Matlab课程设计2.doc

一 课程设计目的1.熟悉帧复接/解复接器在通信系统中所处的地位及作用 2.了解时分复用的工作过程和实现细节，比如收发时钟抖动, 信号时间弥散等因素对具体时分复用的工作过程的影响。二 课程设计原理 时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。其原理图如图一所示. 图一 时分多址系统原理图三详细设计步骤1. 根据电路原理绘出电路原理仿真模型。对时分多路系统在电路原理实现层次上进行建模仿真，其电路原理仿真模型如图二所示。 图二 时分复用系统的电路原理仿真模型时分复用系统的一种实现方式是使用一个轮询的多路开关来选择对应时隙下接入的信号。多路开关在系统时钟的控制下工作，每个时钟周期对应于一个时隙，由于传输数据速率为60样值/s，因此将系统时钟设计为60Hz的矩形脉冲。通过一个循环计数器对时钟脉冲进行计数计器周期地输出0,1,2三个值，用以控制一个三选一的多路开关。计数器使用DSP Blokset工具箱中的Counter模块来实现。3路输入信号分别接入到多路开关的3个信号输入端口上。这样多路开关将以0.05s为周期循环地访问3个输入端口，其输出也就是这3路信号时分复用的结果。本实验用示波器Scope1分别分别观察系统时钟.多路开关的控制信号时分复用的输出结果。是示波器Scope2观察输入的3路信号。接收端的解复用功能被封装为一个子系统，其一个子输入端为信道中传输来的时分复用信号，另外一个是接收机的系统时钟输入端，其输出分别为3路解复用的信号，对应于发送端的3路信号。子系统的内部结构如图三所示。 Triggered Subsystem2 图三 接收机解复子系统的内部结构接收机系统时钟必须和发送时钟同步。在模型中，由于信号直接从发送端连入及没有信道的延迟，因此接收机系统时钟与发送系统时钟设置为同频率同相位的，在真实系统中接收时钟则必须通过时钟提起和恢复电路（例如琐相环等）来获得。接收解复用本质上是一个具有输出保持功能的多路开关，有触发子系统来实现。触发子系统的输入输出的关系是：当触发端为触发脉冲上升沿的时候，触发子系统工作，此处即输入与输出端直通;否则，触发子系统处于失效状态，输出端将保持原有值。因此这里的触发子系统就相当于一个具有采样脉冲输入端的零阶乘保持电路。将接收系统时钟进行3分频并移相，使其周期等于发送轮询开关的循环周期，即一个数据帧周期，而脉冲相位（上升沿）分别对准各路信号的时隙。本设计仍然用Counter模块可设计为计数器模式或分频器模式。在发送端使用其计数器模式，从其Cnt端输出计数值，当记数值达到设定最大值时自动回零。而本设计采用hit端作为输出，当计数值等于某个设定值时输出为高电平，否则输出为零，这样，通过设定hit值和计数最大值就可以达到要求的分频和相移功能。最后，用示波器Scope观察解复后的3路输出。2.根据仿真模型图用Matlab/smulink进行建模仿真。3对仿真执行后的波形结果进行分析。 四.设计结果及分析1注意系统参数设置：（1）.发送系统时钟设置为基于时间的脉冲，幅度为1，脉冲周期为0.05/3s,脉冲占空比设置为50%，相位延迟为0，接收系统时钟必须与之相同，但在实验中可修改其相位延迟来观察时钟不同步引起的解复用错误。多路开关用Multi-port Switch模块可实现，输入端子数为3。注意，要选中Use zero-based indexing,因为计数器的输出值中含有0，这样，当控制端输入为0时，开关将第一路信号接入。（2）.发送端与接收端的Counter模块设置略有不同。两者都设置为脉冲上升沿计数模式，并为升计数，最大计数值为2，之后自动归零，以达到3分频的功能。发端计数器的输出端口设置为Count模式，接收端则设置为Hit模式，为了达到移向目的，接收端子系统中3个分频器的Hit Value 应分别设置为0,1,2，使输出脉冲上升沿位置对准3路信号传输的各自时隙位置。2本设计的整个建模和仿真是针对信号波形的，系统中所有模块均是连续系统，所有信号也是时间连续信号。仿真采用固定步长，步长设置为0.05/3s，也可以采用变步长的算法。Scope2显示了输入的3路信号波形。Scope1显示了60Hz系统时钟，计数器输出波形以及时分复用的输出结果。计数器输出波形是以0.05s为周期的，在0,1,2上循环取值。Scope显示了接收分路的输出，各路信号对应于发送的信号。其结果如下：Scope2显示三路发送信号波形 Scope1显示时钟，计数器输出脉冲以及时分复用传输信号 Scope显示接收解复用输出波形3仿真也可以采用变步长的算法。将仿真参数改为变步长的ode45方式，步长可用auto方式，如果将接收端同步时钟Pulse Generator2模块的延时参数由零修改为0.05/30，那么接收波形的分路序号就会发生变化。其结果如下所示。Scope1显示时钟，计数器输出脉冲以及时分复用传输信号Scope2显示三路发送信号波形Scope显示接收解复用输出波形4将接收同步时钟Pulse Generator2模块的脉冲周期设置为0.05/3+0.00001，及加入一个微小频率误差来模拟帧失步的情况，将仿真时间段设为0到inf示波器扫描范围设为1s。启动仿真后，将看到接收分路信号不断发生位置错乱。 Scope输出出现乱码现象4.本设计的模型还可以用来研究接收时钟误差对时分复用的影响。可见，对同一物理模型的建模随建模目的和仿真测试指标不同而变化的。5. 通信技术中基本多址技术之一，一种数字传输技术，将无线电频率分成不同的时间间隙来分配给若干个通话。TDMA较之FDMA具有通信口号质量高，保密较好，系统容量较大等优点，但它必须有精确的定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信，技术上比较复杂。五 参考文献 1MATLAB R2008 控制系统仿真实例教程 谢仕宏编著 北京：化学工业出版社 2.MATLAB编程 Stephen J.Chapman主编 科学出版社出版3.MATLAB时频分析技术及其应用 葛哲学 陈仲生编著 人民邮电出版社出版4.通信原理实验指导 杨建华主编 北京：国防工业出版社5.数字信号处理 程佩清主编 清华大学出版社出版