基于Simulink的采样定理建模与仿真

摘要：Simulink是系统建模和仿真广泛使用的集成环境。 本文以Simulink环境为平台．建立采样系统的框图模型．对 采样定理进行仿真，得到了仿真波形．并对仿真结果进行了 。 关键词：Simulink；采样定理：建模：仿真 中图分类号：TP273文献标识码：B 文章编号：1673一l131(2008)06—031-02 引言 MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言．集 科学计算．自动控制．信号处理，神经网络和图象处理等学 科的处理能力于一体．具有极高的编程效率。Simulink是 MATLAB最重要的组件之一．它提供一个动态系统建模． 仿真和综合分析的集成环境，在该环境中．无需大量书写 程序．而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复 杂的系统。Simulink具有适应面广’结构和清晰及仿 真精细，贴近实际．效率高，灵活等优点．并基于以上优点 Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂 仿真和设计。本文以MATLAB的Simulink环境为平台．对 采样定理进行了建模与仿真．并对仿真结果做了分析。 一．采样定律的数学模型 在数字通信系统中传输模拟信号．首先要完成模／数 变换。采样是模／数变换的第一步．如何采样才能保证信号 不丢失呢7．奈奎斯特采样定理告诉我们：一个频带限制在 (o，，H)赫内的时间连续信号删．如果以T≤1／玑秒的时间间 隔对它进行等间隔采样．贝lJf(t)将被所得到的采样值完全确 定。 考察一个频带限制在(o’，H)赫内的信号M。假定将信号 fro和周期性冲激函数万，御相乘．如图In示，乘积函数便是 均匀间隔为秒的冲激序列．这些冲激的强度等于相应瞬时 if(t)的值，它示对函数，∽的采样。月弧似表示此已采样函 数，则有，(，)=f(t)Sr(f) ^电' 图I采样定理数学模型 假设，∽．万—砂和疋∞的频谱分别为尺国)．万，r训和氏( 国)。按照频率卷积定理，倒万—砂的傅里叶变换是尺∞)和万 一驯的卷积c(纠=去【F(叫+辞(叻】 Modelingandsimulationofsamplingtheorem BasedonSimulink WUSi-qing．XiongGang (PhysicsDepartment，XianningCollege) Abstract：Simulinkistheintegratedenvironmentofsystemmodelingandsimulation，whichisbeingwidespreadused．This papertakestheSimulinkenvironmentasaplatform，hasestablishedsamplingsystem'sblockdiagrammodel，Carriedonthe simulationtothesamplingtheorem，ObtainedthesimulationWaveform，analyzedthesimulationresult· Keywords：Simulink；Samplingtheorem；Modelling；Simulation． 墨粤煎堕塑[茎±竺!!!!!!的墨登室堡蔓堡皇堕墨 31 万方数据 因为4(动≮21l"艺#(co-n60,) 』 H=—∞ 2n q2i 所以 c(叫=专[F(铆+∑8(co-nto)] 』 M 由卷积关系．上式可写成 只(妫=iI∑F(w一盯纵) · 1H=—∞ 该式表明，已采样信号五似的频谱B(缈)是无穷多个间 隔为f．O。的尺∞)相叠加而成。这意味着R(功)中包含尺脚)的 全部信息。 采样过程如图2所示。 ，口'厂、 ———————叶一 fa)连续信号．，-(f)波形及绷 ．r‘．’打‘曲 (b)单位冲激序列‘∞厦频诅i，扣) (c)采样后佰号f,(t)殛舅Iili 磷盐』‘玉--W．0W．M． (d)U玎输出信号波形及频咀 图2采样过程示意图 二，建立采样定理的Simulink模型与仿真 建立采样系统的Simulink模型框图需要下列模块： Sources模块库中的SineWave模块．PulseGenerator模块 和Constant模块．分别用来产生采样信号．采样脉冲和常量 信号；CommonlyUsedBlocks模块库中Product模块、Sum 模块和Mux模块，分别用来实现信号的乘法．加法运算和多 个信号的复接；Sinks模块库中的Scope模块，用来显示仿 真过程中产生的信号的波形。 由上面的模块建立的采样系统模型如图3所示。 32I函 图3采样系统模型框图 榭覆，型董)砸蟹匦 建立好仿真模型框图后．正确设置个模块的参数。本 文对模型中各模块的主要参数设置如以下各表。 SineWave的主要参数： 参数名称 多数僵 Sine聊q正弦信号类型)Tu：mebased Amphmde(幅度) l B,as(顷向) 0 Fr叩cy(!卸／·∞)(频率)2‘pi Phase(相位) O Samplenm￡(采杵耐间) O PulseGenerator的主要参数 参数名称 参；数值 Pulsetype(脉冲信号类型)Timbased Alnphlude(m昌度)1 5 Petlod(周期) O025 Pulsewldth(脉冲频率)SO Phasedelay(相位延迟)o Constant的主要参数： 参数名称 I 多数值c嘶tvaI蝌量1—)l 【20—3．31 l Scope的主要参数 参数名称 多数值 Tzmer∞g。(时间范围) l samplmg(采样方式) 00∞5 Y-max(Y量程上限) 35 Y-nma(Y量程下限) 一3．5 接着设置仿真参数．在Simulink的仿真模型窗口．点击 Simulation菜单．选择con行gurationParameters子菜单．打 开仿真参数对话框，设置仿真参数。本文的仿真参数设置 如图4： 图4仿真参数设置 运行仿真模型，得到仿真的图形．是该仿真的最后一个 环节。在Simulink的仿真模型窗口，点击Startsimulation按 钮。得到的波形如图5所示： 例5仿真波形的示波器显示 三、仿真结果分析 仿真结果波形图中．同时显示了采样信号波形．采样脉 冲波形和采样后信号的波形。由显示的仿真(下转第23页) 鬲爵柔样怠两强孺酾真 上 万方数据 图7大数合并抗全频段干扰性能 图8软判决线性合并抗全频段 下扰性能 统的误码性能都是变坏的。可见．快速跳频系统不能采用单 纯提高分集数的办法来消除全频段干扰的影响。 四，小结 本文分析了快速跳频大数合并和软判决线性合并系统 的误码性能，数值分析结果表明采用软判决线性合并时随 着分集数L的增大系统整体的误码性能下降．系统没有增 益。采用大数合并时．在干扰因子=0．1，SJR>20dB时，随着 分集数L的提高系统误码性能下降．此时系统整体性能比 软判决线性合并好；当SJR<15dB时，存在一个最佳分集数 L=3。此时，系统的整体性能比软判决线性合并差。 分析结果表明这两种合并都不是理想的合并方 法，快速跳频系统在跳数不断提高的的同时．必须寻找更好 的合并方法．以提高系统整体的误码性能。 参考文献 【l】张邦宁，魏安全通信抗干扰技术[M】。北京：机械 工业出版社，2006．3． [2】Jhongs．LEE，Robert．H．FRENCH，Leonard．E．Miller． probilityoferranalysesofaBFSKFrequency—Hopping Systemwithdiversityunderpartial—bandjamming interference—PartI：performanceofsquare-lawlinear combingsoftdecisionreceiver．IEEETansactions0ncomm unications,v01．32，No．6dune，1984． [3】JOhnG．PrOakis(张力军译)，Digi tal communications[M]．北京：电子工业出版社，2003．1． 【4】RichardA．Poisel(陈鼎鼎译)，现代通信干扰原理与 技术[M】。北京：电子工业出版社，2005．6 【5】NaokiKuritat，1waoSasaseandShinsakuMori． SuppressionofNarrowBandInterferenceinFFHSystems byHardLimitedCombiningReceiverUsingTransversal Filters．IEEE1992． 【6】KahC．Teh，KwokH．LiandAlexC．Kot，Performance analysisofanFFH／BFSKLinearcombiningreceiver againstmultionejamming．IEEEcommunications，v01．2，No． 8，AUGUST1998． 【7】KahC．Teh，AlexC．KotandKwokH．Li．Error probabilitiesofanFFTbasedFFH／BFSKlinearcombining receiverwithpartialbandnoiseJammingandawgn． I EEE，2000． 作者简介 黄东平，(1981-)，男，主要研究方向为跳频通信。 (上接第32页)结果可以看出，采样后的信号保留了采样信 号的波形变化趋势．变化周期与采样信号的周期相同；采样 后信号的幅值为采样信号幅值和采样脉冲幅值的乘积。这 一显示结果与采样定理的理论结果完全一致。 参考文献 【l】孙学军．通信原理(第2版)．北京：电f工业出版 社，2007． 【2】徐明远，邵玉斌．MATLAB仿真在通信与电子工程 中的应用．西安：西安电子科技大学}l{版社，2007． 【3】唐向宏等．MATLAB及在电子信息类课程中的应 用．北京：电子工业出版社，2003． 作者简介 吴四清(1973一)．男，湖北咸宁人，硕士研究生，讲师。 研究方向为多媒体信号处理， 熊钢(1968-)，男，湖北成宁人，博士研究生，副教授。 研究方向为无线电。 一一一膏东平’妊申如／快速跳频大数合并和软判决线性合并抗部分频带羊扰性能分析和仿真 蓥函s～．23 万方数据 基于Simulink的采样定理建模与仿真 作者： 吴四清， 熊钢， WU Si-qing， Xiong Gang 作者单位： 咸宁学院物理系,咸宁·437100 刊名： 信息通信 英文刊名： INFORMOTION & COMMUNICATIONS 年，卷(期)： 2008，(6) 引用次数： 0次 参考文献(3条) 1.孙学军 通信原理 2007 2.徐明远.邵玉斌 MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用 2007 3.唐向宏 MATLAB及在电子信息类课程中的应用 2003 相似文献(0条) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_hbydjs200806010.aspx 下载时间：2010年4月22日