基于matlab的差錯控制技術仿真本科畢業論文-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。程序清單等），文科類論文正文字數不少于萬字。有圖紙應符合國家技術標準規范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。能小的允許范圍內的技術和方法。信號在物理信道中傳輸時，線路本身電器特性造成的隨。強電流磁場的變化、電源的波動等)都會造成信號的失真。(論文)的主要內容：.應用Matlab語言編制相應模塊的函數；

　　

【正文】 能需求之潮西安工業大學北方信息工程學院 畢業設計（論文） 12 流，在其卓越數值計算和圖示能力的基礎上，又率先在專業水平上開拓了其符號計算、文字處理、可視化建模和實時控制能力，開發了適合多學科、多部門要求的新一代科技應用軟件 Matlab。經過多年的國際競爭， Matlab 已經占據了數值型軟件市場的主導地位。 在 Matlab 進入市場前，國際上的許多應用軟件包都是直接以 Fortran 和 C語言等編程語言開發的。這種軟 件的缺點是使用面窄、接口簡陋、程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發展，因而很難推廣。 Matlab的出現，為各國科學家開發學科軟件提供了新的基礎。在 Matlab 問世不久的 20世紀 80 年代中期，原先控制領域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在 Matlab 上重建。 The MathWorks公司于 1992年推出了具有劃時代意義的 ， 并于 1993年推出了其微機版 , 可以配合 Microsoft Windows一起使用 ， 使之應用范圍越來越廣。 1994年推出的 ， 尤其在圖形接口設計方面更提供了新的方法。 1997年推出的 Matlab ，如單元數據、數據結構體、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。 1999年初推出的 Matlab Matlab語言的功能。 2020年 10月底推出了其全新的 (Release 12)，在核心數值算法、接口設計、外部接口、應用桌面等諸多方面有了極大的改進。雖然 Matlab語言是計算數學專家倡導并開發的，但其普及和發展離不開自動控制領域學 者的貢獻。甚至可以說， Matlab語言是自動控制領域學者和工程技術人員捧紅的，因為在 Matlab語言的發展進程中，許多有代表性的成就和控制界的要求與貢獻是分不開的。迄今為止，大多數工具箱也都是控制方面的。 Matlab軟件具有著強大的數學運算能力和方便實用的繪圖功能以及語言的高度集成性，而且它在其它科學與工程領域的應用亦是越來越廣，有著廣闊的應用前景和不可估量的潛能。子曰： “ 工欲善其事，必先利其器 ” 。在決工程方面的問題需正確效率的“善假于物”，而有一種行之有效的工具能解決在教學與研究中遇到的問題，那 么 Matlab當仁不讓的正是此“物”。 它可以幫助使用者從繁瑣、無謂的底層編程中解放出來。 M 文件 Matlab除了如前所述的在命令窗口進行的直接交互的指令操作方式外，另外一種更為重要的工作方式就是 m檔的編程工作方式 [11]。 m檔有兩種形式，一種是腳本檔 (Script File)，另一種是函數文件 (Function File)。 m文件的擴展名為\.m。 m檔可以通過任何純文本編輯器進行編輯， Matlab中也有自帶的文本編輯器，使用 edit命令即可開啟。 西安工業大學北方信息工程學院 畢業設計（論文） 13 程控流語句 任何計算機語言， 只要存在順序結構，循環結構以及分支結構，就可以完成任何程序功能。在 Matlab中也有這三種基本的程序結構。但值得注意的是，由于 Matlab語言矩陣計算功能十分強大，常常僅僅使用順序結構藉以矩陣的邏輯運算就可以完成計算任務，由于循環結構和分支結構在 Matlab語言中的運行速度相對較慢，所以在算法優化的編程中應當盡可能避免使用，而代之以矩陣運算，從而提高程序運行速度 (通常可以提高數十倍到百倍 )，簡化程序代碼，而使得程序代碼更加接近于數學上的表達。當然，矩陣編程的編程方法需要讀者更多的關于線性代數和矩陣數學的知識 和思維方式。總之， Matlab是一種非常完美易用的超高級矩陣編程語言 [12]。這里只介紹本次編程中用到的編程結構。 a. 順序結構。 在順序結構中， Matlab語句是按照書寫的前后順序來執行的。這是 Matlab最常用的程序結構，也是執行效率最高的程序結構。 b. 循環結構 for 。 for...end語句適合于循環次數確定的情況，將循環變量的初值，判別和變化放在循環開頭。利用 help for或 doc for可以獲得關于該語句的使用手冊。 for...end語句的調用形式是： for v=表 達式 語句 1。 ...... 語句 n。 End c. 條件分支結構 if。 if 分支結構的一般形式是： if 表達式 語句段 1。 else 語句段 End Simulink Simulink 簡介 Simulink 是 Matlab 最重要的組件之一，它提供一個 動態系統 建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。它 是一個用來對動態系統進行建模、仿真和分析的 Matlab 軟件包。支持連續、離散以及兩者混合的線性和非線性系西安工業大學北方信息工程學院 畢業設計（論文） 14 統，同時它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速率的仿真系統。在其下提供了豐富的仿真模塊。其主要功能是實現動態系統建模、方針與分析，可以預先對系統進行仿真分析，按仿真的最佳效果來調試及整定控制系統的參數。 Simulink 的出 現，給控制系統分析與設計帶來了福音。 Simulink 具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點 Simulink 已被廣泛應用于控制理論和 數字信號處理 的復雜仿真和設計。構架在 Simulink 基礎之上的其他產品擴展了 Simulink 多領域建模功能，也提供了用于設計、執行、驗證和確認任務的相應工具。 Simulink 與 Matlab；緊密集成，可 以直接訪問 Matlab 大量的工具來進行算法研發、仿真的分析和可視化、處理腳本的創建、建模環境的定制以及信號參數和測試數據的定義。 顧名思義，名稱表明該系統的 兩個主要功能： Simu（仿真）和 Link（連接） ，即該軟件可以利用系統提供的各種功能模塊并通過信號線連接各個模塊從而創建出所需要的控制系統模型，然后利用 Simulink 提供的功能來對系統進行仿真和分析。 Simulink 是 Matlab 中的一種可視化仿真工具，是基于 Matlab 的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿真和分析的一個 軟件包 ，被廣泛應用于 線性系統 、非線性系統、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中。 Simulink 可以用連續采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統，也就是系統中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創建動態系統模型，Simulink 提供了一 個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI)，這個創建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統的仿真結果。 Simulink 模塊庫提供了豐富的描述系統特性的典型環節，有信號源模塊庫(Source) ，接收模塊庫（ Sinks），連續系統模塊庫（ Continuous），離散系統模塊庫（ Discrete），非連續系統模塊庫（ Signal Routing），信號屬性模塊庫（ Signal Attributes），數學運算模塊庫（ Math Operations），邏輯和位操作庫（ Logic and Bit Operations）等等，此外還有一些特定學科仿真的工具箱。 Simulink 為用戶提供了一個圖形化的用戶界面（ GUI）。對于用方框圖表示的系統，通過圖形界面，利用鼠標單擊和拖拉方式，它與用微分方程和差分方程建模的傳統仿真軟件包相比，具有更直觀、更方便、更靈活的優點。不但實現了可視化的動態仿真，也實現了與 Matlab、 C 或者 Fortran 語言，甚至和硬件之間的數據傳遞，大大擴展了它的功能 [14]。 模塊 在這里我主要介紹在 本仿真工程中將會使用到的模塊。 西安工業大學北方信息工程學院 畢業設計（論文） 15 a. Mux 混路器。 將多路信號依照向量的形式混合成一路信號。例如，可以將要觀察的多路信號合并成一路，連接到示波器上顯示，這樣就可以將這些信號同時顯示出來。 b. Demux 分路器。 將混路器組成的信號依照原來的構成方法分解成多路。 c. Display 數字顯示器。 將輸入信號用數字形式顯示出來。 d. Bernoulli Binary Generator 伯努利隨機碼發生器。 伯努利二進制的發生器使用伯努利分布生成隨機二進制數，發生器會隨機的產生 0 到 1 之間的任何實數，其間設置概率 P，則剩余的概率生成（ 1P），由此以來隨機產生的實數都可以生為二進制數的 0 和 1，分別對應概率 P 和（ 1P），其中 P= 為模塊默認設置參數。 e. Binary Cyclic Encoder二進制循環碼編碼器。 用于將伯努利二進制發生器產生的碼元進行線性循環編碼以通過模擬信道。 f. Binary Symmetric Channel二進制均衡信道。 用來模擬信息傳輸的通道。在實際傳輸過程中由于各種原因而產生噪聲干擾，在這里模擬信道會自我生成固有的持續性的熱噪聲，其 中可以設置在模擬信道傳輸時的差錯概率。 g. Binary Cyclic Decoder二進制循環碼解碼器。 將通過模擬均衡信道的信號進行相關解碼。 h. Error Rate Calculation誤碼率計算器。 其運算是比較接收的數據跟輸出的數據 ， 它是一個實時流動統計 ， 以這種方式來計算其中誤碼率 。 通過對出現同位相異的碼字總數的統計作為分子 ， 分母則是通過的碼元數據元素的總數 ，其中它不考慮輸入元素之間的差異幅度。如果輸入的是位數 ， 則計算出來的是誤碼率 ， 如果輸入的是符號 ， 則計算出來的是符號差錯率。 i. Binary Linear Encoder 二進制線性編碼器。 用于將伯努利二進制發生器產生的碼元進行線性循環編碼以通過模擬信道。 其使用點陣式產生器產生一個二進位的線區段編碼。 j. Binary Linear Decoder二進制線性解碼器。 將通過模擬均衡信道的信號進行相關解碼。 k. To Workspaces 工作空間寫入器。 可以將系統的仿真結果、系統仿真時刻、系統中的狀態或指定的信號輸出到 MATLAB 的工作空間中，以便進行定量分析。該模塊可以保存任何實數或復數類型的數據到 MATLAB 工作空間。 4 基于 Matlab 差錯控制技術仿真及結果分析 16 4 基于 Matlab 差錯控制技術仿真及結果分析 線性分組碼差錯控制仿真 線性分組碼仿真步驟 在實現線性分組碼差錯控制編碼技術仿真時，其可以分為以下幾個大步驟： a. 產生二進制碼元； b. 進行線性分組編碼； c. 經過模擬信道； d. 進行譯碼； e. 進行對原碼與經過模擬信道的碼進行差錯率運算； f. 得到線性碼的信號誤碼率與信道差錯率之間的曲線圖，仿真完成并對得到了結果進行分析。 線性分組碼差錯控制仿 真系統模型 線性碼差錯控制編碼技術的仿真框圖由 信號發生器，線性編碼器，模擬信道，線性解碼器，差錯率運算器，結果顯示器這六大模塊組成，除此以外還有運算結果存儲模塊，在建模時，此模塊屬于附加模塊。下面對這七個模塊功能進行簡單介紹： 信號發生器模塊：用來產生隨機二進制碼元。 線性編碼器模塊：將產生的隨機二進制碼元進行線性分組編碼，即差錯控制編碼。 模擬信道模塊：用來模擬信號傳輸通道，為二進制均衡信道，其中生成可控噪聲干擾。 線性解碼器模塊：將經過模擬信道的信號進行相干解碼。 差錯率運算器模塊：將未進過差錯 控制編碼和經過差錯控制編碼的信號進行碼字差錯運算，經過計算得到其實時傳輸誤碼率。 運算結果存儲模塊：在數學建模中，此模塊是可以無需存在的，故此我用虛線箭頭來繪制，在 Simulink 仿真中，最終得到的仿真結果是以 Display 模塊進行數字顯示的，而為了方便觀看結果，我將最終仿真結果以曲線圖直觀的表示出來。而在此期間需要調用 M 函數，所以需要將運算結果提前存儲起來以供后用。 結果顯示器模塊：顯示仿真結果。西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文） 17 實現線性碼差錯控制編碼技術的仿真系統程圖見附錄 1。 線性分組碼仿真流程及結果分析 基于 Simulink 平臺的系統仿真的步驟（此處進行仿真步驟述說后將在“ 循環碼差錯控制仿真”中不再說明。）為： a. 建立數學模型。 根據通信系統的基本原理，將整個系統簡化到源系統，確定總的系統功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之間的關系，畫出系統流程框圖模型； b. 仿真系統。 根據建立的模型，從 Simulink 通信模型庫的各個子庫中，將所需要的單元功能模塊拷貝到 Untitled 窗口，按系統流程框圖模型連接，組建要仿真的通信系統模型； c. 設置、調整參數。 參數設置包括運行系統參數設 置（如系統運行時間、采樣速率等）和功能模塊運行參數設置； d. 運行且分析結果。 保存且運行仿真，得到仿真數據及波形