1、1.使用 Simulink 建模和仿真的过程简单介绍 Simulink 建模和仿真的全过程。启动 MATLAB 之后，在命令窗口中输入命令“simulink” 或单击 MATLAB 工具栏上的 Simulink 图标，打开 Simulink模块库窗口。在 Simulink 模块库窗口中单击菜单项“File|New|Model”，就可以新建一个Simulink 模型文件。通过快捷菜单的其它选项还可以修改模型的颜色、旋转、字体、阴影等属性，也可对模型进行剪切、拷贝或删除。 根据仿真需要建立仿真系统。根据要求，设置各仿真模块的仿真参数 ；然后设置仿真系统的仿真时间。从仿真系统，菜单项“Simulat
2、ion|SimulationParameters.”打开仿真参数设置对话框（快捷键为 Ctrl+E） ，我们现在设置求解器标签下的参数部分，如图所示。设置仿真起始时间为-2 秒，仿真结束时间为 10秒，其余参数为默认值所有这些工作完成之后，就可以进行仿真了。可通过建模窗口菜单项“Simulation|Start”启动仿真，也可以单击工具栏上的小三角按钮或使用快捷键 Ctrl+T 启动仿真。建立一个Simulink 模型文件后，建模系统可以通过“File”菜单存盘为模型文件，扩展名为“mdl”，如“lizi1.mdl”。2. MATLAB 命令窗口与 Simulink 之间的交互我们可以通过 M
3、ATLAB 命令来打开 Simulink 模型并进行仿真。在 MATLAB命令窗口中，使用“openlizi1.mdl”，然后使用“sim(lizi1.mdl)” 就可以启动对模型lizi1.mdl 的仿真计算，从而实现 Simulink 仿真的自动化。而 Simulink 仿真的数据结果也可以送回 MATLAB 工作空间中作进一步数值分析。仍以上例加以说明。首先设置示波器，使得显示波形数据能够送回 MATLAB 工作空间。在示波器波形显示窗口单击“参数Parameters”工具图标，打开显示参数设置对话框。选中 Datahistory 标签下的Savedatatoworkspace，并设传递
4、变量名称，例如设为 ScopeData，格式选择为Structurewithtime（带时间的结构型变量） 。参数设置的情况如图所示。 将建模存盘为 lizi1.mdl，然后在 MATLAB 下运行如下命令（参见图 2-18）：clear;%工作空间初始化 openlizi1.mdl;%这时将看到建模模型文件被打开sim(lizi1.mdl);%启动模型仿真，显示出仿真波形MATLAB 提供了许多途径用于与 Simulink 的数据交互。通过 Sources 子模型库中的FromWorkspace 模块可以从工作空间中读入仿真所需要的输入数据，而通过 Sinks 子模型库中的 ToWorksp
5、ace 模块可以将 Simulink 中产生的数据回送到工作空间，从而可以实现MATLAB 编程与 Simulink 模型相结合的混合仿真，这样就大大加强了仿真的功能。1.m 序列m 序列是最大长度线性反馈移位寄存器序列的简称。它是带线性反馈的移位寄存器产生周期最长的一种序列。考虑图 8-1 所示的二进制序列产生器，它由线性反馈移位寄存器构成，式中 ci 为 1 表示连接，为 0 表示断开。加法器应用的是模 2 加法。称为线性反馈逻辑式。它全面地描述了线性反馈移位寄存器的反馈逻辑连接。反馈移位寄存器原理图如图所示。 序列生成函数（亦称序列多项式）可以表示为如下形式G(x)=a0+a1x1+a2
6、x2+= 将线性反馈逻辑代入后，选择初始状态为a-r=1； a-r+1=a-r+2=a-1=0 可以得到上式中的 F(x) 是关于 ci 的多项式，因此是表示序列生成器的反馈连线的特征，称为移位寄存器序列生成器的特征多项式。由于 r 位二进制移位寄存器最多可以取 2r 个不同状态，因此每个移位寄存器序列 s(t) 最终都是周期序列，并且其周期 n 2r ，有 s(t)=s(t+n)，tn 式中 n 是某个整数。事实上，一个线性移位寄存器序列的最大周期为 2r-1，因为一个进入全零状态的移位寄存器将终止于该状态。m 序列就是具有最大周期的二进制移位寄存器序列。现已证明，对任何一个 r1，m 序列
7、都存在。在扩频通信中 m 序列被广泛地应用。这里介绍两个重要的结论。 （1）m 序列具有可以担任扩频通信相关要求的特性，即具有很强的自相关特性和很弱的互相关特性，周期为 2r-1 的 m 序列可以提供 2r-1 个扩频地址码。（2）只有反馈连线满足特定要求的序列生成器，才能够产生 m 序列。而这个特定要求可以用特征多项式是本原多项式来描述。下面是关于本原多项式的定义。 若一个 n 次多项式 f(x) 满足下列条件： riinirnrnnn acaccc 1.0iixriixcz0)()(1（1）f(x) 为不可约的；（2）f(x) 可整除 xm+1,m=2n-1;（3）f(x) 除不尽 xq+
8、1,qm，则称多项式 f(x)为本原多项式。所以，构建一个 m 序列的主要工作，就变成求解一个本原多项式的特征多项式问题了。计算和查表都可以完成，当然计算是比较复杂的。下面是应用 MATLAB 软件求解本原多项式的方法（用编程的方法得到） 。 程序 8-1 n=7;x=gfprimfd(n， all）;%求出 n=4 的所有本原多项式的系数序列for i=1:size（x）;%将系数序列写成解析式，循环语句是依次写出所有的本原多项式gfpretty（x（i，:） ）end运行结果是1+x+x41+x3+x4 而本原多项式的系数序列 ci 是: 1100110011可以看出：（1）系数序列与解析
9、式的表达是完全对应的。（2）ci 是对称的，即c0= ci c1=cr-1 这个问题可以用下面的理论来解释：设 GF(p)上的 m 次多项式a0+a1x+amxm (am0, a00) f*(x)称为 f(x)的互反多项式，所以本原多项式的个数总是偶数。求出了本原多项式，可以通过两种方式得到 m 序列。（1） 构建反馈移位寄存器来得到 m 序列mk0( mmmkkmk axaxaxxf .)( 1000上图就是按照上述方法求出本原多项式的系数 10011，也就是用反馈连接的方式构建的反馈移位寄存器。它产生的二进制序列就是 m 序列。该序列以文件名为 dcl4n 存在Workspace(工作空间
10、）中。示波器与频谱仪显示了 m 序列的时域和频域的图形。如下所示频谱仪参数设置。反馈移位寄存器产生 m 序列的时域波形反馈移位寄存器产生 m 序列的频域波形（2）应用 PNSequenceGenerator（伪随机序列产生器）模块产生 m 序列。当 ToWorkspacetcl4n 设置如表 8.3-2 时，tcl4n 是如下的序列：001111010110010001111010110010SpectrumScope（频谱仪）的主要参数 Fft 512 buffer size 1024 buffer overlap 512 sample 0.2 变 为 0.52.Gold 码Gold 码是
11、m 序列的复合码。两个码长相等、采样时间相同的序列优选对(关于 m 序列的序列优选请参阅文献4p75)模 2 加以后合成。它的周期与原 m 序列等长。从前面的试验可以看到，改变初值的设定可以得到发生位移的 m 序列。改变两个 m 序列的初值，将会得到新的 Gold 序列。如果说长为 n 的 m 序列可以得到 n 个地址，则由它们构成的 Gold 序列将得到 n2 个地址。下面介绍产生周期为 63 的一种 Gold 码的程序与方法。 （1）产生本原多项式。程序 8.3-2n=7;x=gfprimfd(n， all）运行结果为110000111011011000011111001110110111
12、100111当中仅有三个是独立的，因为上面列出的六个是两两对称的：第一行与第三行；第二行与第五行；第四行与第六行。应用八进制描述，可以写成 103；155；147，其中 103 和 147构成优选对（2）构建反馈移位寄存器,如图 8.3-6 所示。选取 103、147 作为组成 Gold 码的两个 m 序列。初值的设定是10000与10000 。输出的 Gold 码序列以文件名为 gold63a 存在 Workspace（工作空间）中。 应用反馈移位寄存器产生 Gold 码（3）应用 GoldSequenceGenerator（Gold 码序列产生器）模块产生 Gold 码。图 8.3-7 是
13、应用 GoldSequenceGenerator（Gold 码序列产生器）产生 Gold 码的系统仿真图。图 8.3-8 所示是 Gold 码序列产生器模块的参数设置对话框，表 8-5 是主要参数设置。生成多项式1000011即 103， 1100111即 147 就是本原多项式的系数。初值与反馈移位寄存器的设置完全一样。图 8.3-9 显示了 Gold 序列的时域图，可以看出它是以 63为周期的序列。时窗为 126，刚好显示两个周期。图 8.3-10 显示了 Gold 序列的频域图，它与图 8.3-4的差别仅在于：以 1/63 为间隔的谱线，取代了 1/15 为间隔的谱线。因为 Gold 码
14、的周期为63，图 8.3-4 描述的 m 序列周期为 15。应用反馈移位寄存器产生的 Gold 序列虽然没有安排示波器与频谱仪，由于参数设置是一样的，只要把它们搬过去即可。结果是相同的，可以自己验证。应用 Gold 序列产生器产生 Gold 码Gold 码时域图Gold 码频域图当 ToWorkspaces1 设置为如表 8.3-5 时 s1 是如下的序列：100111000011011111100100110011110011000010000000011110001111101常用伪随机序列的相关性讨论上面给出的 m 序列 dcl4n 和 Gold 序列 gold63a 有如下的特点：（1
15、）它们是长度为 2 n-1 的序列，具有以下特性：在每个周期都存在 2n-1 个 1 和 2n-1 -1 个 0；dcl4n 有 8 个 1，7 个 0；gold63a 有 32 个 1，31 个 0。（2）游程分布：随机序列中长度为 1 的游程数约占总游程数的 1/2；长度为 2 的游程总数约占 1/4；长度为 3 的游程总数约占 1/8；其余依次类推。 （3）具有类似于白噪声特征的自相关函数。对于 m 序列与 Gold 码，我们更为关心的是它的相关性。实验二、伪随机序列仿真（n=7）一、实验目的1、 熟悉 MATLAB 与 Simulink 的运行环境2、 掌握反馈移位寄存器产生 m 序列
16、的原理3、 理解的 m 序列时域频域特性4、 理解 m 序列（或 Gold 码）的相关特性5、 掌握反馈移位寄存器产生 Gold 码的原理6、 理解 Gold 码的时域频域特性二、实验内容及步骤1、 熟悉 MATLAB 与 Simulink 的运行环境2、 利用 MATLAB 编程环境求出 m 序列的本原多项式及系数3、 设计利用 Simulink 建立反馈移位寄存器产生 m 序列（或 Gold 码）的仿真模型。4、 设置仿真参数求出仿真结果三、实验报告要求1、 写出相应的应用程序及运行结果。2、 画出利用 Simulink 建立反馈移位寄存器产生 m 序列（或 Gold 码）的仿真模型图3、 画出 m 序列（或 Gold 码）仿真结果
