基于matlabsimulink的模拟通信系统的仿真课程设计(编辑修改稿)

基于matlabsimulink的模拟通信系统的仿真课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

行情况。 通信系统仿真的基本步骤如下： （ 1）建立数学模型：根据通信系统的基本原理，将整个系统简化到有源系统，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分之间的关系，画出系统流陕西理工学院通信原理课程设计 4 程框图模型。 （ 2）仿真系统：根据建立的模型从 SIMULINK通信模型库（ MATLAB 所提供的Communication Toolbox Simulink Block Library）的各个子库中将所需要的单元功能模块拷贝到 Untitled窗口，按系统流程框图模型连接，组建要仿真的通信系统模型。 （ 3）设置、调整参数： 参数设置包括运行系统参数设置（如系统运行时间。 采样速率等）和功能模块运行参数设置（如正弦信号的频率、幅度、初相；低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等）。 （ 4）设置观察窗口，分析仿真数据和波形：在系统模型的关键点处设置观测输出模块，用于观测仿真系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。 （ 5）生成新的模块：对于 Communication Toolbox中没有的功能模块，可以根据以掌握的技术生成所需新的子模块，以便随时调用。 课 设的主要内容 本人在进行通信系统仿真时的主要内容，简单介绍如下： 首先，学习相关的基础知识，如通信系统各部分的组成，各部分的作用，理论上不同信号在通过系统每个部分后该发生的变化，以及 Simulink 建模和仿真原理，以及它的使用，必须清晰 丰富的模块组 的功能和应用； 其次，做出通信系统的基本模型，分为模拟的和数字的，并且用 Simulink 来实现通信系统中各个部分的仿真，调制部分，解调部分等等，并且整合到一起，设置不同的参数，观察示波器的波形图； 最后，根据设置的不同的参数来进行仿真结果的分析，不同的参数不同的波形图，并且对模拟通信系统和数字通信系统都做出分析比较。 陕西理工学院通信原理课程设计 5 2. SIMULINK 与通信系统仿真 SIMULINK 和其模块简介 近几年，在学术界和工业领域， Simulink 已成为在动态系统领域建模和仿真方面分， Simulink 具有相对独立的功能和使用方法。 确切的说，它是一个用来对动态系统进行建模、应用最广泛的软件包之一。 它的魅力在于强大的功能和简便的饿操作。 作为 MATLAB 的重要组成部仿真和分析的软件包。 它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。 在 Simulink 环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地 画 出系统模型，然后直接进行仿真。 它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。 它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。 Simulink 包含有 SINKS（输出方式）、 SOURCE（输入源）、 LINEAR（线性环节）、NONLINEAR（非线性环节）、 CONNECTIONS（连接与接口）和 EXTRA（其他环节）子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模，用户也可以定制和创建用户自己的模块。 用 Simulink 创建的模型可以具有递阶 结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。 用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。 在定义完一个模型后，用户可以通过 Simulink 的菜单或 MATLAB 的命令窗口键入命令来对它进行仿真。 菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。 采用 SCOPE模块和其他的画图模块，在仿真进行的同时，就可观看到仿真结果。 除此之外，用户还可以在改变参数后来迅速观看 系统中发生的变化情况。 仿真的结果还可以存放到 MATLAB 的工作空间里做事后处理。 模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具、MATLAB 的许多工具及 MATLAB 的应用工具箱。 由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。 通信系统仿真的研究方法和技术路线 通信系统仿真的研究方法 研究方法 如下三种，做简单的介绍： 陕西理工学院通信原理课程设计 6 ：对动态系统仿真就是利用计算机对所得出的状态方程进行数值求解的过程，通信系统则是 以时间为自变量，所以相应的状态方程中的状态变量，输入输 出变量也都是时间的函数； ：是一种基于随机试验和统计计算的数值方法，也成为计算机随机模拟法 ； ：在随机变量的条件下的微分方程数值求解问题，同时使用了基于数值计算的状态方程求解和基于统计计算的 Monte Carlo 方法。 通信系统仿真的技术路线 了解通信系统的概念，在此基础上建立系统的模型，并且根据概念模型与 MATLA中 SIMULINK 的相应的模块进行系统各组成部分的仿真，再统一调制和解调的过程，实现整个系统的仿真 ，当然，分为模拟通信系统和数字通信系统两种不同的基本模型分别实现和分析。 在 SIMULINK 通信系统仿真模型库中， MATLAB 提供的图形界面仿真工具 Simulink 由一系列模型库组成 ,包括 Sources(信源模块 )， Sinks(显示模块 )，Discrete(离散系统模块 )， Linear(线性环节 )， Nonlinear(非线性环节 )，Connections(连接 )， Blocksetsamp。 Toolboxes(其他环节 )， 了解其中模块库子模块的作用，并且分类此次仿真中需要用到的常用模块，根据原理来进行仿真建模。 整个通信系统的流程图被概括为：信号的产生与输出、编码与解码、调制与解调。 多址接入方式、滤波器以及传输介质的模型。 每个框图都由一个子仿真模型库构成。 在通信系统中，一般情况下，传输和接受所采用的技术是相互对应的，因此，可以将发射与接收部分中各个子仿真模型库进行相应的归类。 最后连接出框图，设置各个元件的参数，就能在 SCOPE 中观察输出。 再进行不同系统的分析总结和比较等等。 陕西理工学院通信原理课程设计 7 3. 现代 通信系统 的介绍 通信系统的一般模型 通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。 消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例 如，语音、文字、数据、图形和图象等都是消息(Message)。 消息有模拟消息（如语音、图象等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。 所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。 所以，信号（ Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。 通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息 (Information)。 消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总 和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿 (受信者 ) ，它的一般模型如图 31。 图 31 通信系统一般模型 模拟通信系统模型和数字通信系统模型 模拟通信系统模型 在模拟通信系统中， 信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。 信源输出的信号称为基带信号。 所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。 根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。 发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。 变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数陕西理工学院通信原理课程设计 8 字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。 信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。 图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反 ，即进行解调、译码、解码等。 它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。 信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。 如图 32 所示： 图 32 模拟通信系统一般模型 数字通信系统模型 在数字通信系统中， 信源，信道，调制器，解调器，收信者和模拟的一样，加密器，编码器看名字就能猜出功能了吧，需要说明的是，图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环 节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。 但在一个系统中，如果发端有调制 /。