CDMAmud.rar_CDMA多用户检测_MMSE多用户_mmse_omd_多用户检测

第四章 仿真环境介绍及模型的建立

4.1 MATLAB & Simulink 简介

MATLAB 软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，

广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财

经研究和高等教育等领域，被誉为“巨人肩膀上的工具”。研发人员借助 MATLAB

软件能迅速测试设计构想，综合评测系统性能，快速设计更好方案来确保更高技

术要求。同时，MATLAB 也是国家教委重点提倡的一种计算工具。综合起来，

MATLAB 有编程效率高、使用方便、扩充能力强、语句简单，内涵丰富、高效方

便的矩阵和数组运算、方便的绘图功能等特点。

过程中，难以采用模块化方法，从而降低了仿真程序的可读性和可扩展性。

Simulink 是 MATLAB 提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具

包。Simulink 提供了专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿

真结果。同时，通过 Simulink 的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存

到工作区或文件中，供用户在仿真结束之后对数据进行分析和处理。另外，Simulink

把具有特定功能的代码组织成模块的方式，并且这些模块可以组织成具有等级结

构的子系统，因此具有内在的模块化设计要求。基于上述优点，Simulink 称为一

种通用的仿真建模工具，广泛应用于通信仿真、数字信号处理、

模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。

根据输出信号与输入信号的关系，Simulink 提供 3 种类型的模块：连续模块、

如果一个仿真模型中只包含离散模块，这时候 Simulink 采用固定步长方式进行仿

真（即每个一定的间隔计算一次输出信号）。当所有的离散模块都有相同的抽样间

隔时，Simulink 只需要按照这个间隔实施仿真；否则，Simulink 采用多速率方式

进行仿真。多速率仿真模式的一种方案是选取一个最大可用间隔，使之适用于所

有的离散模块。这个间隔一般是各个离散模块抽样间隔的最大公约数。对于可变

步长方式，多速率仿真模式按照各个模块的抽样间隔列出系统可能的仿真时刻，

在仿真时刻到来的时候只对相应的离散模块实施仿真，从而在一定程度上提高了

仿真的效率。

如果仿真模型中包含了连续模块，Simulink 将采用连续方式对模块进行仿真。

如果模块中既包含了连续模块，又包含了离散模块，Simulink 采用两种仿真步长

与 Simulink 的接口，因此难以与 Simulink 其他模块一起使用。S-函数则提供了

函数代码与 Simulink 之间的接口，使得用户编写的代码既能够像 Simulink 模型库

中的模块那样具有统一的仿真接口，同时能够实现各种灵活的控制和计算功能。

从这个意义上说，S-函数是对 Simulink 模块库功能的扩展。S-函数的代码既可以

用 MATLAB 语言编写，也可以用其他通用的编程语言（如 C、C++、Ada 或 Fortran

等 ） 编 写 ， 后 者 具 有 更 强 的 控 制 能 力 ， 它 们 被 编 译 成 MEX （ MATLAB

EXecutable）文件，并且在仿真过程中动态装载。

4.2 仿真模型的建立

本文利用 Simulink 平台，模拟了一个小区内十个用户的码元发送，扩频，接

收，解扩，判决的 CDMA 通信基本过程，仿真基本流程如图 4-1 所示：

一个仿真步长(1 秒)内完成了一个信息码元的恢复，若要发送 5000 个码元，仿真

时间设置为 5000 秒即可，这是传统单用户检测的情况。对于线性解相关多用户检

测和最小均方误差多用户检测，只需在传统单用户检测输出的基础上乘以相应算

法的线性算子即可，如线性解相关多用户检测的线性算子

差多用户检测的线性算子

。最后，分别计算这三种检测方法

的误码率，比较它们的性能。

下面详细介绍一下仿真模型中各个主要的模块：

机±1 序列，在 S-函数的主程序中调用 mdlInitializeSizes 例程进行初始化，设

sizes.NumContStates=0;sizes.NumDiscStates=0;sizes.NumOutputs=1;sizes.NumInputs

=0;sizes.DirFeedthrough=0;sizes.NumSampleTimes=1;x0=[];ts=[1 0];调用 mdlOutputs

例程进行输出，sys=2*randint-1 即可生成随机±1 序列。紧跟在用户信号生成模块

之后，是一个 gain 模块，设置相应的增益参数即可对各个用户的功率进行控制。

(2) m 序列发生器模块

运用 Embedded MATLAB Function block 编写了一个 m 序列发生器模块，模块

有一个输入，一个输出，输入为对应的 5 级左移移位寄存器的反馈系数,输出为一

个 P=31 的 m 序列。

(3)信号合路用了一个 Add 模块，加入一个 Random Number 模块，生成均值是 0，

(a)解相关检测器线性算子