Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" (28-29 мая 2002 г.). М.: ИПУ РАН. 2002. 207 С.: Ил.

Использование MATLAB для моделирования систем связи

Сергиенко А.Б.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”, г. Санкт-Петербург

Технологии передачи информации занимают в современном мире все более важное место, делая крайне актуальными вопросы расчета и моделирования систем связи.

Такие задачи могут решаться с использованием программных продуктов двух категорий: специализированных сред моделирования и универсальных математических пакетов. Достоинствами специализированных программ являются их оптимизация для конкретных задач и достигаемая благодаря этому большая скорость работы. Однако платой за это является недостаточная гибкость, затрудняющая моделирование нестандартных алгоритмов и протоколов. Этого недостатка лишены или почти лишены программные продукты общего назначения, среди которых лидирующее положение в области технических вычислений занимает система MATLAB с ее многочисленными прикладными пакетами расширения.

Для моделирования систем связи в MATLAB есть две возможности: выполнение расчетов, описывающих передачу информации, и собственно динамическое моделирование с помощью системы моделирования Simulink. Эти возможности реализуются следующими специализированными компонентами: Communications Toolbox содержит необходимые функции MATLAB, а Communications Blockset предоставляет в распоряжение пользователя набор блоков для моделирования систем связи с помощью Simulink. Блоки и функции ориентированы в основном на моделирование физического и канального уровней информационных сетей (согласно семиуровневой модели OSI).

Работа указанных специализированных пакетов опирается на общие функции цифровой обработки сигналов, реализованные в пакете расширения Signal Processing Toolbox и наборе блоков DSP Blockset.

В соответствии с обобщенной структурной схемой системы связи [1, 2] можно выделить следующие основополагающие группы функций, реализованных как в Communications Toolbox [3], так и в Communications Blockset [4]:

• функции моделирования и анализа сигналов;
• функции кодирования/декодирования источника;
• функции кодирования/декодирования канала связи (помехоустойчивого кодирования/декодирования);
• функции модуляции/демодуляции;
• функции моделирования каналов связи.

Кроме того, в пакете расширения Communications Toolbox имеются следующие группы функций:

• функции расчета специальных фильтров (фильтров с косинусоидальным сглаживанием АЧХ и фильтров, аппроксимирующих преобразование Гильберта);
• функции вычислений в конечных полях (полях Галуа).

В наборе блоков Communications Blockset также имеется ряд дополнительных библиотек:

• блоки низкоуровневых операций (скремблирование, повторение, вставка нулей, фазовый сдвиг и т. п.);
• блоки синхронизации (фазовая автоподстройка частоты);
• блоки перемежителей/деперемежителей.

В докладе приводится подробный обзор возможностей моделирования, предоставляемых функциями пакета Communications Toolbox и блоками набора Communications Blockset. Рассматриваются примеры использования функций и блоков с целью моделирования модемов, предназначенных для передачи данных по телефонным сетям.

Литература

1. Прокис Дж. Цифровая связь /Пер. с англ. под ред. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000.
2. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ.  М.: Радио и связь, 2000.
3. Communications Toolbox User’s Guide. The MathWorks, Inc., 2000.
4. Using the Communications Blockset. The MathWorks, Inc., 2001.