Simulink在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)仿真中的應(yīng)用

摘 要：在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，整個(gè)教學(xué)過程存在一定的缺陷，而通過引入Simulink仿真軟件，能夠有效指導(dǎo)和輔助通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高移動(dòng)通信課程的教學(xué)效果，是一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的新途徑。本文將先對(duì)Simulink仿真軟件的概念和特點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹，再通過具體的實(shí)例來分析實(shí)驗(yàn)的操作過程。

關(guān)鍵詞：Simulink；移動(dòng)通信；實(shí)驗(yàn)仿真

移動(dòng)通信課程是通信技術(shù)、電子信息等專業(yè)的一門重要課程，它是學(xué)生學(xué)習(xí)和理解通信技術(shù)的重要專業(yè)課程。但是移動(dòng)通信課程中的概念比較抽象，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其中包含的數(shù)學(xué)計(jì)算量也比較龐大，學(xué)生直接進(jìn)行學(xué)習(xí)的效率并不是很高。所以該課程配有相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課來提高教學(xué)效率，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上通過自己動(dòng)手操作，可以加深課堂知識(shí)的理解。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較昂貴，很多學(xué)校只能提供少量的簡單設(shè)備給學(xué)生使用。為了降低實(shí)驗(yàn)成本，讓所有的學(xué)生都有條件去親身操作實(shí)驗(yàn)，可以將Simulink仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中。為了讓大家更了解仿真實(shí)驗(yàn)的過程，本文將先對(duì)Simulink仿真軟件的概念和特點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹，再通過具體的實(shí)例來分析實(shí)驗(yàn)的操作過程。

1 Simulink仿真軟件概述

總的來說，Simulink軟件的主要作用就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，它可以對(duì)各種各樣的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，包括線性的或非線性的系統(tǒng)，還有各種數(shù)字的信號(hào)處理。Simulink軟件在仿真的過程中具有很多種功能，因?yàn)樵撥浖邪鞣N各樣的模塊，這些特定的模塊可以實(shí)現(xiàn)特定的功能。

目前，有些仿真軟件在仿真建模的過程中，是通過編程來實(shí)現(xiàn)的，這就增加了整個(gè)仿真過程的難度，不利于實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)入門的門檻也比較高。而Simulink仿真軟件的建模工作摒棄了編程內(nèi)容，采用模型的直接構(gòu)造，這就提高了整個(gè)建模仿真的效率。Simulink的各個(gè)模塊都是透明的，用戶在使用的時(shí)候不需要知道模塊內(nèi)部的構(gòu)造、模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等細(xì)節(jié)問題，只需要了解每個(gè)模塊的功能以及模塊的輸入、輸出功能，按照實(shí)驗(yàn)的需求來進(jìn)行模塊等項(xiàng)目的選擇。Simulink根據(jù)各種模塊的不同，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。顯示輸出信號(hào)的模塊可以讓實(shí)驗(yàn)者在仿真過程中隨時(shí)觀察仿真結(jié)果的變化，讓整個(gè)仿真過程更加可視化和透明化；存儲(chǔ)模塊能夠以多種形式對(duì)仿真的數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行保存，便于實(shí)驗(yàn)者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；專業(yè)仿真模塊能夠針對(duì)移動(dòng)通信工程的專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行最有效的仿真。除了上述的多種模塊之外，Simulink仿真軟件還能按照實(shí)驗(yàn)需求自己創(chuàng)建模塊。

上述Simulink仿真軟件的眾多特點(diǎn)也就保證了該軟件能夠得到大家的認(rèn)可，可以在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)中借助Simulink軟件來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，能夠讓學(xué)生有條件去深入到移動(dòng)通信的實(shí)驗(yàn)研究中。

2 Simulink仿真軟件在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 實(shí)驗(yàn)仿真建模

在實(shí)驗(yàn)仿真過程中，首先需要對(duì)弄清系統(tǒng)的構(gòu)造原理，根據(jù)原理來建立相應(yīng)的模型。根據(jù)直擴(kuò)通信系統(tǒng)的原理，在Simulink軟件中進(jìn)行模型的建立。該模型包含信道、調(diào)制和解調(diào)模塊、積分判決模塊，此外還有擴(kuò)頻和解擴(kuò)模塊、積分判決模塊、顯示模塊以及誤碼統(tǒng)計(jì)等眾多部分。

直擴(kuò)通信系統(tǒng)模型建立的難點(diǎn)是對(duì)各模塊的參數(shù)進(jìn)行合適的設(shè)置以及科學(xué)合理的對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。參數(shù)設(shè)置方面，比如如何選取信道的符號(hào)周期值以及最佳的信噪比，如何將擴(kuò)頻碼生成多項(xiàng)式并對(duì)初始狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，怎樣設(shè)置最佳的采樣時(shí)間等。在對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析的時(shí)候，需要考慮到信息在各個(gè)模塊進(jìn)行處理的過程中需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，所以需要在模型中加入單位延遲模塊，便于結(jié)果的分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果分析

在系統(tǒng)模型建立好之后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)系統(tǒng)的一些參數(shù)進(jìn)行初步取值，取值完畢后便可以開始仿真工作，同時(shí)觀察和分析仿真的結(jié)果。在仿真實(shí)驗(yàn)的過程中，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的數(shù)據(jù)波形，我們可以借助示波器進(jìn)行觀察。

在參數(shù)取值方面，初步取值時(shí)可以取值如下：采樣時(shí)間取為1，采樣周期設(shè)為六十分之一，仿真時(shí)間設(shè)為10000，仿真的誤碼率和信噪比可以取值為0。當(dāng)定好初步的參數(shù)數(shù)值后，便可以開始仿真實(shí)驗(yàn)并觀察仿真結(jié)果。

通過對(duì)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行改變，可以分析在不同參數(shù)值的情況下系統(tǒng)性能的好壞。比如改變擴(kuò)頻增益，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的誤碼率隨著擴(kuò)頻增益的增加而在不斷的降低，這就說明擴(kuò)頻增益與系統(tǒng)的抗噪聲能力有關(guān)，增益值越大，抗噪聲能力越強(qiáng)。改變信道的信噪比，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的誤碼率隨著信噪比的降低，在一定范圍內(nèi)會(huì)保持在一個(gè)很低的值，這就說明系統(tǒng)的抗噪聲功能強(qiáng)。該系統(tǒng)還具有多址能力，從而實(shí)現(xiàn)多址通信，但是通過實(shí)驗(yàn)也可以發(fā)現(xiàn)，在多址數(shù)量增加的同時(shí)，誤碼率也會(huì)不斷提升，所以多址能力也是有一定限度的。

3 結(jié)語

利用Simulink軟件來對(duì)移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，可以有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ酱嬖诘娜毕荩ＷC教學(xué)的質(zhì)量。本文的目的是讓大家了解Simulink仿真軟件在通信實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用。本文是先從軟件的介紹出發(fā)的，再以簡單的例子來討論仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用過程。

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[2]姚俊，馬松輝.SIMULIMK建模與仿真[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

作者簡介：鐘偉雄（1983-），男，福建省詔安縣人，福州大學(xué)2008級(jí)電子與通信工程研究生，福建師范大學(xué)協(xié)和學(xué)院教輔人員，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子技術(shù)。