基于malab的汽车覆盖件处理系统仿真研究

基于malab的汽车覆盖件处理系统仿真研究

0matlab仿真随着通信系统复杂性的增加，传统的设计方法无法满足发展的需要，通信系统的模拟模拟技术越来越受工程师的重视。传统的通信系统设计方法主要是手工分析与电路板试验,这些方法比较繁杂,而需要花很多的时间。通信系统模拟环境可以称为软件试验板,它可以使用户在较短的时间内建立整个通信系统模型,并对它进行模拟仿真,是介于手工分析与电路试验板的一种系统设计方法。MATLAB具有强大的Simulink动态仿真环境，它为用户提供了用方框图进行建模的图形接口。与传统的仿真软件(如差分方程和微分方程建模)相比，它更加直观、方便和灵活。在本仿真设计中采用此仿真平台。1系统流程设计MATLAB提供的图形界面仿真工具Simulink由一系列模型库组成。本设计是基于水声信号的处理过程，水声信号属于是模拟信号，所以需要A/D(模数转换)。整个通信系统的流程被概括为:模拟信号的产生与输出、模数转换、信道编译码、调制解调。其仿真系统总图如图1所示。2采样量化编码为完成A/D变换，需要对信号进行抽样、量化、编码。本设计中的水声信号是小幅度信号，其出现的概率远大于大幅度信号出现的概率。为充分利用传输的比特资源，小幅度信号量化的间隔远小于大幅度信号的量化间隔，所以对信号采用量化效果较好的非均匀量化。在仿真模块中选用SampledQuantizerEncode(采样量化编码器)。它是根据量化间隔和量化码本，把输入的模拟信号转换成数字信号，并输出量化电平、量化误差。量化间隔是长度为n的向量V,其中的每个元素V(i)(i=1,2,,n)严格单调递增。抽样量化编码器输出的数字信号y是介于0到n+1之间的整数，它的确定方法如下。量化码本是一个长度等于n+1的向量C，它给出了数字信号与量化C(n+1)的关系。即当y等于0时，对应于量化码本的第一个元素C(1)；当C(n+1)等于m时，对应于量化码本第m+1个元素C(m+1)。在发送端，采用低频正弦信号作为的模拟输入信号，对其先进行基于采样定理的采样。然后A律压缩，使取样后的离散信号的范围介于-1和1之间。其次，量化编码器采用256级的均匀量化，每个样值用0～255之间的一个整数表示，然后对信号进行编码，经过转换模块得到0,1数据流。其中采样量化编码器的参数设置：量化间隔[(-1+1/255):2/255:/(1-1/255)]，量化码本[-1:2/255:1]。输入信号经过量化后的结果如图2所示。3卷积编码n数字信号在传输过程中，由于信道传输特性的影响，接收端收到的数字信号会发生各种错误。为了减少比特误码率，需要对传输信号进行差错控制。在差错控制中，卷积编码表现出了优秀的纠错能力。卷积码是一种分组码。分组码编码时，先将输入的信息序列分为长度为k个码元的段，然后按照一定的编码规则（由生成矩阵或监督矩阵所决定），给含k个信息元的段附加上r长的监督码元，于是生成n长(n=k+r)的码组。在编码时，各n长码组是分别编码，各码组之间没有约束关系，因此在译码时各码组是分别独立地进行。而卷积编码器把k比特信息段编程n比特的码组，但编的n长码组不仅同当前的K比特信息段关联，而且还同前面的(N-1)个(N>1,整数)信息段关联。人们常称N为码的约束长度，通常把卷积码记作(n,k,N)卷积码，编码效率为Rc=k/n。卷积码使得一系列输入信号经编码后，变成了几列输出，冗余度增大，纠错能力加强。设计中采用卷积编码的格形结构poly2trellis(9,)。它表示约束长度为9，生出多项式的八进制表示为，其二进制表示为[111101011101110001]，由生成多项式得出其编码效率为1/2，即输入一位信息码元，输出2位信息码元。其解码过程采用维比特译码，其中卷积解码器的参数设置时，其反馈深度应为约束长度的5～8倍以上，这样效果会较好。4gmsk仿真在发送端对码流进行数字编码调制(2-FSK\MSK\GMSK)。用二进制数字信号控制载波的频率，由于二进制信号的变化，会引起载波的相位突变等问题，又发展出MSK，即最小移频键控，为了进一步降低频带利用率，又发展出GMSK，即高斯滚降最小移频键控。在接收端，对数据流进行解调，恢复出调制前的数据流。在仿真时，仿真其基带调制，从中得出2FSK,MSK,GMSK的性能对比。仿真信道是加性高斯白噪声信道，FSK的信噪比为-3dB,MSK和GMSK的信噪比是-6dB。三个系统的频谱仪参数是一致的，以便于比较这三种调制方式的特性。仿真后调制信号频谱分别如图3、图4、图5所示。仿真结果表明:在误码率为相同数量级的条件下，GMSK占有最小的频带宽度，此时MSK,GMSK的传输环境的信噪比，比FSK还要低3dB。综合抗干扰能力、占带宽度最好的是GMSK,MSK次之，最后是FSKㄢ5量化编码参数设置转换模块在系统图中使用2FSK调制进行仿真，对于MSK、GMSK调制，使用其相对应的调制解调模块。系统图的搭建依据上述的流程，对原始信号依次经过数字化、差错控制、调制解调的过程，依次连接对应各个过程的信号模块。其中各个模块的参数设置要相互对应，否则会报错。比如采样量化编码器的参数设置时，其量化码本的大小等于量化间隔大小加1，本设计中的量化间隔参数设置为[(-1+1/255):2/255:/(1-1/255)]，量化间隔数为254，量化码本参数设置为[-1:2/255:1]，量化码本数为255。同时不同模块连接时需要加入相应的转换模块，如卷积编码器的输入必须是二进制数，就需要在量化编码器的输出端，加入整数转二进制的模块（IntegertoBitConverter），同时需要添加帧模块（ToFrame），转换为以帧模式输出，在经过这两步转换之后再连接卷积编码模块，才不至于出错。系统总体仿真图如图6所示。6信号转换的仿真分析本设计根据一个实际的水声处理系统，建立其仿真模型，对水声信号首先进行了抽样、量化、编码，把模拟水声信号转换为数字信号，然后对信号经过信道编码