课程设计目的
学会 MATLAB/SIMULINK 的使用,掌握 MATLAB 的程序设计及SIMULINK仿真方法。
学会用 MATLAB 对贝努力信号的误码率进行分析和处理。
实现SIMULINK仿真结果与理论值的比较。
【MATLAB/SIMULINK 课程设计】
课程设计的核心目标是掌握 MATLAB 和 SIMULINK 这两个强大的工具。MATLAB 是一种高级编程语言,广泛应用于数值计算、符号计算、数据可视化以及算法开发等领域。SIMULINK 则是 MATLAB 的一个扩展,专用于系统建模、仿真和原型设计。在此次课程设计中,主要关注以下几个知识点:
1. **MATLAB 程序设计**:学习使用 MATLAB 进行程序编写,包括变量定义、条件语句、循环结构、函数调用等基本语法,以及如何利用 MATLAB 进行数学计算和数据分析。
2. **SIMULINK 仿真方法**:SIMULINK 提供了图形化的建模环境,用户可以通过拖拽模块和连接线来构建系统模型。在此过程中,学生需要了解如何创建、配置和运行仿真模型,以及如何设置仿真参数。
3. **贝努力信号与误码率分析**:贝努力信号是通信系统中常见的随机过程,其误码率(BER)是衡量通信质量的重要指标。MATLAB 可以用来模拟贝努力信道,通过计算和比较实际仿真结果与理论值,评估通信系统的性能。
在提供的代码 `bernoullimain.m` 中,可以看到以下关键步骤:
- 定义信源参数,如信源概率 `P0` 和 `P1`,以及信噪比范围 `A2_over_sigma2_dB`。
- 计算最佳判决门限 `C_opt`,这是确定接收端判断错误可能性的关键。
- 使用 `sim('bernoulli.mdl',N)` 启动 SIMULINK 仿真模型,其中 `N` 是信源序列长度,表示仿真时间。
- 通过 `err(k)=ErrorVec(1)` 记录仿真得到的误码率。
- 使用 `semilogy` 绘制仿真结果,并与理论计算的误码率曲线对比。
在 SIMULINK 仿真模型中,具体设置了以下模块:
- **Bernoulli Binary Generator**:生成遵循特定概率分布的二进制序列。
- **Relay**:根据最佳判决门限进行开关操作,模拟接收端的判决过程。
- **AWGN Channel**:添加高斯白噪声,模拟实际信道环境,其噪声方差 `sigma2` 根据信噪比范围动态设定。
- **Error Rate Calculation**:计算误码率,提供输出数据到 Workspace,并记录错误数量。
通过比较仿真结果与理论计算的误码率曲线,可以验证 SIMULINK 仿真的准确性。当信噪比 `A^2/sigma^2` 增大时,误码率降低,表明通信系统的性能改善。
设计的第二个部分涉及眼图的使用,眼图是一种直观评估数字通信系统定时和噪声影响的工具。通过眼图,可以观察系统的脉冲质量和时钟恢复的难易程度,进而评估系统的整体性能。
MATLAB/SIMULINK 课程设计旨在让学生熟练掌握这两种工具,通过实际操作加深对通信系统原理的理解,同时提高分析和解决问题的能力。