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福州大学阳光学院本科生毕业设计(论文)

模型建立等功能，可以便捷、又简单地去验证各种数字信号处理、线性与非线性系统等。Simulink的主要有三个特点在于：（1）建模方便、快捷；（2）易于进行模型分析；（3）优越的仿真性能。相对传统的仿真软件，Simulink具有操作简单、无需设计程序、效率高、灵活性强等特点。Simulink模块库（或函数库）包含有信号输入源模块（sources）、信号输出模块（sinks）、连续模块库(Continuous)、数学模块库(Math)、函数与表格模块库(Function & Table)、离散模块库(Discrete)、非线性模块(Nonlinear)、信号与系统模块库(signals &Systems)、和其他模块（Extra）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。一般启动Simulink有两种方法：（1）在MATLAB命令窗口中输入Simulink命令；（2）在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮。启动完Simulink，再利用Simulink建立仿真模型过程如下：（1）建立模块，建立一个空的模块窗口“untitled” ，然后利用Simulink提供的模块库，在此窗口中创建自己需要的Simulink模型；（2）设置模块参数，打开该模块的参数设置对话框，进行属性的设置；（3）连接各个模块；（4）运行仿真。

通过Simulink创建的模型，具有一定的递阶结构或者普通结构，为了使整个模型显得更加清晰、明了，用户可以按着递阶结构去设计一个模型。这个模型分为很多个模块，而每个模块又包含着很多子模块，子模块又包含着很多下一级的模块，依此类推[10]。用户可以使用鼠标点击其中的各个系统模块，再点击其子模块，以此类推。这样就可以观察到整个模型的结构，并且用户可以更快地去了解各模块之间的相互关系、各个模块的参数、整个模型的原理。在创建完一个模型后，检查各个模块的参数设置和模块连接情况，接着就可以进行仿真。在模型的输入端与输出端加入Scope模块或其他的显示模块，可以在仿真进行的同时并可立即观看到仿真结果。若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究[11]。Simulink仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。

3.2数字匹配滤波器的设计

3.2.1 普通滤波器的原理设计

普通滤波器只是对信号进行滤波作用，输出的信号信噪比低。如图3-1所示，其时域传输特性如公式（3-1）所示：

y(n)?x(n)?h(n) 公式（3-1）

频域上的它传输特性如公式（3-2）所示：

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基于MATLAB数字匹配滤波器的仿真设计

Y(ej?n)?X(ej?)?H(ej?c) 公式（3-2）

x(n) h(n) y(n)

图 3-1 滤波器的设计原理图

由图3-1可知，当输入端输入x(n)信号时通过滤波器h(n)后，只能使|ω|<ωc信号经过。根据不同的滤波器输出的信号y(n)不同。

3.2.2线性滤波器的原理设计

在一般信号传输系统中，其解调器可以相当于一个线性滤波器加一个门限判决器来

实现。该线性滤波器的信噪比越大，经过线性滤波器输出的信号与发送的信号的频率与相位都会很接近，如图3-2所示。

si(t) H(ω) S0N0 输出 判决 ni(t) 图 3-2 线性滤波器的设计原理图

由图3-2可以了解到线性滤波器是在普通滤波器基础上加上一个线性计算。输入信号为x(t)?ni(t)?si(t)，通过滤波器H(ω)得到信号y(t)，再经过门限判决器，最后输出相应的信号。当

S0N0达到最大即信噪比最大时，该滤波器为最佳线性滤波器。

3.2.3数字匹配滤波器（DMF)的原理设计

在数字匹配滤波器中，码序列的同步是其中至关重要的一步，在同步过程中，数字匹配滤波器要进行搜捕信号，等到输入有用的信号时，才开始捕获,如图3-3所示。

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扩频信号 抽头延迟 N ．．． 3 2 1

相加 判决 输出相关值

本地载波 抽头延迟 N 3 ．．． 2 1 图 3-3 DMF的基本结构图

由图3-3中输入一个扩频信号和本地载波经过N个抽头延迟，从而实现移位寄存器的功能。扩频信号码流在以为寄存器功能下向前移一位，并与本地载波码流的每一位进行相关运算，在通过累加器，输出一个值。当输出的值大于判决值时，则此时接收端的解调信号与本地伪随机码信号进行同步匹配，数字匹配滤波器开始捕获同步PN码序列。

3.3数字匹配滤波器的MATLAB仿真

3.3.1数字匹配滤波器Simulink仿真模型

本文所设计的数字匹配滤波器（DMF)其Simulink仿真模型，如图3-4所示，该匹配滤波器采用的是15位本地PN码:100010011010111。

图 3-4 数字匹配滤波器Simulink仿真模型图

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基于MATLAB数字匹配滤波器的仿真设计

图3-4中输入端In1是BPSK解调后的信号，经过四个模块后输出新的一个本地PN码序列。本文设计的DMF主要包括相关值计算（Related Operator）、比较器（Comparator ）、本地PN码序列产生器（Local PN Generator）以及极性转换（Saturation）四个模块。

3.3.2相关值计算（Related Operator）模块

图 3-5 相关值计算模块图

由图3-5可知，为了使电路实现得更简单，资源消耗更低，速度更快。本文设计的数字匹配滤波器采用同或，再求和，得到相关值的方法，从而来代替数字匹配滤波器的乘法组，图1-5中输入信号In1先通过15个延迟器（每个延迟器延迟一个PN码码片时间），延迟后的每个码元再与本地PN码的初始序列进行同或运算，得到的结果进行求和，即为所求的相关值。其中图中输入的数字信号（In1）每隔一个PN码片周期与本地PN固定初始序列进行一次相关值计算，得出一个相关值。其中，本地PN码序列初始状态从左至右为：111010110010001。

3.2.3比较器（Comparator）模块

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