CHENGNAN COLLEGE OF CUST 毕业设计（论文）题目：OFDM系统分析及仿真
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2013 年6 月
题目
OFDM系统分析及仿真
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OFDM系统分析及仿真
摘要
OFDM即正交频分复用技术，是由多载波调制发展而来。它既可以被看作一种调制技术,也可以被当作是一种复用技术?OFDM技术可以大大降低系统的误码率，并且有很强的抗干扰能力及较高的频谱利用率等特点，因此越来越多的人开始关注该技术。
本次毕业设计首先简单介绍了OFDM技术的发展和应用，分析了OFDM系统的优缺点以及发展前景。然后简单描述了OFDM的原理和OFDM系统实现模型及MATLAB软件，并且以此作为系统仿真的理论基础。最后利用MATLAB软件在输入不同信噪比下对OFDM 系统进行仿真，并且对其仿真出来的数据图形进行分析理解和总结?
关键词：正交频分复用；仿真；MATLAB
The Analysis and Simulation of the OFDM System
Abstract
OFDM or orthogonal frequency division multiplexing is developed from the multi-carrier modulation. It can be seen as a modulation technique and can also be regarded as a kind of multiplexing. OFDM technology can greatly reduce the bit error rate, and has a strong
anti-interference capability and high spectral efficiency and so on, so more and more people are concerned about the technology.
The graduation project introduces the development and application of OFDM technology simplify at first, and analyzes the advantages and disadvantages of OFDM system and the development prospects. Then simply describes the principle of the OFDM and OFDM system implementation model and the MATLAB software, and regard it as the theoretical basis. Finally, using the MATLAB software in input different SNR simulation of OFDM systems, and the data of the simulation out analysis understanding and summarizes the graphics.
Key words: Orthogonal frequency division multiplexing; Simulation; MA TLAB
目录
1 绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2 OFDM系统的发展 (1)
1.3 OFDM技术的优缺点 (3)
1.4 OFDM系统的发展前景 (4)
2 OFDM的技术基础 (5)
2.1 OFDM的基本原理 (6)
2.2 OFDM系统实现模型 (7)
2.3.1保护间隔(GI) (8)
2.3.2 循环前缀(CP) (9)
2.4 功能说明 (9)
2.4.1 OFDM基本参数选择 (9)
2.4.2 有用符号的持续时间 (10)
2.4.3 子载波数 (10)
2.4.4 调制模式 (10)
3 OFDM系统仿真与分析 (12)
3.1 MATLAB简介 (12)
3.2 OFDM系统仿真设计 (13)
3.3 仿真及结果 (14)
3.3.1 系统仿真(SNR=25dB) (14)
3.3.2 系统仿真（SNR=40dB） (17)
3.4 仿真结果分析 (20)
4 总结 (21)
参考文献 (22)
致谢 (23)
附录 (24)
1 绪论
1.1引言
计算机技术、Internet网络的发展与普及改变了人类生活方式，这是人类科技的一次革命性的进步。随着人们对信息量的需求越来越多，无线通信技术进入了一个快速发展时期。到21世纪，国内外移动通信技术迎来了高速发展时期，在无线通信技术网络和Internet的相互结合，使网络的资源利用发挥了巨大作用，同时也促进了Internet的进步和无线移动网络的技术的完善。网络的发展使人们的生活方式发生了巨大改变，更加便捷多样化。世界经济发展更快、生活更加精彩、科技成果更加辉煌。无线移动通信技术的发展迎来了又一次伟大变革。其中，正交频分复用（OFDM）技术是其关键技术。
由于OFDM的频谱利用率高、调制技术可有效地处理信道干扰、提高系统的传输速率等因素，OFDM技术越来越受到人们的关注。随着人们对通信数据化、宽带化、个性化、移动化的要求越来越高，OFDM技术在综合无线接入领域将会获得非常广泛的应用。随着DSP芯片技术的发展，傅里叶反变换和变换等技术的渐渐引入，人们开始集中精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用，第四代移动通信的主流技术将是OFDM技术。
1.2 OFDM系统的发展
二十世纪70年代，Weinstein和Ebert等科学家，应用离散傅里叶变换方法和快速傅里叶变换方法，创造出了一个相对完整的多载波传输系统，正是我们所要研究的正交频分复用（OFDM）系统。
正交频分复用（OFDM）是采用一种特殊的多载波的传输方式[1]。正交频分复用技术应用离散傅里叶变换方法和反变换方法处理了产生互相正交的多个子载波及从子载波里
恢复原始信号的问题。因此就减少了多载波传输系统中发送及传输出现的问题。快速傅里叶变换方法大大降低了多载波传输系统的复杂程度。从此以后正交频分复用技术开始走向实用。
其实，在上个世纪60年代已经提出了使用平行数据传输信号和频分复用(FDM)的技术。1970年，美国申请了一个专利，就是采用平行的数据和子信道相互重叠的频分复用来
消除对高速均衡的依赖，用于抵制冲击噪声和多径失真，并且能够充分利用带宽[2]。这项技术最初主要用于军事通信系统方面。此后很长一段时间，OFDM的发展相当缓慢。在实际中，傅立叶变换设备中的复杂度，发射机振荡器稳定性，接收机振荡器稳定性，还有射频功率放大器线性要求等等的因素都成为阻碍正交频分复用技术的发展的条件。上个世纪八十年代，MCM取得了突破发展，并且相当规模的集成电路使FFT的实现简单化，其它的一些难以实现的问题也得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步向高速数字化移动通信的领域迈进[3]。
由于科学技术的快速发展，在二十世纪90年代，OFDM广泛用干各种数字传输和通信中，如非对称数字用户环路(ADSL),数字化视频广播(DVB)、ETSI标准的音频广播(DAB)等[4]。1999年，国际电工电子工程学会（IEEE）通过了5GHz的一个无线局域网的标准，其中，OFDM正交频分复用调制技术也被用作在物理层的标准OETSI的宽带射频点接入网(BRAN)的一个局域网标准，同时也把OFDM该技术定为其调制标准技，使传输速率可达54MbPs。现在OFDM技术论坛的成员已达46个会员，其中15个为主要会员，我国的信息产业部也加入了OFDM正交频分复用技术论坛[5]。
2001年，IEEE802.16通过了无线城域网标准。伴随着IEEE802.l la和BRAN HyperLAN/2 两个标准在局域网的应用，OFDM 技术将会进一步在无线数据传输领域做出重大贡献。
OFDM技术目前拥有两个不同的联盟:一个是OFDM论坛，主要协调各会员递交给IEEE联盟的与OFDM技术有关的建议;另一个是宽带无线互连网论坛，其开发了一个VOFDM标准。OFDM论坛已经在IEEE 802.16无线MAN会议上向802.16.3分会递交了物理层建议，在这个会议上除了CDMA外，还有许多OFDM的建议被提出。
今后，OFDM的主要发展方向是增加传输距离、进一步提高传输速率，并且与现有的网络设备兼容。随着数字信号处理和大规模集成电路技术的快速发展，OFDM调制技术已经渐渐被应用到无线通信、高清晰度广播电视等领域[6]。
OFDM调制技术的高速率性能是通过提高系统复杂性为代价得到的。该技术的最大困难是如何使各个子信道精确同步。OFDM技术的基础是各个子载波必须满足频率正交性，如果正交性存在缺陷，整个系统的性能会严重下降。随着数字信号处理和锁相环（PLL）技术的飞速发展，现在可以精确跟踪信道冲激响应的实时变化，还可以均衡码间干扰影响。
1.3 OFDM技术的优缺点
OFDM技术存在很多技术优点，在3G、4G中被运用在通信方面确实存在很多优势[7]：1）频谱利用率很高，在窄带带宽下能够发出大量的数据，这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要。而且OFDM技术能同时分开至少1000个数字信号，码间干扰非常小，并且OFDM信号间的相邻子载波相互重叠，从理论上讲其频谱利用率非常接近奈奎斯特极限。
2）由于通信路径上传送数据能力会随着时间的变化而变化，而OFDM技术可以达到持续不断的监视传输媒质中通信特性突发变化，因此OFDM可以动态的与之相协调，同时接通、切断相应载波来保证通信持续精确地进行；
3）该技术还可以自动检测在传输介质之下某个特定载波是否存在较高的信号中衰减和干扰脉冲，并能采取最准确的调制措施，达到指定频率下载波通信成功；
4）该技术能提供队列服务，克服传输介质中外界信号的干扰，因此OFDM的技术适合在比较高层的城市建筑物、居民相对密集以及地理位置上突出的地方和信号散播的一些地区使用。快速的数据交换传播、数字化语音广播等都期望减少多径效应对信号造成的影响。
5）OFDM正交频分复用技术中最大的优点是可以抗频率选择性衰落以及其窄带干扰能力强。在单载波传输系统中，单个的衰落或者干扰都会将导致全部通信链路的失败，而在多载波的系统中，只有相当小的一部分载波受到干扰。
6）可以有效降低信号波形与波形的干扰，适用在多径环境以及衰落信道中的高速数据传输。
7）通过其间各子载波联合编码，将具有非常强的抗衰落能力。OFDM的技术利用了信道中的频率分集，相反，当衰落不是很严重，就不必再加时域均衡器。通过各信道的联合编码，就可以使系统性能得到提高。
8）OFDM采用IFFT和FFT来实现调制和解调，降低系统复杂程度；易于DSP实现。
虽然OFDM拥有以上的一些优点，但是OFDM信号在系统的传输过程中仍然存在着一些不足：
1）对相位噪声以及载波频偏都会十分敏感
这是OFDM 技术一个最大缺点，整个OFDM 系统对各子载波之间正交性要求非常严
格，任何一点很微处的载波频偏也会破坏子载波间的一些正交性，引起码间干扰。相位噪声同样也会引起码元星座点的扩散和旋转，从而形成码间干扰。但是单载波传输系统就不会出现这种问题，载波频偏和相位噪声只是降低了接收到信号的信噪比，因此不会导致信号互相之间的影响。
2）峰均功率比过大
OFDM的信号是由多个正交子载波信号一起组成，而且这些正交子载波信号都是由不同的许多调制符号来独立调制。与相对传统的调制方法比如恒包络方法相比，OFDM的调制存在着一个非常高的因子，称之为峰值因子。由于OFDM的信号可以认为是许多小信号相加后的总和，但是这些所有小信号的相位都是传输的那些数据序列所决定的。除此之外对某些特殊数据，小信号有可能同相，而在幅度上叠加在一起从而产生很大的瞬时峰值幅度。而峰均功率比过大，将会增加A/D和D/A的复杂性，而且会降低射频功率放大器的效率。同时，在发射端，放大器的最大输出功率就限制了信号的峰值，这会在OFDM频段内和相邻频段之间产生干扰。
3）所需线性范围宽
由于OFDM系统峰值平均功率比大，对非线性放大更为敏感，因此OFDM系统调制比单载波系统对放大器的线性范围要求更高。
1.4 OFDM系统的发展前景
无线通信与个人通信在短短的几十年间，经历了从模拟通信到数字通信，从频分多址(FDMA)到码分多址(CDMA)的巨大发展，目前又有新技术的出现，此技术即为正交频分复用（OFDM）。比以码分多址（CDMA）为核心的第三代移动通信技术应用更加完善，技术更加先进，我们将之称为“第四代移动通信技术”。OFDM技术在宽带领域的应用具有很大的潜力。与第三代移动通信系统相比，采用多种新技术的OFDM系统具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，并且提高了频带利用率，它不仅可以增加系统容量，而且更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。另外，OFDM技术的实现简单，成本低廉。随着DSP技术的飞速发展，并利用快速傅里叶变换产生大量相互正交的子载波，为实现高速宽带通信系统提供了极大的方便。OFDM将成为实现未来宽带移动通信的主流方式，因而引起越来越多的人们的关注和研究[8]。
2 OFDM的技术基础
正交频分复用（OFDM）技术与频分复用（FDM）技术非常相似。OFDM技术是将高速的数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干个子信道中进行传输，不同的是，OFDM频谱利用率相对更高。与FDM的主要区别有以下几方面[9]：
1）在平常的广播中，每一个基站在不同的频率上发送信号，有效地运用FDM来保证每个站点的分割隔，广播中每个站点都没同位和同步。但在OFDM信号间所有的子载波都会在频率和时间上同步，使得子载波间的干扰被严格地控制。当这些复用子载波载在频域中重叠交错，并且调制的正交性采用的是循环前缀做保护间隔，因此不会产生载波之间干扰（ICI）的现象。
2）对于OFDM系统来说，所传输信号都必须在某两个信道间有频率间隔来防止信号相互干扰，因此，降低了劝不动频谱的利用率。而OFDM子载波的正交复用技术很大程度上影响了频谱的利用率，如图2.1所示。
频率
传统的频分复用（FDM）多载波调制
节省带宽资源
频率
正交频分复用（OFDM）多载波调制
图2.1 FDM与OFDM频率利用率的比较
OFDM是一种多载波传输技术，可以被看作一种调制技术，也可以被看作一种复用技术。多载波传输是把数据流分解成若干子比特流，这样每个子数据流将有低得多的比特速
率，用这样的低比特速率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
2.1 OFDM 的基本原理
一个完整的OFDM 系统原理如下图2.2所示。OFDM 的主要思想是将串行数据并行地调制在多个正交的子载波上，由此可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号周期，提高系统的抗衰落和抗干扰能力，而且由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，因此非常适合移动场合中的高速传输。
图2.2 OFDM 系统
在发送端，输入的高速率数据流经过信道编码和交织后，再通过调制映射产生调制信号，插入导频信号后，经过串/并变换变成N 个并行低速率的数据流，这样每N 个并行的数据会构成其中一个（OFDM ）符号。 经快速反傅里叶变换IFFT 对每一个OFDM 符号的N 个并行数据来进行调制。变成的时域信号如下：
[]∑-===102)()()(N m N nm
j e m X m X IFFT n x π n=0,1, ……,N -1 （2-1）
式中：m 为频域离散点；N 是载波的数目；n 是时域离散点。为了在所接收端能够有效抑制被称为(Inter Symbol Interference ，ISI)的码间干扰，通常要在每一时域OFDM 符号符号定时 频偏校正 输入数据 信道
编码 交织 信号 映射 插入导频 串/并交换
IFFT
并/串变换
插保护间隔 载波
调制 信道 载波解调 去保护
间隔 串/并 变换 FFT 并/串
变换 信道估计
信道逆
映射 解交织 信道解码 输出数据 定时和频
率同步
之前添加上一个(Guard Interval ，GI)保护间隔。加过保护间隔之后的信号就可表示为式(2-2)。最后此信号经D ／A 转换和并／串变换，在发送天线将其发送出去。
1,1(),1,,11(),0,1,1
{G G x N n n G x n n N N N x +=--+??????-=??????-= （2-2） 接下来接收端会将接收到的信号处理，再完成载波同步和定时同步，经过A ／D 转换和串/并转换后，信号表示为：
yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n) (2-3) 然后，在去除CP 后再进行解调，同时依据插入的导频信号还会进行信道的估计。后面接着会将信道的估计值以及FFT 解调值一起输入检测器做相干检测，检测各个子载波的信息符号。最后经过反映射和信道的译码来恢复原始比特流。除去循环前缀(CP)经FFT 变换后信号表示为：
,)(1)]([)(1
02∑-=-==N n N nm j e n y N n y FFT m Y π m=0,1, ……N -1
),()()()()(m W m Z m H m X m Y ++= m=0,1, ……N -1 （2-4） 式中：H(m)为信道h(n)的傅里叶转换；Z(m)为符号间干扰和载波间干扰z(n)的傅里叶变换；W(m)是加性高斯白噪声w(n)的傅里叶变换。
2.2 OFDM 系统实现模型
利用离散反傅里叶变换(IDFT)或快速反傅里叶变换(IFFT)实现的OFDM 系统，如图2.3所示。
从下图OFDM 系统的实现模型可以看出，输入经过调制的复信号经过串／并变换后，进行IDFT 或IFFT ，将数据的频谱表达式变到时域上，再经过并／串变换，然后插入保护间隔，防止码间干扰，再经过数／模变换后形成OFDM 调制后的信号s(t)。该信号经过信道后，接收到的信号r(t)经过模／数变换，然后去掉保护间隔，以恢复子载波之间的正交性，再经过串／并变换和DFT 或FFT 使数据的时域表达式变到频域上后，恢复出OFDM 的调制信号，再经过并／串变换后还原出输入符号。
图 2.3 OFDM 系统实现框图
2.3 保护间隔和循环前缀作用
2.3.1保护间隔(GI)
无线多径信道会使通过它的信号出现多径时延，此种多径时延如果扩展到下一个符号，就会造成符号问串扰，严重影响数字信号的传输质量。而采用OFDM 技术的主要原因之一是它可以有效地防止多径时延扩展。通过把输入的数据经过串／并变换后分配到N 个并行的子信道上，使每个用于去调制子载波的数据符号周期可以扩大为原输入数据符号周期的N 倍，因此时延扩展与符号周期的比值也同样可降低为 1／N ，在OFDM 系统里，为了能够最大程度消除符号之间的干扰，可在每个OFDM 的符号间插入一个保护间隔，并且这个保护间隔长度Tg 一般是要求大于这个无线信道最大的时延扩展，这样以来一个符号地多径分量才不会对下个符号带来干扰。
但是当保护间隔大于多径时延时，保证在 FFT 地运算时间内，不会使信号相位跳变。所以，OFDM 接收机看到地只是存在个别相位偏移，
很多个单纯连续的正弦波形信号的叠加，而这种叠加不会对子载波间的正交性造成破坏。如果当多径时延大于保护间隔，就会在FFT 的运算时间之内出现信号的相位跳变可能。因此，在路径信号之间叠加信号就不只{}n R r(t) n(t) S(t) ……
……
并/串 交换 …
… …
…
DFT 或
FFT 并/串
交换 反OFDM
OFDM
{}
n S 串/并交换 IDFT 或 IFFT 插入 保护
间隔 数/模交换 多径 传播
模/数 交换 去除 保护 间隔 串/并 交换 ＋
包含单纯连续的正弦波形信号。从而可能损坏子载波间的正交性，就会产生信道之间的相互干扰(ICI)，导致各个载波间产生干扰。
2.3.2 循环前缀(CP)
为了除掉多径传播所造成地信道间干扰ICI。一种比较有效的方法是把原本宽度为T 的OFDM符号来进行周期性的扩展，再用扩展的信号来填补保护间隔。把保护间隔以内(延续时间用Tg表示)信号叫做为循环前缀。实际系统之中，当把OFDM符号输入信道之前，首先要给它加上循环前缀，然后送入信道再进行传送。相反在接收端，先要将接收的符号开始时宽度为Tg的部分舍弃，再将剩余宽度是T的部分做傅里叶变换，进行解调。在OFDM 符号里加上循环前缀就可以保证一个FFT 周期内，使OFDM符号时延的副本中包括的波形周期数都是整数，这样，时延少于保护间隔Tg的那一段时延信号就不在解调过程间产生信道之间干扰ICI[10]。
2.4 功能说明
2.4.1 OFDM基本参数选择
OFDM 参数选择是需要在多项矛盾要求中进行最优地考虑。一般来说，首先要确定三个参数：比特率、宽带以及保护间隔。通常，保护间隔时间长度应该为应用移动环境信道下时延均方值的2～4倍。当确定保护间隔，则OFDM 符号的周期长度才可以确定。为了能够最大程度地减少由插入的保护间隔引起的信噪比损失，则需要OFDM的符号周期长度必须要远大于其保护间隔的长度。但是符号周期长度又不能任意大，否则在OFDM中将包含有更多子载波数。从而会造成子载波间隔减少，致使系统所要实现的复杂程度增加，同时增加了系统峰值的平均功率之比，这样系统对频率偏差会更加的敏感。所以，实际应用之中，通常要选择的符号周期长度最好是保护间隔的5倍。这样以来插入的保护比特所带来的信噪比损耗仅有1 dB左右。
在确定符号周期以及保护间隔后，子载波数的多少可以直接采用-3 dB带宽再除去掉保护间隔后的符号周期倒数，得到或利用要求的比特率除各个子信道地比特率以确定子载波数量。各个信道之中传输的比特率可以利用调制类型及编码速率以及符号速率一起来确定[11]。
2.4.2 有用符号的持续时间
T(有用符号的持续时间)对子载波间的间隔以及译码等待的周期都会有影响。但是为了保证数据吞吐量，FFT长度和子载波数目要有很大的数量。只有这样才会使有用符号的持续时间加大。实际应用之中，载波偏移的多少以及相位稳定性的好坏会直接影响这两个载波间的间隔大小。当接收机是移动的，那么载波间隔就必须足够长，以保证多普勒频移的忽略。总而言之，当选择有用符号持续时间一定以保证信道稳定性为前提。
2.4.3 子载波数
当子载波数越多，这时有用信号就越平坦。因此带外衰减就越快，其图形就会更加的接近矩形，更符合通信的要求。但是子载波数又不能太多，这是因为如果图形接近矩形那么对接收端来说，滤波器的要求就会越高(原因是只有理想的滤波器才可以达到过滤的目的，相反就会造成一定程度的交调干扰)。因此要综合考虑所传递信息地可行性和有效性。
子载波数可以由信道带宽、数据吞吐量和有用符号持续时间T所决定：
N=1/T (2-5) 子载波数目也可以被设置成有用符号的持续时间倒数，数值与FFT处理的数据点相互对应[12]。
2.4.4 调制模式
通过改变射频信号的幅度、频率以及相位来调制信号。但对OFDM系统而言，仅仅可以采用调制相位和幅度这两种调制的方法。不能采用频率调制方法。是因为波频率为正交的子载波不可行，并且子载波携带的是独立信息，一定要调制子载波频率就会破坏子载波正交特性，这也是频率调制为什么不能在OFDM系统里采用的一个原因。
短波通信可采用MQAM和MPSK两种调制方式。改变载波的相位和幅度叫做正交幅度调制。这是ASK以及PAK的相互结合。相对容易解调的矩形QAM信号，有容易产生地独特优点。另外，也相对来说比较容易解调。矩形QAM包含4QAM、16QAM和64QAM 等。这三种星座点所对应比特数分别为2，4，6。如果要采用此种调制方法，其步长必须是2。当利用MPSK调制方式时可传输任意地比特数。比如1，2，3，分别就对应2PSK，
4PSK和8PSK。并且MPSK调制方式的另外一个有点是该调制方式是一种等能量的调制，它不会因为星座点能量的不等而给OFDM系统造成PAPR较大问题[13]。
3 OFDM系统仿真与分析
3.1 MATLAB简介
MATLAB是矩阵实验室即Matrix Laboratory的缩写。除了具备超凡的数值计算能力外，它还具有专业水平的符号计算，文字处理，可视化的建模、仿真以及实时控制的能力。
MATLAB基本的数据单位为矩阵，指令的表达式和数学,工程之中常常用的形式都十分相似。所以要利用MATLAB计算问题就会比用C,FORTRAN等的语言使用方便得多。
MATLAB也拥有上百个函数主包和几十种工具包。工具包可以分为两大类：功能性的工具包以及学科性的工具包。其中功能性的工具包主要是用来扩充MATLAB的一些关于符号的计算,其中包含了包括可视化建模与仿真,对文字的处理和实时控制的功能。另外学科性的工具包则是专业性较强的工具包。包括了信号处理工具，控制工具包及通信工具包等这些都属于此类。
MATLAB受用户喜爱的原因是操作性强和开放性。除了它内部函数之外,所有主包文件以及各种工具包文件都是可以读可以根据情况修改的文件,还可以对源程序进行修改或
者加入自己编写的一些程序，重新构造新的专用工具包。
下面简介MATLAB的一些主要特点[14]。
1）MATLAB语言紧凑简洁，操作灵活方便，库函数丰富。程序书写自由，利用丰富的库函数减轻了编程任务，减少了不必要的一些编程工作。
2）MATLAB运算符丰富。这是由于它是基于C语言来编写的。MATLAB也提供了一些和C语言数量相差无几的运算符，灵活使用它的运算符会将使程序变得更加简短。
3）MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。
4）程序限制不严格，程序设计自由度大。例如，在MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。
5）程序可移植性非常好，操作起来基本不做修改也可以在各型号操作系统运行。
6）图形功能非常强，在FORTRAN和C这两种语言里，用来绘图是很不容易的，但是在MATLAB里，数据可视化很简单。同时MATLAB具有较强的图形编辑和界面处理的能力。
7）其缺点是，和高级程序来相比，程序执行速度会比较慢。并且由于MATLAB程序不用编译预处理。
3.2 OFDM系统仿真设计
在仿真中，我根据如下3.1程序图，设计了在输入不同信道比环境下，OFDM系统的误码特性。下面结合主要程序加以注释并说明系统如何实现：
开始
初始化：子载波数为256，出入不同信噪比
产生随机数
16-QAM调制
IFFT
加入循环前缀
加入高斯白噪声
去掉循环前缀
FFT
16-QAM解调
进行误码率统计
结束
图3.1 程序流程图
本程序主要使用了rand（）函数产生随机数据，并且调用函数QAM16_mod(),使产生
的数据逐一的映射到坐标系中，形成16QAM星座图。而后调用QAM_16demod()函数，将解调后的数据重新映射到16QAM星座图上。
其中QAM16_mod()函数主要程序如下：
function complex=QAM16_mod(number)
%16QAM星座图映射---把输入的数映射成对应的坐标（复数）
A=[-3-3*i,-3-i,-1-3*i,-1-i,-3+3*i,-3+i,-1+3*i,-1+i,3-3*i,3-i,1-3*i,1-i,3+3*i,3+i,1+3*i,1+i];
complex=A(number+1);
%complex为对输入数据进行星座点映射后的坐标（复数）
其中QAM_16demod()函数主要程序如下：
function [number,complex]=QAM16_demod(c)
%16QAM星座图重映射---在星座图上对散乱的点找最近的点作为它的星座点
%complex为离星座点最近的那点的坐标，即是解调后的坐标
%number为解调后的OFDM数据
A=[-3-3*i,-3-i,-1-3*i,-1-i,-3+3*i,-3+i,-1+3*i,-1+i,3-3*i,3-i,1-3*i,1-i,3+3*i,3+i,1+3*i,1+i];
for k=1:16
B(k)=sqrt((real(c)-real(A(k)))^2+(imag(c)-imag(A(k)))^2);
end
number=find(B==min(B))-1;
complex=A(find(B==min(B)));
3.3 仿真及结果
本次仿真采用的子载波数为256，根据输入不同的信噪比来比较系统的误码率和性能。
3.3.1 系统仿真(SNR=25dB)
输入25分贝的信噪比，仿真出的图形如下：
图3.2是输入随机数据的星座图，从此图中可以看出，输入的随机数据已经过了16QAM 调制，调制后的数据的星座点如下图所示。红色的叉为星座点。
图3.2 16QAM星座图
图3.3是输入加入噪声前和加入噪声后的信号波形的比较。左右分别是信号的实部和虚部，上下分别为加入噪声前和加入噪声后的噪声。从图中我们能够看出，信号经过高斯白噪声的信道，可以很清楚的看到信号的数值部分发生了变化，即产生了我们通常所说的失真。
图3.3 加入噪声前后信号对比
图3.4是加入噪声前和加入噪声后的信号幅值和相位的比较，左侧的是幅值部分，右侧的是相位部分。上面两个图是加入高斯白噪声之前的信号，下面两个图是加入高斯白噪声之后的信号。通过这个图，我们能够看出，信号经过高斯白噪声的信道，它的幅值发生了
信号与系统仿真实验报告1．实验目的 了解MATLAB的基本使用方法和编程技术，以及Simulink平台的建模与动态仿真方法，进一步加深对课程内容的理解。 2．实验项目 信号的分解与合成，观察Gibbs现象。 信号与系统的时域分析，即卷积分、卷积和的运算与仿真。 信号的频谱分析，观察信号的频谱波形。 系统函数的形式转换。 用Simulink平台对系统进行建模和动态仿真。 3．实验内容及结果 3.1以周期为T，脉冲宽度为2T1的周期性矩形脉冲为例研究Gibbs现象。 已知周期方波信号的相关参数为：x(t)=∑ak*exp(jkω),ω=2*π/T,a0=2*T1/T,ak=sin(kωT1)/kπ。画出x(t)的波形图（分别取m=1,3,7,19,79,T=4T1）,观察Gibbs现象。 m=1; T1=4; T=4*T1;k=-m:m; w0=2*pi/T; a0=2*T1/T; ak=sin(k*w0*T1)./(k*pi); ak(m+1)=a0; t=0:0.1:40; x=ak*exp(j*k'*w0*t); plot(t,real(x)); 3.2求卷积并画图 (1)已知：x1(t)=u(t-1)-u(t-2), x2(t)=u(t-2)-u(t-3)求：y(t)=x1(t)*x2(t)并画出其波形。 t1=1:0.01:2; f1=ones(size(t1)); f1(1)=0; f1(101)=0; t2=2:0.01:3; f2=ones(size(t2)); f2(1)=0; f2(101)=0; c=conv(f1,f2)/100;
t3=3:0.01:5; subplot(311); plot(t1,f1);axis([0 6 0 2]); subplot(312); plot(t2,f2);axis([0 6 0 2]); subplot(313); plot(t3,c);axis([0 6 0 2]); (2）已知某离散系统的输入和冲击响应分别为：x[n]=[1,4,3,5,1,2,3,5], h[n]=[4,2,4,0,4,2].求系 统的零状态响应，并绘制系统的响应图。 x=[1 4 3 5 1 2 3 5]; nx=-4:3; h=[4 2 4 0 4 2]; nh=-3:2; y=conv(x,h); ny1=nx(1)+nh(1); ny2=nx(length(nx))+nh(length(nh)); ny=[ny1:ny2]; subplot(311); stem(nx,x); axis([-5 4 0 6]); ylabel('输入') subplot(312); stem(nh,h); axis([-4 3 0 5]); ylabel('冲击效应') subplot(313); stem(ny,y); axis([-9 7 0 70]); ylabel('输出'); xlabel('n'); 3.3 求频谱并画图 (1) 门函数脉冲信号x1(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5) N=128;T=1; t=linspace(-T,T,N); x=(t>=-0.5)-(t>=0.5); dt=t(2)-t(1); f=1/dt; X=fft(x); F=X(1:N/2+1); f=f*(0:N/2)/N; plot(f,F)
《系统工程》实验报告 姓名：**** 班级：**** 学号：**** 指导老师：**** 2014年12 月4 日
实验三 简单库存模型 一、 实验目的 1、 熟悉STELLA 软件的基本操作 2、 加深对系统动力学主要要素和基本思想的理解 3、 学会利用STELLA 软件建立一阶反馈系统模型、仿真运行及结果分析 二、 实验要求 1、简单库存模型各变量及其因果关系图如下图： 2、各变量之间的关系可用如下方程表示： LI?K=I ?J+DT*R1?JK NI=1000 RR1?KL=DK/Z AD?K=Y-I ?K CZ=5 CY=6000 3、要求利用STELLA 建立上述库存模型的流图，仿真计算并分析结果 三、实验步骤 1、确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值； 2、熟悉STELLA 软件操作指导，建立模型的四个基本构造块为：栈（stock ）、流（flow ）、转换器(converter)、连接器（connector ），设置仿真参数（采用默认值）； 2、根据因果关系图连接流； 3、确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程； 库存量 库存 差额 订货量 + (—) R1 D I — + 期望库存Y
4、建立模型仿真结果分析所需的数据模块； 5、仿真及结果分析 实验内容: 1.确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值； 2.建立四个基本块,根据关系图连接,如下图 3.确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程,并且运行仿真得输出特性示意图,如下图.
4.仿真得出数据随时间变化的精确流程,如下图
雷达技术实验报告 雷达技术实验报告 专业班级: 姓名： 学号：
一、实验内容及步骤 1.产生仿真发射信号：雷达发射调频脉冲信号，IQ两路； 2.观察信号的波形，及在时域和频域的包络、相位； 3.产生回波数据：设目标距离为R=0、5000m； 4.建立匹配滤波器，对回波进行匹配滤波； 5.分析滤波之后的结果。 二、实验环境 matlab 三、实验参数 脉冲宽度 T=10e-6; 信号带宽 B=30e6; 调频率γ=B/T; 采样频率 Fs=2*B; 采样周期 Ts=1/Fs; 采样点数 N=T/Ts; 匹配滤波器h(t)=S t*(-t) 时域卷积conv ，频域相乘fft， t=linspace(T1,T2,N); 四、实验原理 1、匹配滤波器原理： 在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为) x： (t t x+ = t s n )( )( )(t 其中：)(t s为确知信号，)(t n为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为 No。 2/
设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应： )()()(t n t s t y o o += 输入信号能量： ∞<=?∞ ∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ?∞ ∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπωω d e S H t s t j o ?∞ -= )()(21)( 输出噪声的平均功率： ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ??∞∞ -∞∞-== )()(21)(21)]([22 ) ()()(21 )()(21 2 2 ωωωπ ωωπ ω ωd P H d e S H S N R n t j o o ? ? ∞ ∞ -∞ ∞-= 利用Schwarz 不等式得： ωωωπd P S S N R n o ? ∞ ∞ -≤) () (21 2 上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件： o t j n e P S H ωωωαω-=) ()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时，MF 的系统函数为： ,)()(*o t j e kS H ωωω-=o N k α2= k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器的传输函数 )(ωH 。
生产系统建模与及仿真 实验报告 实验一Witness仿真软件认识 一、实验目的 1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法； 2、学习生产系统的建模与仿真方法。 二、实验内容 学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法 三、实验报告要求 1、写出实验目的: 2、写出简要实验步骤； 四、主要仪器、设备 1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求） 2、Witness工业物流仿真软件。 五、实验计划与安排 计划学时4学时 六、实验方法及步骤 实验目的： 1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。 2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。 实验步骤： Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局
优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。 ◆Witness的安装与启动： ?安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。 ?安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序； ⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。 ?启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。 ◆Witness2004的用户界面： ?系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示： 主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。 ?元素列表窗口：共有五项内容，分类显示模型中已经建立和可以定义的模型元素。Simulation中显示当前建立的模型中的所有元素列表；Designer中显示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
通信原理课程设计 实验报告 专业：通信工程 届别：07 B班 学号：0715232022 姓名：吴林桂 指导老师：陈东华
数字通信系统设计 一、 实验要求： 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ； 式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空
间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果：
电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称LFM脉冲压缩雷达的设计与验证 电子科技大学研究生院制表
电子科技大学 实验报告 学生姓名：学号： 指导教师： 实验地点：科B516室实验时间： 一、实验室名称：电子信息工程专业学位研究生实践基地 二、实验项目名称：LFM脉冲压缩雷达的设计与验证 三、实验学时：20 四、实验原理： 1、LFM脉冲信号和脉冲压缩处理 脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。 进行脉冲压缩时的LFM脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为
2()exp 2i t t s t Arect j T μ???? = ? ????? 其中的矩形包络为 1 12102 t T t rect T t T ? ≤????=? ???? >?? 式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式 2/B T μπ= 时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为 22[2/]()4220i B B j f f S f ππμ?? ?-+- ≤≤???=? ???? 其他 脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。假设系统输入为()()() i i x t s t n t =+，噪声 () i n t 为 均匀白噪声，功率谱密度为 0()2 n p N ω=， () i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉 冲信号。根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为 ()()() o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为 ()()()exp()o i s t S H j t d ωωωω ∞ -∞ =? 与此同时，输出的噪声平均功率为 2 ()2 N N H d ωω ∞ -∞ =? 则0t 时刻输出信号信噪比可以表示为 2 2 02 0()()e () ()2 j t i o S H d s t N N H d ωωωωωω ∞ -∞ ∞ -∞ =? ? 要令上式取最大值，根据Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为 0()()exp() i H KS j t ωωω*=-
XXXXX 实验报告 学院（部）XX学院 课程名称生产系统仿真实验 学生姓名 学号 专业 2012年9月10日
《生产系统仿真》实验报告 年月日 学院年级、专业、班实验时间9月10日成绩 课程名称生产系统仿真 实训项目 名称 系统仿真软件的基础应 用 指导 教师 一、实验目的 通过对Flesim软件进一步的学习，建立模型，运用Flesim软件仿真该系统，观察并分析运行结果，找出所建模型的问题并进行改进，再次运行循环往复，直到找出构建该系统更为合理的模型。 二、实验内容 １、建立生产模型。 该模型生产三种产品，产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布；暂存器的最大容量为25个；检测器的检测时间服从均值为30的指数分布，预制时间为10s；传送带的传送速率为1m/s，带上可容纳的最大货件数为10个。 ２、运行生产模型。 ３、对运行结果进行分析，提出改进方案在运行，直到找到更为合理的模型。 三、实验报告主要内容 １、根据已有数据建立生产模型。 将生产系统中所需实体按组装流程进行有序的排列，并进行连接如图１所示
图1 ２、分别对发生器、暂存器、检验台和传送带进行参数设置。 （１）发生器的产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布。如图2所示。 （２）暂存器的最大容量设置为25件。如图3所示。 （3）设置检验台的检测时间服从均值为30s的指数分布，预制时间为10s.如图4所示。 （4）传送带的传送速率为1m/s，最大容量为10件。如图5所示 图2 图3 图4 图5 3、对发生器及暂存器进一步设置。 （1）发生器在生成产品时设置三种不同类型的产品，通过颜色区分。如图6所示。 （2）暂存器在输出端口通过设置特定函数以使不同颜色的产品在不同的检验台检验。如图7所示。
中南大学系统仿真实验报告 指导老师胡杨 实验者 学号 专业班级 实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院
目录 实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)
实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1
3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000
系统工程实验报告 学院：管工学院 班级:工业工程102班 姓名：管华同 学号：109094042
实验一：解释结构模型 一、实验目的： 熟悉EXCEL，掌握解释结构模型规范方法。 二、实验内容： 1.已知可达矩阵如下表1 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 2. EXCEL中对错误！未找到引用源。中的可达矩阵用实用方法建立其递阶结构模型。（1）对可达矩阵进行缩减，得到缩减矩阵 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 （2）按小到大给每行排序 1 2 3 4 5 6 7 8 每行的和 2 0 1 0 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 4 0 1 0 1 0 0 0 0 2 1 1 1 0 1 0 0 0 0 3 5 0 1 0 1 1 0 0 0 3 3 1 1 1 1 0 0 0 0 4 7 0 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 0 1 1 1 1 1 6
（3）调整行列构成对角单位矩阵 2 8 4 1 5 3 7 6 每行的和 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 8 0 1 0 0 0 0 0 0 1 4 1 0 1 0 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 0 0 0 3 5 1 0 1 0 1 0 0 0 3 3 1 0 1 1 0 1 0 0 4 7 1 1 1 0 1 0 1 0 5 6 1 1 1 0 1 0 1 1 6 （4）画出递阶结构有向图 28 4 15 37 6（4）递阶结构模型完成。第一级第五级第二级 第三级第四级
广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101 姓名：李春立 20110402088 吴可为 201104020117 陈诗涵 201104020119 丘汇峰 201104020115
目录 一、企业简介 (2) 二、通达企业立体仓库模型仿真 (2) 1................................ 模型描述：2 2................................ 模型数据：3 3.............................. 模型实体设计4 4.................................. 概念模型4 三、仿真模型内容——Flexsim模型 (4) 1.................................. 建模步骤4 2.............................. 定义对象参数5 四、模型运行状态及结果分析 (7) 1.................................. 模型运行7 2................................ 结果分析：7 五、报告收获 (9) 一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1. 模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、
储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运输到分类输 送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理器检验合格 的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉；每个操作工则将暂存 区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A，C产品将被送到同一货架上， 而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个暂存区上； 此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装材料都到达时，就可 以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2. 模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端： A: normal(400,50) B: normal(400,50) C: uniform(500,100) D: uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣装置将其推 入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检验器旁的暂 存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%，B为96%，C的合格 率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将货物送至货 架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间为返回60 的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存区17,18，21容量为 10；
一、系统描述 1.1.系统背景 本系统将基于下面的卫星屏幕快照创建一个模型。当前道路网区域的两条道路均为双向，每个运动方向包含一条车道。Tapiolavagen路边有一个巴士站，Menninkaisentie路边有一个带五个停车位的小型停车场。 1.2.系统描述 （1）仿真十字路口以及三个方向的道路，巴士站，停车点；添加小汽车、公交车的三维动画，添加红绿灯以及道路网络描述符； （2）创建仿真模型的汽车流程图，三个方向产生小汽车，仿真十字路口交通运行情况。添加滑条对仿真系统中的红绿灯时间进行实时调节。添加分析函数，统计系统内汽车滞留时间，用直方图进行实时展示。 二、仿真目标 1、timeInSystem值：在流程图的结尾模块用函数统计每辆汽车从产生到丢弃的，在系统中留存的时间。 2、p_SN为十字路口SN方向道路的绿灯时间，p_EW为十字路口EW方向道路的绿灯时间。 3、Arrival rate：各方向道路出现车辆的速率（peer hour）。
三、系统仿真概念分析 此交通仿真系统为低抽象层级的物理层模型，采用离散事件建模方法进行建模，利用过程流图构建离散事件模型。 此十字路口交通仿真系统中，实体为小汽车和公交车，可以源源不断地产生；资源为道路网络、红绿灯时间、停车点停车位和巴士站，需要实施分配。系统中小汽车（car）与公共汽车（bus）均为智能体，可设置其产生频率参数，行驶速度，停车点停留时间等。 四、建立系统流程 4.1.绘制道路 使用Road Traffic Library中的Road模块在卫星云图上勾画出所有的道路，绘制交叉口，并在交叉口处确保道路连通。 4.2.建立智能体对象 使用Road Traffic Library中的Car type模快建立小汽车（car）以及公共汽车（bus）的智能体对象。 4.3.建立逻辑 使用Road Traffic Library中的Car source、Car Move To、Car Dispose、
物流系统f l e x s i m仿真 实验报告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101
目录
一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1.模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运 输到分类输送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到 1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理 器检验合格的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉； 每个操作工则将暂存区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A， C产品将被送到同一货架上，而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个 暂存区上；此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装 材料都到达时，就可以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2.模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端：
A:normal(400,50)B:normal(400,50)C:uniform(500,100)D:uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣 装置将其推入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作 台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检 验器旁的暂存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%， B为96%，C的合格率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将 货物送至货架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间 为返回60的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存 区17,18，21容量为10； ⑦.分拣后A、C存放在同一货架，B、D同一货架，之后由 叉车送往合成器。合成器比例A/C : B/D : 包装物 = 1： 1 ：4 整个流程图如下： 3.模型实体设计
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
系统工程实验报告 开课实验室： 1、实验目的 通过vensim仿真软件使用介绍，结合理论课内容，根据系统工程课后案例构建系统动力学模型，使学生得到仿真软件的基本技能训练。 2、实验内容 本部分实验分两个环节，第一环节主要熟悉vensim软件各功能模块的情况并能够完成课本例题的仿真；第二个环节主要是运用vensim软件解决课后习题第9、10、11、12题的流程图绘制以及仿真，并结合部分试题撰写实验报告（把过程截图放到报告中）。 9、绘制因果关系图和流程图 9.1因果关系图 9.2流程图 10 画出因果关系图和流程图，写出相应的DYNAMO方程，对该校未来3~5年的在校本科生和教师人数进行仿真计算，分析系统动力学方法的优点，以及缺点，能否用其他模型
方法来分？又如何分析？ 10.1因果关系图 10.2流程图 10.3DYNAMO方程 L S.K=S.J+DT*SR.JK L T.K=T.J+DT*TR.JK N S=10000 N T=1500 R SR.KL=X*T.K R TR.KL=W*S.K C X=1 C Y=0.05 10.4仿真计算（以年为单位）
系统动力学方法的优点： （1）系统动力学是自然科学的理论体系（系统论，控制论，信息论）与经济学的综合，可以用来分析复杂的社会经济系统，帮助做出决策。 （2）系统动力学的方法是一种面向实际结构模型的建模方法，可以方便的处理非线性和时变现象，能做长期、动态、战略的仿真分析与研究。 （3）系统动力学定义复杂系统为高阶次、多回路和非线性的反馈结构，绘制因果关系图和流图，可以知道各个因素之间的因果关系。 （4）系统动力学以仿真实验为基本手段，以计算机为主要工具，进行计算时较为方便，数据较为精确。 系统动力学的缺点： （1）系统动力学是在对一些系统的研究之后，进行主观抽象和和概括的结果，存在一定的主观性。（2）进行系统动力学仿真计算时，必须有数据的支撑才能进行仿真。 （3）DYNAMO方程的建立需要一定的数学基础，需要也一定的计算机软件操作基础。 （4）系统动力学能做长期、动态的战略分析，相对于短期，中期，较为有限。 可以使用数学模型进行分析，采用状态空间模型法，构建差分方程。 11、 绘制相应的流程图以及因果关系图，在因果关系图当中找出因果反馈回路，并判断回路的性质，根据给出的方程，进一步仿真，提供仿真结果，并对结果进行分析。 11.1因果关系图 一阶正反馈回路：城市人口数、年增长人口数 一阶负反馈回路：年新增个体网点服务数、个体网点服务数、实际拥有服务网点数、千人均网点数、实际人均服务网点与期望差。
雷达信号matlab仿真
雷达系统分析大作 作 者： 陈雪娣 学号：0410420727 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率： 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.44o db G θπ == 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ()21 j t p p t s t ct e T T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=
()sin 1 ;01 1p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
实验一：工艺原则布置 实验项目名称：工艺原则布置( ) 实验项目性质：综合性实验 所属课程名称：《设施规划与物流分析》 实验计划学时：学时 一、实验目的 通过本实验，掌握四种布置设计方法中最常用的工艺原则布置。 二、实验内容和要求 对于常用的工艺原则布置设计，最常用的设计方法为新建法（）和改建法（），最常用的工具是从至表（）。 本试验要求学生在熟练掌握工艺原则布置方法的基础上，使用物流仿真软件实现布置设计。 要求： . 认真学习教材第章第节 . 复习运筹学的二次分配问题 . 预先查阅遗传算法相关基本概念 三、实验主要仪器设备和材料 电脑，软件 四、实验方法、步骤及结果测试 见附录一 五、实验报告要求 实验报告要求：任选思考题中的一题 . 教材方法求解，确定你的最佳布置并计算物流量大小。 . 进行建模，可以仿照附录的步骤进行，相关的图、表、文字说明全过程体现在试验报告内。 . 请考虑并回答问题：如果只知道搬运量的从至表和作业单位设施的面积，以及总面积大小，具体位置不能确定，这时我们一般采用的是方法来进行布置设计，如何在实现？不需要你在里面建模，但是希望你考虑实现的方法和一些设想，请把这些思考内容体现在你的实验报告最后，这是体现综合性和设计性的关键点，也是决定你的成绩的评判标准之一。 这里我们统一：假设有台设备要布置到个工作地 ．作业单位到作业单位之间如果有物料交换，则二者间的搬运量为。(,…) (,…) ．工作地到工作地之间搬运距离为。(,…) (,…) ．总的物流量：，而工艺原则布置优劣评判的其中一个标准是。 问题回答： 、通过作业单位搬运量从至表和作业单位距离从至表运行程序得出物流相关表。
雷达系统仿真 实验报告 姓名：黄晓明 学号： 班级：1305203 指导教师：谢俊好 院系：电信学院
实验一杂波和色噪声的产生—高斯谱相关对数正态随机序列的产生 1、实验目的 给定功率谱（相关函数）和概率分布，通过计算机产生该随机过程，并估计该过程的实际功率谱和概率分布以验证产生方法的有效性。 2、实验原理 1）高斯白噪声的产生 2 2 2 (x) f(x) μ σ - - = 、 2 2 2 (z) x F(x)dz μ σ - - =? 均值：μ为位置参数、方差：2 σ、均方差：σ为比例参数。 若给定01 X~N(,) '，则2 X X~N(,) μσμσ ' =+。 MATLAB中对应函数normrnd(mu,sigma,m,n)，调用基本函数01 randn(m,n)~N(,)产生标准正态分布。 标准正态分布的产生方法有舍选抽样法、推广的舍选抽样法、变换法、极法、查表法等，其中变换法的优点是精度高，极法运算速度较变换法快10~30％，查表法速度快。 (1)反变换法、反函数有理逼近法 令0.5, t r x =-= () 2 012 23 123 0,1 1 a a x a x X signt x N b x b x b x ++ ?? =- ? +++ ?? 式中 2.515517 a=， 1 0.802833 a=， 2 0.010328 a=， 1 1.432788 b=， 2 0.189269 b=，3 0.001308 b=。用这一方法进行抽样，误差小于10-4。 (2)叠加法 根据中心极限定理有：先产生I组相互独立的01 [,]上均匀分布随机数，令 1 I i i Y r = =∑，则当N较大时212 Y~N(I,I)。一般可取12 I=，则601 Y~N(,) - (3)变换对法(Box-Muller method)
FLEXSIM软件在生产物流系统仿真实验报告 专业：学号：姓名： 1.FLEXSIM软件简介 Flexsim是一个强有力的分析工具，可帮助工程师和设计人员在系统设计和运作中做出智能决策。采用Flexsim，可以建立一个真实系统的3D计算机模型，然后用比在真实系统上更短的时间或者更低的成本来研究系统。 Flexsim是一个通用工具，已被用来对若干不同行业中的不同系统进行建模。Flexsim已被大小不同的企业成功地运用。使用Flexsim可解决的3个基本问题 1）服务问题 - 要求以最高满意度和最低可能成本来处理用户及其需求。 2）制造问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间制造适当产品。 3）物流问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间，适当的地点，获得适当的产品。 2.实验内容及目的 在这一个实验中，我们将研究三种产品离开一个生产线进行检验的过程。有三种不同类型的临时实体将按照正态分布间隔到达。临时实体的类型在类型1、2、3三个类型之间均匀分布。当临时实体到达时，它们将进入暂存区并等待检验。有三个检验台用来检验。一个用于检验类型1，另一个检验类型2，第三个检验类型3。检验后的临时实体放到输送机上。在输送机终端再被送到吸收器中，从而退出模型。图1-1是流程的框图。 本实验的目的是学习以下内容：
?如何建立一个简单布局 ?如何连接端口来安排临时实体的路径 ?如何在Flexsim实体中输入数据和细节 ?如何编译模型 ?如何操纵动画演示 ?如何查看每个Flexsim实体的简单统计数据 3.实验过程 为了检验Flexsim软件安装是否正确，在计算机桌面上双击Flexsim3.0图标打开应用程序。软件装载后，将看到Flexsim菜单和工具按钮、库、以及正投影视图的视窗。 步骤1：从库里拖出所有实体拖到正投影视图视窗中，如图1-3所示： 图1-3 完成后，将看到这样的一个模型。模型中有1个发生器、1个暂存区、3个处理 器、3个输送机和1个吸收器。 步骤2：连接端口 下一步是根据临时实体的路径连接端口。连接过程是：按住“A” 键，然后用鼠标左键点击发生器并拖曳到暂存区，再释放鼠标键。拖曳时你将看到一条黄线，
通信系统实验报告——基于SystemView的仿真实验 班级： 学号： 姓名： 时间：
目录 实验一、模拟调制系统设计分析 -------------------------3 一、实验内容-------------------------------------------3 二、实验要求-------------------------------------------3 三、实验原理-------------------------------------------3 四、实验步骤与结果-------------------------------------4 五、实验心得------------------------------------------10 实验二、模拟信号的数字传输系统设计分析------------11 一、实验内容------------------------------------------11 二、实验要求------------------------------------------11 三、实验原理------------------------------------------11 四、实验步骤与结果------------------------------------12 五、实验心得------------------------------------------16 实验三、数字载波通信系统设计分析------------------17 一、实验内容------------------------------------------17 二、实验要求------------------------------------------17 三、实验原理------------------------------------------17 四、实验步骤与结果------------------------------------18 五、实验心得------------------------------------------27