SImulink仿真系列 - Simulink信号观察模块详解

时间:2024-05-23 07:18:08

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0.前言

Simulink提供了众多模块。对于无线理论的仿真,信号观测仪器能够直观的观察信号。如示波器、频谱仪,这是基本的时域/频域信号仪器,本章主要介绍Simulink的另外3种信号观测模块。

 

在Simulink库的通信系统工具(Communications Toolbox)的通信信道(Comm Sinks)中提供了3种信号观察模块。星座图观测仪,误码率计算器,眼图示波器

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1.星座图观测仪

星座图观测仪又称离散时间发散图观测仪,通常用来观测调制信号的特性和信道对调制信号的干扰特性。星座图观测仪模块接收复位信号,并且根据输入信号绘制发散图。

 

星座图观测仪模块只有一个输入端口,输入信号必须为复信号。

 

双击图中的Constellation Diagram模块,弹出下图所示的星座图。

点击“View - Configuration Properties...”按钮,即可弹出星座图模块的参数设置对话框。

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由对话框可看出,星座图模块参数设置对话框中有 3个选项卡,分别为“Main”、“Display”及“Reference constellation”,

 

(1)“Main”选项卡参数说明

Number of input ports:输入端口数量

Samples per symbol设定星座图中每个符号的抽样点数目。

offset(samples):开始绘制星座图之前应该忽略的抽样点个数。该项一定要是小于Samples per symbol项的非负整数。

Symbols to display设定星座图中要显示的符号

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(2)“Display”选项卡参数。

Show grid:显示网格。

Show legend:显示图例。

Color fading:颜色渐变复选框。选定后,眼图中每条轨迹上的点的颜色深度随着仿真时间的推移而逐渐减弱。

Show signal trajectory:显示信号的轨道。

X-limits (Minimum):设定星座图观测仪横坐标的最小值。

X-limits (Maximum):设定星座图观测仪横坐标的最大值。

Y-limits (Minimum):设定星座图观测仪纵坐标的最小值。

Y-limits (Maximum):设定星座图观测仪纵坐标的最大值。

Title:设置星座图标题。

X-axis label:设置星座图横坐标的标签。

Y-axis label:设置星座图纵坐标的标签。

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(3)“Reference constellation” 选项卡参数

Show reference constellation显示星座参考线。

Reference constellation选择参考线的模型。

Average reference power指定星座的平均参考功率。

Reference phase offset (rad)指定星座的参考相位偏移。

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2.误码率计算器模块

双击Error Rate Calculation模块,弹出误码率计算器模块的参数设置对话框。

由对话框可看出,误码率计算器模块参数设置对话框包含多个参数项,下面分别对各项进行简单的介绍。

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(1)Receive delay:接收端时延设定项。在通信系统中,接收端需要对接收到的信号进行解调、解码或解交织,这些过程可能会产生一定的时延,使得到达误码率计算器接收端的信号滞后于发送端信号。为了弥补这种时延,误码率计算器模块需要把发送端的输入数据延迟若干输入数据,本参数即表示接收端输入的数据滞后发送端输入数据的大小。

 

(2)Computation delay:计算时延设定项。在仿真过程中,有时需要忽略初始的若干输入数据,这就可以通过本项设定。

 

(3)Computation mode:计算模式项。误码率计算器模块有3种计算模式,分别为帧计算模式、掩码模式和端口模式。其中,帧计算模式对发送端和接收端的所有输入数据进行统计;在掩码模式下,模块根据掩码指定对特定的输入数据进行统计,掩码的内容可由参数项Selected samples from frame设定;在端口模式下,模块会新增一个输入端口Sel,只有此端口的输入信号有效时才统计错误率。

(4)Selected samples from frame:掩码设定项。本参数用于设定哪些输入数据需要统计。本项只有当Computation mode项设定为Samples from mask时才有效。

(5)Output data:设定数据输出方式,有Workspace和Port两种方式。Workspace是将统计数据输出到MATLAB工作区,Port是将统计数据从端口中输出。

(6)Variable name:指定用于保存统计数据的工作空间变量的名称,本项只有在 Output data设定为Workspace时才有效。

(7)Reset port:复位端口项。选定此项后,模块增加一个输入端口Rst,当这个信号有效时,模块被复位,统计值重新设定为0。

(8)Stop simulation:仿真停止项。选定本项后,如果模块检测到指定数目的错误,或数据的比较次数达到了门限,则停止仿真过程。

(9)Target number of symbols:错误门限项。用于设定仿真停止之前允许出现错误的最大个数。本项只有在Stop simulation选定后才有效。

 

3.眼图示波器

眼图示波器模块只有一个输入端口,用于输入时间信号。这个信号可以是实信号也可以是复信号。

双击Eye Diagram模块,弹出眼图示波器模块的参数设置对话框。

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眼图示波器模块参数设置对话框中有两个选项卡,分别为“Main”及“Display”,

(1)Main”选项卡参数

Samples per symbol设定每个符号的抽样数。和Symbols per trace项共同决定每径的抽样数。

 

Sample offset开始绘制眼图之前应该忽略的抽样点的个数。该项一定要是小于Samples per symbol和Symbols per trace项的非负整数。

 

Samples per trace:对于每一个输入信号,眼图示波器模块可以同时绘制多条曲线,每条曲线称为一个径,它们在时间上相差一定的时间周期。本项用来设定每径上的抽样周期。

 

Traces to display设定模块中显示的径的数目,应该为正整数。

 

(2) “Display”选项参数

Display mode眼图示波器模块的显示模式,主要有Line、Histogram项。

Title设置眼图示波器的标题。

Show grid眼图示波器是否显示网格。

Color fading是否设置眼图示波器的褪色效果。

Eye diagram to display设置眼图显示的方式。

Y-limits (Minimum)设定眼图纵坐标的最小值。

Y-limits (Maximum)设定眼图纵坐标的最大值。

In-phase axis label设定是否显示与I支路输入信号对应的纵坐标的标签。

Quadrature axis label设定是否显示与Q支路输入信号对应的纵坐标的标签。

 

4.总结:

    只有熟悉每个模块参数,后续的无线通信仿真才会容易上手。实践是检验真理的唯一标准,只有多尝试,才会熟悉这些模块的使用。之前的文章有过一些仿真实例,用到其中的一些模块,可以作为参考。

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