【正文】 移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。 （ 4） 電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。例如， 20xx 年我國的移動(dòng)電話用戶首次超過了固定電話用戶。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的 方向發(fā)展。到那時(shí)人們的生活將越來越離不開通信。但是要做到這些比并不容易。現(xiàn)代移動(dòng)通信的主要標(biāo)志就是通信技術(shù)和 計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的融合。 通信技術(shù)融入計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)后發(fā)生了革命性的變化，是未來信息社會(huì)的支柱。這要求我們除**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 3 了掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)之外，還應(yīng)具有更廣的知識(shí)面和強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)，能夠掌握工程技術(shù)領(lǐng)域的新成就，了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向 。為使數(shù)字信號(hào)能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號(hào)調(diào)制相類似。因數(shù)字信號(hào)對(duì)載波參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號(hào)的離散值對(duì)載波進(jìn)行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱為幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）。因此，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進(jìn)通 信的快速發(fā)展。如何快速有效地構(gòu)建系統(tǒng)并進(jìn)行仿真，已經(jīng)成為各領(lǐng)域工程師急需解決的核心問題。 近幾年，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域， Simulink 已成為在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域建模和仿真 重要工具。 Simulink適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu) 和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和 數(shù)字信號(hào)處理 的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì) ， 它的 直接 魅力在于強(qiáng)大的功能和簡(jiǎn)便的 操作。在 Simulink環(huán)境中，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直 觀地 畫 出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。用 Simulink 創(chuàng)建 的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過 Simulink 的菜單或 MATLAB的命令窗口鍵入命令來對(duì)它進(jìn)行仿真。采用 SCOPE 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時(shí)，就可觀看到仿真結(jié)果。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。展望未來，通信技術(shù)正 在向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個(gè)人化方向迅速發(fā)展，各種新的電信業(yè)務(wù)也應(yīng)運(yùn)而生，正沿著信息服務(wù)多種領(lǐng)域廣泛延伸。采用計(jì)算機(jī)仿真的方法可以在很大程度上克服沒有儀器設(shè)備所帶來的問題。另外，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)協(xié)議的性能研究中，直接試驗(yàn)幾乎是不可能的，在這種情況下只能通過仿真數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)所選用的對(duì)象，以驗(yàn)證有關(guān)的假設(shè)。 設(shè)計(jì)目標(biāo)：了解工程設(shè)計(jì)的一般過程，學(xué)會(huì)資料檢索方法、綜合所學(xué)知識(shí)完成課題設(shè)計(jì)。 本課題 研究基于 MATLAB 中 SIMULINK 的 DPCM 通信系統(tǒng)，深刻理解模擬信號(hào)數(shù)字化的過程，學(xué)習(xí)研究 PSK系統(tǒng)的原理，并借助 MATLAB仿真工具，利用 Simulink模塊搭建仿真框圖，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的仿真。志在通過此次設(shè)計(jì)掌握 MATLAB的通信仿真方法，深入研究 DPSK 系統(tǒng)，達(dá)到探索研究的目的。由于計(jì)算機(jī)仿真具有精度高，通用性強(qiáng)，重復(fù)性好，建模迅速以及成本低廉等許多 優(yōu)點(diǎn)，尤其是近年來發(fā)展了以 MATLAB/Simulink 為代表的多種科學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真語言，使用起來比利用傳統(tǒng)的 C/C++語言進(jìn)行仿真方便快捷得多 。該課題就是以 MATLAB/Simulink 為仿真語言來進(jìn)行系統(tǒng)仿真試驗(yàn)的。 當(dāng)在實(shí)際電子通信系統(tǒng)中進(jìn)行試驗(yàn)研究比較困難或者根本無法 實(shí)現(xiàn)時(shí)，仿真技術(shù)就成為必然的選擇。又如，在對(duì)新一代通信體制進(jìn)行性能分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際系統(tǒng)根本不存在，因此必須采用仿真手段。無記憶系統(tǒng)又稱為靜態(tài)系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)描述的一般形式是代數(shù)方程、邏輯表達(dá)式等。 狀態(tài)方程的數(shù)值求解是 Simulink 系統(tǒng)仿真工作的基礎(chǔ)。采用差分方程形式描述的系統(tǒng)稱為時(shí)間離散系統(tǒng)。 本質(zhì)上，只要能夠構(gòu)造出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型， MATLAB/Simulink 就可以對(duì)任意系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。 計(jì)算機(jī)仿真的一般步驟有以下幾個(gè)方面。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該有一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說明。 （ 2） 仿真系統(tǒng)分析 。 （ 3） 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過程，即建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。 （ 4） 數(shù)據(jù)收集 。 （ 5） 根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模 型 。確定計(jì)算機(jī)仿真模型就是根據(jù)數(shù)學(xué)模型和收集的數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等。 （ 6） 仿真模型驗(yàn)證 。由于計(jì)算機(jī)仿真模型是由程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)學(xué)模型，編制程序的錯(cuò)誤、求解問題方法選擇不當(dāng)均會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果偏離真實(shí)值。MATLAB/Simulink 提供了非常穩(wěn)定的數(shù)值計(jì)算函數(shù)，并且由于 MATLAB言更接近數(shù)學(xué)語言表達(dá)，使得在程序調(diào)試、查錯(cuò)排錯(cuò)上的花費(fèi)大大減少，使得用戶可以將大量精力集中于數(shù)學(xué)建模和仿真結(jié)果分析上，而不是將時(shí)間消耗在程序**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 8 調(diào)試之中。 （ 7） 仿真模型的確認(rèn) ?？赏ㄟ^將模型與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相比較來確認(rèn)仿真模型。模型驗(yàn)證和確認(rèn)對(duì)于系統(tǒng)仿真結(jié)果的有效性是至關(guān)重要的。此時(shí)可以驗(yàn)證建模與仿真的結(jié)論與實(shí)際的測(cè)量結(jié)果的差異，對(duì)仿真模型進(jìn)行分析和評(píng)估。根據(jù)美國西北大學(xué) Hoover 教授的調(diào)查，在有關(guān)仿真的論文中，提到模型驗(yàn)證和確認(rèn)的文獻(xiàn)數(shù)目 不足 30％，而絕大部分論文根本沒有提及模型驗(yàn)證和確認(rèn)的問題。 仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是確定仿真試驗(yàn)方案，包括：系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)仿真時(shí)間設(shè)計(jì)，仿真運(yùn)行次數(shù)設(shè)計(jì)，以及仿真系統(tǒng)的其他參數(shù)設(shè)計(jì)等。 根據(jù)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算，并在執(zhí)行計(jì)算的過程中了解仿真模型對(duì)于各種不同輸入信號(hào)以及不同參數(shù)和仿真機(jī)制下的輸出，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行情況。 對(duì)仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其目的是從運(yùn)行階段所 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，對(duì)仿真系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià)，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。在 MATLAB/Simulink中提供了非常方便的數(shù)據(jù)分析函數(shù)和顯示工具，如：作圖，示波器，頻譜分析儀，動(dòng)畫，統(tǒng)計(jì)工具箱中的各種統(tǒng)計(jì)分析函數(shù)，數(shù)據(jù)插值等等。對(duì)于具有任何一門高級(jí)語言基礎(chǔ)的讀者來說，學(xué)習(xí) MATLAB 十分容易。這并不是因?yàn)?MATLAB語言復(fù)雜難懂，而是實(shí)際問題的求解往往更多的是需要使用者具備數(shù)學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)?？梢哉f，應(yīng)用 MATLAB 這一數(shù)學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真的強(qiáng)大工具，可以使科學(xué)研究的效率得以成百倍的提高。在科研部門， MATLAB 更是極為廣泛地得到應(yīng)用，成為全球科學(xué)家和工程師進(jìn)行學(xué)術(shù)交流首選的共同語言。 與其它高級(jí)語言相比較， MATLAB 具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)： (1) MATLAB 是一種跨平臺(tái)的數(shù)學(xué)語言。 MATLAB 程序不依賴于計(jì)算機(jī)類型和操作系統(tǒng)類型。 MATLAB 平臺(tái)本身是用 C語言寫成的，其中匯集了當(dāng)前最新的數(shù)學(xué)算法庫，是許多專業(yè)數(shù)學(xué)家和工程學(xué)者多年的勞動(dòng)結(jié)晶。這使得 MATLAB 成為了進(jìn)行科學(xué)研究和數(shù)值計(jì)算的首選語言。 MATLAB 以復(fù)數(shù)矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，其基本編程單位是矩陣，使得編程簡(jiǎn)單，而功能極為強(qiáng)大。而且， MATLAB 中的數(shù)值算法是經(jīng)過千錘百煉的，比用戶自己編程實(shí)現(xiàn)的算法的可信度和可靠性都大為提高。 MATLAB 中數(shù)據(jù)是以雙精度存儲(chǔ)的，一個(gè)實(shí)數(shù)采用 8 字節(jié)存儲(chǔ)，而一個(gè)復(fù)數(shù)則采用 16 字節(jié)存儲(chǔ)。與其它語言相比， MATLAB 對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存、硬盤空間的要求也是比較高的。利用 MATLAB 的繪圖功能，可以輕易地獲得高質(zhì)量的 (印刷級(jí) )曲線圖。這也是 MATLAB 廣為流行的重要原因之一。隨著版本的提高，這種能力還會(huì)不斷加強(qiáng)，使得人們利用計(jì)算機(jī)和實(shí)際硬件相連接的半實(shí)物仿真的夢(mèng)想得以輕易實(shí)現(xiàn)。 (8)MATLAB 的程序執(zhí)行效率比其它語言低。事實(shí)上， MATLAB自帶的許多內(nèi) 部函數(shù)均是用 C語言編寫并編譯的，因此利用 MATLAB 內(nèi)部函數(shù)的程序部分運(yùn)行速度并不比其它語言中相應(yīng)函數(shù)低。 1984 年由 Little、 Moler、Steve Bangert 合作成立了的 MathWorks 公司正式把 MATLAB 推向市場(chǎng)。 MATLAB 產(chǎn)品族可以 應(yīng)用于 數(shù)值分析 、 數(shù)值和符號(hào)計(jì)算 、 工程與科學(xué)繪圖 、 控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 、 數(shù)字圖像處理 技術(shù) 、 數(shù)字信號(hào)處理 技術(shù) 、 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 、 財(cái)務(wù)與金融工程 等領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。在MATLAB/Simulink 下，從數(shù)學(xué)模型到計(jì)算機(jī)仿真模型的轉(zhuǎn)換非常容易。其特點(diǎn)是靈活性好，數(shù)學(xué)關(guān)系顯式地表達(dá)在程序語句之中，但是仿 真的直觀性方面稍顯欠缺，通常在仿真計(jì)算完畢之后才能看到結(jié)果。 （ 2） Simulink 方法：可以根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)方框圖，通過所見即所得的方式連接模塊，然后選擇求解方式和精度，運(yùn)行仿真。 Simulink 仿真實(shí)現(xiàn)的方法是基于時(shí)間流的仿真方法。事實(shí)上， 所有 Simulink 的模塊以及系統(tǒng)構(gòu)建、仿真參數(shù)、仿真求解算法等均可通過編程語句實(shí)現(xiàn)。實(shí)際中，對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，如整個(gè)通信接收機(jī)的仿真，往往采取 Simulink 結(jié)合 M 文件編程的方法。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。同時(shí)有大量的 第三方軟件 和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。 Simulink 有如下特點(diǎn) ： （ 1） 豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫 。 （ 3） 以設(shè)計(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理 。 （ 5） 提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 。 （ 7） 使用定步長或變步長運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯 C 代碼的形式來運(yùn)行模型 。 （ 9） 可訪問 MATLAB 從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù) 。 Simulink 建模和仿真 Simulink 可以對(duì)實(shí)際的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模，仿真并實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)輸出的變化。 創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的要素 ： 用戶可以用 Simulink 軟件包建模、仿真和分析模型 輸出隨時(shí)間而改變的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)通常是指動(dòng)態(tài)系統(tǒng)：利用 Simulink，用戶可以搭建很多領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，包括電子電路、減振器、剎車系統(tǒng)和許多其他的電子、機(jī)械和熱力學(xué)系統(tǒng)。首先，利用 Simulink 的模型編輯器創(chuàng)建被仿真系統(tǒng)的模型方塊圖，系統(tǒng)模型描述了系統(tǒng)中輸入、輸出、狀態(tài)和時(shí)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，然后使用 Simulink 根據(jù)用戶輸入的模型信息在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)仿真動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。 （ 1） 方塊圖 Simulink 方塊圖是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖形化描述， 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是由一組方程來表示的，而由方塊圖模型所描述的數(shù)學(xué)方程就是眾所周知的代數(shù)方程、微分方程和 (或 )差分方程。每個(gè)模塊本身就定義了一個(gè)基本的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，而方塊圖中每個(gè)基本動(dòng)態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系就是通過模塊之間相互連接的線來說明的，方塊圖中的所有模塊和連線就描述了整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。非虛擬模塊是基本系統(tǒng)，虛擬模塊則是為了模型方塊圖組織結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化而建立的，它在模型方塊圖所描述的系統(tǒng)方程定義中不起任何作用、如Bus Creator 模塊和 Bus Selector 模塊就是虛擬模塊，它們的作用只是把信號(hào)“ 捆綁 ” 在一起用來簡(jiǎn)化方塊圖，而且也增加了模型的可讀性。 2） 信號(hào)表示的是整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的量值，在方塊圖的起始時(shí)刻到終止時(shí)刻之間每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上都定義了信號(hào)。方程定義中的所有值稱為參數(shù)，也就是方程中的系 （ 2） 系統(tǒng)函數(shù) 每個(gè) Simulink 模塊的類型都是與一組系統(tǒng)函數(shù)相關(guān)聯(lián)的，系統(tǒng)函數(shù)指定了模塊的輸入、狀態(tài)和輸出之間的時(shí)間關(guān)系，這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)包括： 輸出函數(shù) ：它表示的是系統(tǒng)輸出、輸入、狀態(tài)和時(shí)間的關(guān)系。 微分函數(shù) ：它表示的是系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)對(duì)時(shí)間的微分、模塊當(dāng)前狀態(tài)值和輸入之間的關(guān)系。 （ 3） 狀態(tài) Simulink 模塊可能包含有狀態(tài)，狀態(tài) (state)是確定模塊輸出的變量，它的當(dāng)前值是模塊狀態(tài)和（或）前一時(shí)刻輸入值的函數(shù)，含有狀態(tài)的模塊必須存儲(chǔ)前一時(shí)刻的狀態(tài)值，用以計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)值，因此說，狀態(tài)是可以保持的。 模塊的輸出是模塊輸入、狀態(tài)和 時(shí)間的函數(shù)，描述模塊輸出對(duì)輸入、狀態(tài)和時(shí)間的特定函數(shù)取決于模塊的類型。連續(xù)狀態(tài)是連續(xù)變化的，如汽車的位置和速度；離散狀態(tài)是連續(xù)狀**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 15 態(tài)的近似，這些狀態(tài)在有限的時(shí)間間隔 (周期性或非周期性 )內(nèi)進(jìn)行更新 (重新計(jì)算 )，例如，在數(shù)字里程表中顯示的汽車位置就是離散狀態(tài)，這些位置在每秒內(nèi)進(jìn)行更新，如果離散狀態(tài)時(shí)間間隔趨近于零，那么離散狀態(tài)也相當(dāng)于連續(xù)狀態(tài)。 模型中狀態(tài)的總數(shù)是模型中所有模塊