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matlab/simulink——通信系统标准化设计与仿真平台

        matlab和simulink是美国mathworks公司开发的用于解决科学计算和动态系统建模仿真的软件,目前已成为科学计算、通信系统、信号处理等领域的工业标准工具。世界各大知名航空航天与国防单位普遍使用matlab和simulink作为平台化的工具进行基于模型的设计。matlab和simulink产品族能够进行高性能动态系统的仿真、分析及测试,可以提供数值计算、高级绘图及可视化、高级程序开发语言和动态系统建模仿真于一体的集成开发环境,具有数字信号处理产品集、通信系统产品集、雷达信号处理产品集,系统建模与控制系统设计产品集、图像处理产品集、并行计算和分布式计算等丰富的模块库,支持系统设计过程的每一个环节,从概念设计、算法开发、建模仿真到实时实现。
产品功能
        matlab是matlab产品家族的基础,它提供了基本的数学算法,例如矩阵运算、数值分析算法,matlab集成了2d和3d图形功能,以完成相应数值可视化的工作,并且提供了交互式的高级编程语言。

        simulink是基于matlab的框图设计环境,可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真,它的建模范围广泛,可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模,包括连续、离散,条件执行,事件驱动,单速率、多速率和混杂系统等等。

        matlab/simulink通过先进的仿真工具箱和完备的代码工具对设计、仿真、开发各个步骤提供了支持。与通信领域相关的工具箱主要包括:signal processing toolbox、dsp system toolbox、communications system toolbox等。

•  signal processing toolbox是一个用于模拟和数字信号处理的工业级标准算法集合,提供大量的信号和线性系统模型、fir和iir滤波器设计分析实现以及模拟滤波器设计。能够进行信号的谱分析和统计信号处理。
•  dsp system toolbox为信号处理系统的设计和仿真提供算法库和相应工具,包含fft、fir、iir、多速率处理的各种方法,包含基于流的数据处理和创建实时原型。工具箱还提供了源自文件和设备的信号io和支持定点算法和c代码生成。
•  communications system toolbox工具箱为通信系统的设计、仿真和分析提供了算法和工具,包含了信源编码算法、信道编码算法、交织、调制解调、均衡、同步和信道模型,并提供了误码率分析工具,眼图、星座图和可视化信道特征,并可对用户建立的模型生成c和hdl代码。
产品特点
        matlab/simulink支持跨平台开发,支持科学计算和基于模型设计(mbd:model-based design)两种方式,其中mbd在开发过程中的各阶段均采用精确的模型描述,不但能够进行仿真验证,而且能够顺畅地过渡到后续开发阶段,从而提高科研的效率,降低研制的成本,大大地提高项目的成功率。

        mbd的层次化、可验证及可追溯性为数据链/通信系统的开发提供了多项便利,借助matlab/simulink对mbd的良好支持,为通信系统的快速原型设计和实现提供了基础。

应用&案例
        某单位武器系统建模与数字化仿真系统建设
        为了更好地反映武器系统的各个组件间在工作中的交联和数据流关系,并为设计、仿真、开发、实现提供统一的工具链和模型库,某单位基于matlab/simulink建设了武器系统建模与数字化仿真系统。
        武器系统建模与数字化仿真系统采用基于模型设计的思想(mbd:model-based design),在系统模型建立之初就按照多个子系统进行划分,并将系统指标拆解到各个子系统上。然后由各个专业科室按照分到的子系统指标要求,完成各个子系统的模型细化。子系统建模过程中集成了现有的模型,并将子系统进行算法分割,形成较为通用的ip模块,便于后续项目继承和修改。此外,通过数字化仿真的方式,在较低成本的实验室环境下评估武器系统的鲁棒性,确保有效手段可以提高设计的一次成功性,将系统的缺陷和问题在设计早期阶段得以体现,降低项目成本和风险。
 

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