(yī)學(xué)研究、財(cái)經(jīng)研究和高等教育答領(lǐng)域，被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”，研發(fā)人員借助 Matlab 軟件能迅速測試設(shè)計(jì)構(gòu)想，綜 合評測系統(tǒng)性能，快速設(shè)計(jì) 出 更好 的 方案來確保更高技術(shù)的要求。綜合起來， 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。包括 Matlab 桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。而且新版本的 Matlab 提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。 （ 2） 簡單易用的程序語言 Matlab 一個(gè)高級的距陣 /陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。新版本的 MATLAB 語言是基于最為 流行的 C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與 C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是 Matlab 能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。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)用戶所需的各種計(jì)算功能。在通常情況 下，可以用它來代替底層編程語言，如 C 和 C++ 。 MATLAB 的這些函數(shù)集 合 包括從最簡單最基本的函數(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)。 （ 4） 出色的圖形處理功能 Matlab 自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù) 可視化功能，以將向量和距陣用圖形表現(xiàn)出來 ， 并且可以對圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。同時(shí)對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等， Matlab 也有相應(yīng)的功能函 數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。 （ 5） 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 Matlab 對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。目前， Matlab 已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分 析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 LMI 控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、 DSP 與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（ Toolbox）家族中有了自己的一席之地。允許用戶編寫可以和 Matlab 進(jìn)行交互的 C 或 C＋＋語言程序。 Matlab 的一個(gè)重要特色就是他有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。 （ 7） 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面） 數(shù)字通信系統(tǒng)的 MATLAB 設(shè)計(jì)與仿真 6 在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(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 性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5。通過仿真，可以降低新系統(tǒng)失敗的可能性，消除系統(tǒng)中潛在的瓶頸，防止對系統(tǒng)中某些功能部件造成過量的負(fù)載，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能，因此，仿真是科學(xué)研究和工程建設(shè)中不可缺少的方法。因此，在對原有的通信系統(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。 通信仿真的概念 通信仿真是衡量通 信系統(tǒng)性能的工具。在離散 事件仿真中，仿真系統(tǒng)只對離散事件做出響應(yīng)，而在連續(xù)仿真中，仿真系統(tǒng)對輸入信號產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號。雖然離散事件仿真舍棄了一些仿真細(xì)節(jié)，在有些場合顯得不夠具體，但仍然是通信仿真的主要形式。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。通過對仿真數(shù)據(jù)的分析可以得到相應(yīng)的結(jié)論，然后把這個(gè)結(jié)論應(yīng)用到對當(dāng)前通信系統(tǒng)的改造中。 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。 仿真建模 仿真建模是根據(jù)實(shí)際通信系統(tǒng)建立仿真模型的過程，它是整個(gè)通信仿真過 程中的 —個(gè)關(guān)鍵步驟，因?yàn)榉抡婺Ｐ偷?好壞 直接影響者仿真的結(jié)果以及仿真結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。簡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。 因此，仿真模型的建立需要綜合考慮其可行性和簡單性。 仿真模型一般是一個(gè)數(shù)學(xué)模型。確定性模型的輸入變量和輸出變量都有固定數(shù)值，而在隨機(jī)模型中，至少有 — 個(gè)輸入變量是隨機(jī)的。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)。例如 ，我們可以設(shè)定改造后系統(tǒng)或新系統(tǒng)在達(dá)到系統(tǒng)最大容量時(shí)的誤碼 率，或者是通信系統(tǒng)的最大呼損率，等等。同時(shí)，對于通信系統(tǒng)中的各個(gè)隨機(jī)變量，可以采集這些變量的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學(xué)工具來確定隨機(jī)變量的分布特性。最簡單的工具是采用 c 語言等編程工具直接編寫仿真程序，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)則是不夠靈活，沒有一個(gè)易于實(shí)現(xiàn) 的人機(jī)交互界面，不便于對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。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。一種簡便的驗(yàn)證方法是采用特定的已知輸入信號，這個(gè)輸入信號分別通過仿真模型和實(shí)際系統(tǒng)，產(chǎn)生兩種輸出信號。當(dāng)這兩種輸出信號差別很大時(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。很多情況下，我們在完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后就迫不及待地運(yùn)行仿真程序，待發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)時(shí)才回過頭來焦頭爛額地檢查仿真模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 仿真實(shí)驗(yàn) 仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)或一系列針對仿真模型的測試。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，仿真過程中使用的輸入數(shù)據(jù)必須具有一定的代表性，即能夠從各個(gè)角度顯著地改變仿真輸出信號的數(shù)值。性能尺度指的是能夠衡量仿真過程中系統(tǒng)性能的輸出信號的數(shù)值 (或根據(jù)輸出信號計(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)。編寫文檔是一個(gè)好習(xí)慣，它能夠幫助我們回億起仿真設(shè)計(jì)過程的一些細(xì)節(jié)。 最后，還應(yīng)該明確各個(gè)輸入信號的初始設(shè)置以及仿真系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)狀態(tài)的初姑