基于SimulinkTDMA技术仿真综述.docx

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基于SimulinkTDMA技术仿真综述

课程设计任务书

2021—2021学年第2学期

电子信息工程学院〔系、部〕通讯工程专业B11-123班级

课程名称：

挪动通讯

设计题目：

鉴于simulink〔Matlab/simulink〕的TDMA通讯系统仿真

达成限期：

自16周至18周共3周

内

1．设计内容

1）设计一个鉴于Simulink的TDMA系统的仿真模型，画出构成框图，说明工容

作原理；

及

2）给出模型中的各模块的参数及相应的仿真波形，并进行简单的波形与图形分

析

任

2．设计任务

1）达成TDMA系统的理论剖析和设计

2）达成鉴于Simulink的TDMA系统的仿真和参数的测试

务

起止日期工作内容

16周周一任务分派和议论。

进

16周周一至16周周三TDMA系统的理论学习度

安16周周四至17周周一仿真软件的学习和娴熟使用

17周周一至17周周五TDMA系统的仿真和参数的设定排

17周周五至18周周三调试和剖析

18周周周围五课程设计说明书的撰写

1、?

通讯原理?

樊昌信著国防工业第一版社

2、?

现代通讯原理?

曹志刚著

主

要

3、?

MATLAB仿真技术与应用?

张德丰著清华大学第一版社

参

4、?

现代通讯系统仿真教程〔第2版〕?

陈树新等著清华大学第一版社考

资

料

鉴于simulink〔Matlab/simulink〕的TDMA通讯系统仿真

一．设计的目的与任务要求

1.学习使用计算机成立通讯系统仿真模型的根本方法及根本

技术，学会利用仿真的手段关于适用通讯系统的根本理论、根本算

法进行实质考证；

2.用simulink设计一个通讯系统，加深对通讯原理和simulink的

理解，并达成TDMA系统的理论剖析和设计

3.达成鉴于Simulink的TDMA系统的仿真和参数的测试，且通

过系统仿真加深对通讯课程理论的理解

二．设计内容

1）设计一个鉴于Simulink的TDMA系统的仿真模型，画出组

成框图，说明工作原理；

2）给出模型中的各模块的参数及相应的仿真波形，并进行简单

的波形与图形剖析

三．TDMA系统的原理及Simulink建模环境简介

电通讯中，在相同的时间、空间和频域内，不一样的信号能够与

各自的对象进行信息互换，依赖的是多址技术.时分多址〔TDMA〕

是一种利用时隙分离，在相同的频域内传输多路信号的多址技术.本

文利用Matlab/Simulink对TDMA技术进行了仿真研究，仿真结果

证了然仿真模型的正确性.对通讯原理中多址技术的学习有必定的指

导作用，同时能够为通讯建模拟真供给必定的参照.

1.时分多址〔TDMA〕技术

时分多址，简称TDMA〔TimeDivisionMultipleAccess〕.是通

信技术中根本多址技术之一，TDMA应用在北美数字式先进挪动电

话系统〔D-AMPS〕，全世界挪动通讯系统〔GSM〕和个人数字蜂窝系

统〔PDC〕中，卫星通讯和光纤通讯中也有应用.时分多址是将通讯

信道在时间上切割成周期性的帧，每一帧再切割成假定干个时隙，〔无

论是帧仍是时隙都互不重叠的〕。

利用时分多路变换开关使每个时隙

中传输一路信号.在频分双工〔FDD〕方式中，上行链路和下行链路

的帧分别在不一样的频次上，在时分双工〔TDD〕方式上，上、下行

帧都在相同的频次上。

时分双工中，各个挪动台在上行帧内只好按

指定的时隙向基站发送信号。

为了保证在不一样的流传试验状况下，

个挪动台抵达基站处的信号不会重叠，往常上行时隙内一定有保护

间隔，在间隔内不传递信号。

基站按次序安排在预定的时隙中向各

挪动台发送信息。

在知足准时和同步的条件下，基站能够分别在不一样的时隙中接

收到各挪动终端的信号而不混扰.同时，基站发向多个挪动终端的信

号都按次序安排在预约的时隙中传输，各挪动终端只需在指定的时

隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号划分并接收下来.可

见，时分多址技术的主要技术要求就是正确同步，即在指定的时隙

内达成接收和发射任务。

2.simulink仿真介绍

Simulink是Matlab的重要构成局部，是Matlab环境下对动

态系统的建模，仿真，和剖析的软件包。

它供给图形用户界面，用

户能够用鼠标操作，从模板库中调用标准模板，将他们适合的连结

起来，已构成动向系统模型。

Simulink与用户交互接口是鉴于Ｗｉｎ

ｄｏｗｓ的模型化图形输入，进而可使用用户把更多的精力投入到

系统建模的建立。

１）Simulink模块库

模块库有各个模块构成，整个Simulink模块库包含有假定干模块

组。

比如：

常用模块组：

CommonlyUsedBlocks。

连续模块组：

Continuous。

非连续模块组：

Discontinuties。

失散模块组：

Discrete。

逻辑与二进制操作模块组：

LogicandBitOperations。

寻表操作

组：

LookupTables。

等，用户能够自定义模块组。

模块作为仿真模型的根本构成单

元，其根本操作包含选定、复制、挪动、调整、删除、、标记和连结

等。

2Simulink模块根本操作为：

创办一个正弦信号的仿真模型。

步

骤

以下：

（1）在MATLAB的命令窗口运转simulink命令，或单击

工具栏中的图标，就能够打开Simulink模块库阅读器（Simulink

LibraryBrowser）窗口，如图1所示。

（2）单击工具栏上的图标或选择菜单“File〞——“New〞——

“Model〞，新建一个名为“untitled〞的空白模型窗口。

（3）在上图1的右边子模块窗口中，单击“Source〞子模块库前

的“+〞（或双击Source），或许直接在左边模块和工具箱栏单击Simulink

下的Source子模块库，即可看到各样输入源模块。

（4）用鼠标单击所需要的输入信号源模块“SineWave〞（正弦信

号），将其拖放到的空白模型窗口“untitled〞，那么“SineWave〞模块

就被增添到untitled窗口；也能够用鼠标选中“SineWave〞模块，单

击鼠标右键，在快捷菜单中选择“addto'untitled'〞命令，就能够将

“SineWave〞模块增添到untitled窗口，如图7.2所示

（5）用相同的方法打开接收模块库“Sinks〞，选择此中的“Scope〞

模块（示波器）拖放到“untitled〞窗口中。

（6）在“untitled〞窗口中，用鼠标指向“SineWave〞右边的输

出端，当光标变成十字符时，按住鼠标拖向“Scope〞模块的输入端，

松开鼠标按键，就达成了两个模块间的信号线连结，一个简单模型

已经建成。

如图7.3所示。

（7）开始仿真，单击“untitled〞模型窗口中“开始仿真〞图标

，或许选择菜单“Simulink〞—

—“Start〞，那么仿真开始。

双击“Scope〞模块出现示波器显示屏，

能够看到黄色的正弦波形。

如图7.4所示

（8）保留模型，单击工具栏的图标，将该模型保留为

“〞文件

2〕模块的操作

模块的操作主要包含模块的选用、复制、调整、旋转、删除、

颜色设定、参数设定、说明以及连线。

2.子系统的成立与封装

用户能够经过以下两种方式成立子系统：

先增添模块，再将模

块组合到子系统中。

或先建立空白子系统，再把子系统块所包含的

模块增添进去。

Simulink子系统的作用是使系统更为简短，可读性高；

并且子系统能够频频调用，节俭时间。

直接生成子系统即压缩法

1.将要封装的子系统的模块调整好地点，以利于框选。

再按住鼠

标左键托出选择框，选中需要封装的局部，包含模块和信号线，如

图3所示

2〕选择菜单Edit-CreateSbusystem或单击鼠标右键选择弹出菜

单中的CreateSbusystem，便获得一个子系统，调整它的大小和地点，

如图

3假定是查察或编写子系统内部的模块，只需用鼠标左键双击该子

系统。

四．TDMA系统的成立与仿真

TDMA通讯系统的Matlab/Simulink仿真模型，如图1所示.

经利用三个信号发生器分别产生方波、正弦波和三角波来代表

不一样的信源，将三路信号送TDMASubsystem1模块内进行时分多路

键控，在各自同意时隙内接通，其余的时隙内断开三路时分变换后

的信号在合路器中相加为一个连续时间信号〔即各自不一样的用户在

各自的信道内传递信息〕，信道传输后在TDMASubsystem2中利用

不一样的时隙将其别走开.最后，在TDMASubsystem3中取样保持为信

宿接收的信号.

其三个子系统分别以下：

TDMASubsystem1模块构造如图2所示.

此局部为分时发送局部，它达成一个分时多路变换的功能.利用

三个载波挨次相差1/3周期的频次为100Hz的矩形脉冲信号控制三

个可控开关.即：

在10ms的时间间隔内产生3个时隙，每个时隙用来

传输一路信号〔其占空比均为33.333%，时延挨次相差1/3个周期如图

所示，第一个设置其余两个设置也是这样〕.可控开关利用过零检测，

Constant均设置为0，门限值也设为0，其采样周期设为0.1ms.

TDMASubsystem2模块构造如图3所示

TDMASubsystem2模块的构造同TDMASubsystem1完整相

同，保持时间上的正确同步即其载波设置，可控开关均同一，其完

成功能是将不一样时隙的信号进行分离.TDMA仿真结果

但是，接收到的信号不过时间上失散幅值连续的模拟信号，

其高频重量许多，TDMASubsystem3模块利用取样保持的方法将其

局部高频重量去除，实质中也可用滤波电路.TDMASubsystem3模块

构造如图4所示.

1.输入信号

输入三路信号分别为方弦、正弦波和锯齿波.幅度分别为、

2V和，频次为5Hz.为了清楚地察看波形，在三信号上分别叠加

了常数值、0和-3即在总原理图的Constant1中设置[1.503]，以下

图形未加说明时，均已叠加此常数值.

2.分时取值后的三路波形

输入信号经过子系统TDMASubsystem1后，分别在相应的时隙

中获得了采样.将10ms分为三个等间距时隙，第一个时隙用于传递

方波信号，第二个时隙传输正弦波信号，第三个时隙传输锯齿波信

号.

3分时取值后的合成信号

此合成信号为TDMA系统的发送波形，它是分时信号在时间轴

上的叠加，三种信号分别占用着不一样的时隙.

4.不一样时隙分离的信号

此信号为模块TDMASubsystem2的输出信号，该模块构造与

TDMASubsystem1相同，将时间上叠加在一同的三个分时信号利用

各自的时隙别走开来.当分时采样的时序与接收端的时序严格同步

时.

3.5取样保持后的信号波形

接收到的信号〔图8〕经过采样保持电路能够恢复出发送端的

信号.图9中波形可知，固然很靠近发送端信号波形但有必定差别，

但这类差别我们在使用中往常不会觉察.依据抽样理论我们能够知

道，此种方法采样后的信号包含了全部原信号的频谱重量不过幅度

增益有小的畸变，当时隙小到必定值时，这类畸变完整能够忽视.

五．课程总结

本文在论述了TDMA根来源理的根基上，利用Matlab/Simulink成立

了TDMA系统的仿真模型，仿真结果充足证了然仿真模型的正确性，

对TDMA的学习和通讯系统的根基仿真有指导作用.仿真过程中要求

TDMA系统的发送与接收端要求时序上严格的同步性，否那么将致使系

统错误.此外，仿真采用的输入信号频次较小，而时隙较大，但这并

不影响仿真结果的一般性.

经过这一系列的学习，进一步理解了TDMA系统的实现原理，也进一

步认识了第二代挪动通讯GSM的实现的过程，以及多址技术的应用，

其在实质的TDMA数字蜂窝系统中，上行链路较与下行链路推后三个

时隙以保证时间的同步，且同意挪动台在这3个时隙的时间内进行帧

调整以及对收发信机进行调和谐变换。

该模拟仿真的过程也是应用了这一原理来实现系统信息的传递与接

收，在不一样的时隙内达成不一样的信号传输，致使实现用户的通话连

接，且保证话音的质量。

六．参照文件

通讯仿真教程/李贺冰主编；袁杰萍，孔俊霞副主编。

—北京：

国防工业第一版社，

2.挪动通讯/李建东，郭梯云，邬国扬编著.—4版.西安：

西安电子

科技大学第一版社，

3.樊昌信等编著.通讯原理〔第五版〕[M].国防工业第一版社，2002.

4.