Simulink在移動通信實驗仿真中的應用

摘 要：在移動通信實驗教學的過程中，整個教學過程存在一定的缺陷，而通過引入Simulink仿真軟件，能夠有效指導和輔助通信實驗教學，提高移動通信課程的教學效果，是一種實驗教學方法的新途徑。本文將先對Simulink仿真軟件的概念和特點進行簡單的介紹，再通過具體的實例來分析實驗的操作過程。

關鍵詞：Simulink；移動通信；實驗仿真

移動通信課程是通信技術、電子信息等專業的一門重要課程，它是學生學習和理解通信技術的重要專業課程。但是移動通信課程中的概念比較抽象，整個網絡結構比較復雜，其中包含的數學計算量也比較龐大，學生直接進行學習的效率并不是很高。所以該課程配有相對應的實驗課來提高教學效率，學生在實驗課上通過自己動手操作，可以加深課堂知識的理解。但是，傳統的教學實驗設備比較昂貴，很多學校只能提供少量的簡單設備給學生使用。為了降低實驗成本，讓所有的學生都有條件去親身操作實驗，可以將Simulink仿真軟件應用到教學實驗中。為了讓大家更了解仿真實驗的過程，本文將先對Simulink仿真軟件的概念和特點進行簡單的介紹，再通過具體的實例來分析實驗的操作過程。

1 Simulink仿真軟件概述

總的來說，Simulink軟件的主要作用就是進行實驗仿真，它可以對各種各樣的系統進行仿真，包括線性的或非線性的系統，還有各種數字的信號處理。Simulink軟件在仿真的過程中具有很多種功能，因為該軟件中包含各種各樣的模塊，這些特定的模塊可以實現特定的功能。

目前，有些仿真軟件在仿真建模的過程中，是通過編程來實現的，這就增加了整個仿真過程的難度，不利于實驗的高效進行，實驗入門的門檻也比較高。而Simulink仿真軟件的建模工作摒棄了編程內容，采用模型的直接構造，這就提高了整個建模仿真的效率。Simulink的各個模塊都是透明的，用戶在使用的時候不需要知道模塊內部的構造、模塊的運轉方式等細節問題，只需要了解每個模塊的功能以及模塊的輸入、輸出功能，按照實驗的需求來進行模塊等項目的選擇。Simulink根據各種模塊的不同，可以實現不同的功能。顯示輸出信號的模塊可以讓實驗者在仿真過程中隨時觀察仿真結果的變化，讓整個仿真過程更加可視化和透明化；存儲模塊能夠以多種形式對仿真的數據和結果進行保存，便于實驗者對數據進行分析和處理；專業仿真模塊能夠針對移動通信工程的專業實驗進行最有效的仿真。除了上述的多種模塊之外，Simulink仿真軟件還能按照實驗需求自己創建模塊。

上述Simulink仿真軟件的眾多特點也就保證了該軟件能夠得到大家的認可，可以在眾多領域得到廣泛的應用。在通信實驗教學中借助Simulink軟件來進行實驗仿真，能夠讓學生有條件去深入到移動通信的實驗研究中。

2 Simulink仿真軟件在移動通信實驗中的應用

2.1 實驗仿真建模

在實驗仿真過程中，首先需要對弄清系統的構造原理，根據原理來建立相應的模型。根據直擴通信系統的原理，在Simulink軟件中進行模型的建立。該模型包含信道、調制和解調模塊、積分判決模塊，此外還有擴頻和解擴模塊、積分判決模塊、顯示模塊以及誤碼統計等眾多部分。

直擴通信系統模型建立的難點是對各模塊的參數進行合適的設置以及科學合理的對仿真結果進行分析。參數設置方面，比如如何選取信道的符號周期值以及最佳的信噪比，如何將擴頻碼生成多項式并對初始狀態參數進行設置，怎樣設置最佳的采樣時間等。在對仿真結果進行分析的時候，需要考慮到信息在各個模塊進行處理的過程中需要耗費一定的時間，所以需要在模型中加入單位延遲模塊，便于結果的分析。

2.2 實驗設計與仿真結果分析

在系統模型建立好之后，根據實驗的要求，對系統的一些參數進行初步取值，取值完畢后便可以開始仿真工作，同時觀察和分析仿真的結果。在仿真實驗的過程中，會產生各種各樣的數據波形，我們可以借助示波器進行觀察。

在參數取值方面，初步取值時可以取值如下：采樣時間取為1，采樣周期設為六十分之一，仿真時間設為10000，仿真的誤碼率和信噪比可以取值為0。當定好初步的參數數值后，便可以開始仿真實驗并觀察仿真結果。

通過對參數的設置進行改變，可以分析在不同參數值的情況下系統性能的好壞。比如改變擴頻增益，可以發現系統輸出的誤碼率隨著擴頻增益的增加而在不斷的降低，這就說明擴頻增益與系統的抗噪聲能力有關，增益值越大，抗噪聲能力越強。改變信道的信噪比，可以發現系統輸出的誤碼率隨著信噪比的降低，在一定范圍內會保持在一個很低的值，這就說明系統的抗噪聲功能強。該系統還具有多址能力，從而實現多址通信，但是通過實驗也可以發現，在多址數量增加的同時，誤碼率也會不斷提升，所以多址能力也是有一定限度的。

3 結語

利用Simulink軟件來對移動通信實驗進行仿真，可以有效解決傳統實驗模式存在的缺陷，保證教學的質量。本文的目的是讓大家了解Simulink仿真軟件在通信實驗中的具體應用。本文是先從軟件的介紹出發的，再以簡單的例子來討論仿真實驗的應用過程。

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[1]樊昌信.通信原理[M].北京：國防工業出版社，2001.

[2]姚俊，馬松輝.SIMULIMK建模與仿真[M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.

作者簡介：鐘偉雄（1983-），男，福建省詔安縣人，福州大學2008級電子與通信工程研究生，福建師范大學協和學院教輔人員，實驗師，研究方向：電子技術。