正交相位偏移键控(QPSK)调制解调系统Simulink(Matlab)建模分析毕业论文.docx

重庆邮电大学本科毕业设计（论文）
编 号：
审定成绩：

设计（论文）题目：
正交相位偏移键控(QPSK)调制解调系统Simulink(Matlab)建模分析

摘 要

在现今新技术革命的高速推动下，在信息高速公路建设和全球网络化发展浪潮的推动下，通信技术得到迅猛发展， 载波通信、卫星通信和移动通信技术正在向数字化、智能化、宽带化发展。信息的数字转换处理技术走向成熟，为大规模、多领域的信息产品制造和信息服务创造了条件。高新技术层出不穷。 随着通信技术的发展， 通信系统方面的设计也会越来越复杂，利用计算机软件的仿真，可以大大地降低通信过程中的实验成本。本文设计出一个QPSK仿真模型，以分析QPSK在高斯信道中的性能，通过此次实验，可以更好地了解QPSK系统的工作原理。正交相移键控，是一种数字调制方式。四相绝对移相键控(QPSK)技术具有抗干扰能力好、误码率低、频谱利用效率高等一系列优点。现正广泛地应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信和有线电视系统之中。论文主要介绍了正交相移键控(QPSK)的概况，以及正交相移键控(QPSK)的调制解调概念和原理，传输比特错误率和符号错误率的计算，了解Simulink中涉及到QPSK的各种模块的功能，利用Matlab中的Simulink模块对QPSK的调制解调系统进行了仿真，对QPSK在高斯白噪声信道中的性能进行分析。其中解调器使用相关器接收机。通过多次运行仿真得到比特错误率与信噪比之间的关系。

【关键词】Matlab QPSK Simulnk 仿真

ABSTRACT
Driven by the high-speed revolution of new technology, the information highway construction and global network development, communication technology has rapidly developed. Carrier communication, satellite communications and mobile communication technology are also developed in digital, intelligent, broadband way. The technology of information digital conversion became mature which can create a better circumstance for information products manufacturing an information service. Advanced technology are to emerge in an endless stream. As the development of the communication technology, communication system design also will be more and more complicated, the use of computer software of the simulation, can greatly reduce the cost in the process of communication. This paper designed a QPSK simulation model to analyze the performance of the Gaussian channel QPSK. Through this experiment, we can better understand QPSK system principle of work. QPSK is a kind of digital modulation mode which has a series of advantages, such as the anti-interference ability, low BER (Bit Error Rate), spectrum efficiency. QPSK is widely used in digital microwave communication system, digital satellite communication system, broadband access, mobile communication and cable TV system now. This paper mainly introduced is the situation of QPSK, and the concept and principle of demodulation. To know the transmission error rate and symbols calculation, then understand the function of the various modules in simulink using QPSK module of the simulink in demodulation system. It can also analysis the QPSK Gaussian white noise in the channel performance. Using of modem correlator receiver through the run multiple times it can get bit error rate simulation and the relationship between the signal-to-noise ratio.

【Key words】Matlab QPSK Simulink Simulation

目 录

前 言 1
第一章 正交相移键控(QPSK)系统概述 2
第一节 QPSK的系统简介 2
第二节 论文的仿真意义 3
第三节 论文的主要内容和任务 3
一、研究主要内容 3
二、论文需要完成的任务 4
第四节 本章小结 4
第二章 基带数字信号传输 6
第一节 二进制信号的传输 6
一、基带信号 6
二、加性高斯白噪声(AGWN)下的最佳接收机 7
三、双极性矩形波的最佳接收机 7
第二节 多维信号的传输与最佳接受机 9
一、多维正交信号 9
二、AGWN下的多进制信号传输 9
三、检测器 10
第三节 本章小结 11
第三章 QPSK的调制与解调 12
第一节 数字调相的介绍 12
第二节 QPSK的产生方法 12
一、相乘法 12
二、选择法 12
第三节 QPSK的调制与解调原理 13
第四节 本章小结 15
第四章 基于Simulink的QPSK系统仿真分析 17
第一节 Simulink平台简介 17
一、MATLAB简介 17
二、Simulink简介 17
三、Simulink的特点 18
四、Simulink常用模块库 18
第二节 使用Simulink搭建QPSK调制解调系统 20
一、产生需要的信号源 20
二、QPSK的系统平台建模 21
三、仿真结果分析 25
四、举例分析 25
第三节 仿真总结及遇到的问题 29
一、仿真结果 29
二、遇到的问题及解决情况 29
三、未解决的问题 30
第四节 本章小结 31
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
附 录 36
一、英文原文： 36
Bandwidth Efficient QPSK in Cochannel Interference and Fading 36
二、英文翻译： 42
在共信道干扰和衰落下的QPSK的带宽效率 42

- 46 -

前 言

在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能促进社会成员之间的合作，推动生产力的发展，创造出巨大的经济效益。从1837年莫尔斯发明的有线电报开始，一个多世纪以来，通信的发展大致经历了三个阶段：以1837年友明电报(莫尔斯电码)为标志的通信初级阶段；以1948年香农提出的信息论开始的近代通信阶段；以20世纪70年代出现的光纤通信为代表的和以综合业务数字网崛起为标志的现代通信阶段。光纤通信技术、移动通信技术和卫星通信技术成为了现代通信技术的三大主流发展方向。相较于模拟通信，数字通信还是有很多的优点。但是，正是因为它的优点，也使得它需要较多的带宽和复杂的设备。现今，随着大规模集成电路的发展应用，这些缺点也在得到解决。现今数字系统所需设备正得到简化和改进，技术难度也得到大大降低，与此同时，数据压缩技术以及光纤等大容量传输介质的发展和使用正逐渐解决数字系统的带宽问题。因此数字传输方式正逐渐受到更广泛的应用。当然，全数字调制技术作为这些领域中极为重要的一个方面，也得到迅速发展。

第一章 正交相移键控(QPSK)系统概述

第一节 QPSK的系统简介

数字通信现已广泛应用于各个频段和各种通信方式中, 成为当今通信发展的一种必然趋势。所谓数字通信即用数字信号传送信息进行通信, 也可以说通信的数字化。数字通信的主要优点在于用数字信号传送信息易于再生, 可减小传输中的失真易于用脉冲数字电路来实现, 设备可做到体积小、重量轻可以引入计算技术, 应用微处理器及单片微机, 发挥各种数字信号处理及智能化控制功能数字信号易于加密便于采用纠错编码和扩频技术, 提高抗干扰能力。数字通信之所以取得迅速的发展不是偶然的现象, 有其理论上、技术上和客观需求上的基础从理论分析开始, 人们早就认识到数字通信在理论上比模拟通信具有一系列优点。除上述各点外, 在频带和功率的有效利用方面也更为有利计算技术和微电子学的进展为通信的数字化提供了坚实的技术基础人们在社会生活中对多种功能综合服务的需要是数字通信发展的强大动力。
全数字调制技术作为通信领域中极其重要的一个方面，近些年得到了飞速的发展。数字专用集成电路的发展使得通信传输中的发送与接收设备可以更加变得更加紧凑，使用的成本更低，并大大减小了功耗，同时也提高了设备的安全性。另一方面，全数字调制解调技术的采用有可能使各类现代调制解调技术融合一体，使该调制解调器不仅适用于各种调制和解调的体制，同时它还具有可变速率这一特性。
目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：
①易于控制传输中的差错。
②具有较强的抗干扰能力，且噪声不积累。
③易于加密处理，且保密性好。
④易于集成，使通信设备微型化，重量轻。
⑤便于和现今用数字信号处理技术去处理、存储需要的数字信息。
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语的简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期，人们利用具有恒定包络特性的调制技术来进行数字调制。因为这类数字调制技术的优点对放大设备没有相应的线性要求，并且已调信号只需要具有相对窄的功率谱即可，其缺点是它的频谱利用率低于线性调制技术。后来，Quadrature Phase Shift Keying技术逐渐以具有较强的抗干扰能力、误码率低、具有较高的频谱利用率等一系列优点，大量的应用在宽带接入、数字微波通信系统、移动通信及有线电视系统、数字卫星通信系统之中。

第二节 论文的仿真意义

通过完成实验的设计内容，加深对通信原理理论的理解，熟悉通信系统的基本概念，复习正交相位偏移键控(QPSK)调制解调的基本原理和误比特率的计算方法，了解调制解调方式中最基础的方法。包括模拟调制中的幅度调制(AM)如双边带幅度调制(DSB)、单边带幅度调制(SSB)、常规幅度调制；角度调制中的相位调制(FM)和频率调制(PM)。以及数字调制中的幅度调制，相位调制，频率调制等方式，了解QPSK的实现方法及数学原理，掌握通信系统Simulink仿真建模方法。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试的标准及其计算方法。同时复习随机信号中的频域是用功率谱密度来描述平稳随机过程的特性等的基础知识，时域用自相关函数，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在以后的仿真中使用。 理解了QPSK调制解调的基本原理后，使用MATLAB工具建模实现QPSK信号在高斯信道下传输，以及该方式下的误码率测试。，通过Simulink建模完成QPSK调制解调系统的仿真，以及误码率测试，通过整个仿真建模的系统了解QPSK整个的调制解调流程，并通过示波器观察各点的波形，拿得出的响应波形与理论波形进行比较，分析仿真的结果。在完成要求的任务的前提条件下，尝试优化整个系统的模型。并使用Simulink中最基础的模块来搭建QPSK调制解调电路模块，从而了解和优化电路的结构。对电路的设计稍作一些了解。

第三节 论文的主要内容和任务

一、研究主要内容
学习QPSK系统的传输原理，并使用Simulink搭建QPSK调制和解调模块，利用高斯信道模块使信号进行信号传输的仿真，用示波器观察各个点的波形，通过与理论波形对比，验证电路的正确与否。

二、论文需要完成的任务
设计使用Simulink基础模块搭建QPSK的调制解调系统，并使用示波器显示调制解调过程中各点波形，验证是否与理论相符。 设计过程中涉及到的主要理论有QPSK的调制解调原理，高斯信道噪声的主要特性，二进制相关接收机和多进制相关接收机以及加性高斯白噪声下的最佳接收机的误码率公式的理解以及通信系统中误码率测试标准。需要掌握的基础知识有Matlab的基本用法，以及Simulink的基本方法使用，和Simulink各个模块的使用。

第四节 本章小结

随着计算机技术的发展，信号处理技术，得到越来越多的关注。任何信息携带的一切都可以作为一个信号，信号是信息的物理性能。信号处理的主要目标，是一个物理信号，如电信号，光信号，声信号和振动信号。信号包含的信息进行处理，提取人想要的信息。
数字信号处理技术作为一门新兴学科，由于先进的技术和应用的广度，越来越显示出强大的生命力，那些需要各种信号的频谱分析，过滤，压缩，其他领域的科学和工程领域使用它，这种趋势还在发展。数字信号处理技术已广泛应用于语音处理，通信系统，声纳，雷达，地震信号，空间技术，自动化控制系统，仪器仪表，生物医学工程和家用电器及其他。
信号处理一直为通信技术的发展提供了各种分析工具，如：压缩，转换编码，过滤，洗澡，检测，评估，绩效评估工具，还提供了多种实施工具，如： VI.SI，收缩阵列，但同时也促进一代在通信技术领域具有划时代意义的事件，如：速度和数字视频，调制解调器，均衡器，天线阵列。再加上集成的半导体技术，计算机和通信设备的发展，通过WWW广泛的互联网接入，电缆连接的快速发展和最终用户对服务的需求增加蜂窝，所有这一切都鼓励人们努力实现“任何人，任何时间，任何地点”可以实现通信的梦想。
现代通信技术正在经历一个戏剧性的变化。通信和计算设备集成，互联网的广泛使用提供潜力无限的电话会议，视频点播，万维网和互联网电话的用户。同时，近年来快速发展的无线接入，是世界电信业发展的最强动力。在不久的将来，“任何人，任何时间，任何地方都可以很方便的通信的梦想成为现实，但也有困难的技术挑战：需要新的理论和复杂的信号处理技术，高速光纤连接，包括无线，有线和数字预环为未来的多媒体通信网络的设计技术，最重要的特征之一，在今天的通信技术的发展趋势是多样化的通信需求。
正交相位偏移键控(QPSK)是目前微波、卫星和有线电视上行通信中最常用的一种单载波调制方式，其在电路上实现比较简单，频带利用率高，具有较强的抗干扰性等特点。随着数字技术的快速发展和应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越广泛，正交相位偏移键控(QPSK)将会发挥越来越重要的作用。

第二章 基带数字信号传输

第一节 二进制信号的传输

一、基带信号
数字基带信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始且未经调制。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。例如，在计算机局域网中直接传输基带脉冲。这种不经过载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。
数字基带信号时数字信息的电波形表示，它可以用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。在二进制通信系统中，由1和0的序列组成二进制数据来传输波形。
我们现在假设数据传输速率为r(bit/s),则每个比特按照规则：
发送1 传输，0
发送0 传输，0
假设数据比特流中1和0 是等概率的话，那么每个出现的概率都为0.5。并且是互为统计独立的。加性高斯白噪声信道(AWGN)，即传输信号的信道假设是被加性噪声n(t)所干扰。(n(t)的功率谱为n0/2(W/Hz))
那么，接收信号可以表示为
r(t)= +n(t)，i=1,0 0 (2-1)
最佳接收机，即接受机的任务就是观察收到信号r(t)后，要判断该码元区间发送的是1还是0，并利用最小差错概率原则，此时即为最佳接收机。[1]

图2.1最佳接收机

二、加性高斯白噪声(AGWN)下的最佳接收机
AGWN下的最佳接收机由以下两个部分组成：检测器，信号相关器或匹配滤波器。此次实验涉及的是信号相关器，下面对其进行介绍。
信号相关器将所接收到的信号r(t)与两个可能发送的信号和作互相关，如图所示，当信号在一个码元期间有下面两个输出
(2-2)
(2-3)
在t= 时，这对两个输出采样，并将已采样输出反馈给检测器。

图2.2接收信号与两个发送信号互相关
其中， (2-4)
所以，可以看出，当t=T时，相关器与匹配滤波器是等效的。[2]

三、双极性矩形波的最佳接收机
如图，因QPSK使用的是双极性矩形信号，所以我们可以简化接收机

图2.3传播信号为矩形波的最佳接收机
当调制信号为双极性矩形信号时，
=S(t)，
=-S(t)，
此时,S(t)是能量为ε的双极性矩形信号，假设发送s(t)时，接收信号为r(t)=s(t)+n(t)。在瞬时采样t =时刻，相关器的输出为r=ε+ n，(n为加性噪声分量)

因为加性高斯白噪声是均值为零的，所以n的方差为

(2-5)
那么当发送为S(t)时，信号r的概率密度为

(2-6)

同理可得，当发送为-S(t)时，输入为r=ε+n，
此时，r的概率密度为

(2-7)
对于等概率的波形，最佳检测器将r与阀值0 进行比较。若r>0，则判决为s(t)。被发送；若r<0，则判决为-s(t) )被发送。
信号的噪声引起检测差错。检测器的差错概率可由2-7 式计算出。假定发射s(t)，那么差错概率就等于r<0 的概率，即

(2-8)
因为波形信号是等概的，此时检测器将r与阀值0比较。若r<0，则判决为-s(t)被发送；若r>0，则判决为s(t)被发送。[3]

第二节 多维信号的传输与最佳接受机

一、多维正交信号
当信号满足等能量且互为正交，那么信号可表示为

(2-9)
此时可构成多维信号波形。此次实验中，我们假设信号是经过加性高斯白噪声信道传输的，传输若为，此时接收信号为r(t)= +n(t),接收机接收信号并作出判断。
其中为每个波形的能量， 是单位冲击函数。

二、AGWN下的多进制信号传输
我们将信号r(t)通过一组并联的M 个相关器。因为相关器与匹配滤波器在采样时刻输出相同，所以，只讨论相关器的情况。R(t)和M个信号中每一个作互相关，在t=T时刻进行采样，相关器的输出为

(2-10)
假设传输的是信号波形那么,则

(2-11)

(2-12)
其中， (2-13)
我们可知，输出是由一个信号分量和一个噪声分量所组成，而其余的M-1 个分量输出是仅由噪声组成。这个噪声分量是高斯型的，且均值为零，方差为

(2-14)
此时，相关器的输出的概率密度函数为

(2-15)

(2-16)

三、检测器
检测器观察到M个相关器的输出，i=0,1,2,,,,,,M-1,选出对应于最大相关器的输出信号。在被传输的情况下，得到正确的结果的概率是的概率，或者

可以得到如下结论

(2-17)

当M=2时， (2-18 )
当传输其他M-1 个信号中的任意一个时，得到同一的差错概率表达式。因为全部M 个信号都可能是等概率的，所以由公式2-17 式得出的表达式就是一个符号的差错的平均概率。
有时希望把符号差错概率转换成一个二进制数字差错的等效概率。对于等概率的正交信号，所有符号差错都是等概率的，并且其发生概率为
(2-19)

在差错中有 (由k 比特中的n 个比特)种可能方式，所以每k 比特符号的平均比特差错数为：
æ (2-20)
平均比特差错概率就是上式的结果除以k，即

第三节 本章小结

数字信号的最佳接收是按照错误概率最小作为“最佳”的准则。误码率分析的基本原理是将一个接收信号码元的全部抽样值当作为K维接收矢量空间中的一个矢量，并将接收矢量空间划分为两个区域。按照接受矢量落入哪个区域来判断是否发生错误。由判决准则可以得出最佳接收机的原理方框图和计算出误码率。

第三章 QPSK的调制与解调

第一节 数字调相的介绍

前面讨论的都是数字信息经由基带的传输。在这种情况下，载有信息的信号是直接通过信道传输而不用某一正弦波。然而，在实际生活中，大多数通信信道都是带通信道，因此通过这类信道传输信号的唯一办法是将载有信息的信号频率搬移到信道的频带之内。 适合于带通信道的载波调制信号形式有四种：幅度调制信号(AM)；正交幅度调制信号(QAM)；相位键控(PSK)和频率键控(FSK)。
本节着重介绍的是角度调制(PSK)。 PSK通过调制的发射波形的相位，不同阶段，代表不同的数据。数字相位调制(PSK)是角度调制，通过改变传输波形的相位的方式来实现，除了输入信号是数字信号和输出相位受限以外，它与恒定振幅数字调制非常相似。有四种可能的离散相态，QPSK信号是正弦载波，QPSK的可以采取的四个不同阶段的代表数字信息的载体优势。应分组输入二进制数字序列，每两个位编一组，然后他们四个不同的载波相位特性。

第二节 QPSK的产生方法

QPSK的调制有两种产生方法相乘电路法和选择法。
一、相乘法
输入信号是二进制不归零的双极性码元，它通过“串并变换”电路变成了两路码元。变成并行码元后，每个码元的持续时间是输入码元的两倍。用两路正交载波去调制并行码元。

二、选择法
输入基带信号经过串并变换后用于控制一个相位选择电路，按照当时的输入双比特ab，决定选择哪个相位的载波输出。

图3.1选择法

图3.2相乘法

第三节 QPSK的调制与解调原理

QPSK的调制中，QPSK信号可以看成是两个载波正交的2PSK信号调制器构成。原理分析如下：基本原理和系统结构QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。个别的载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的，可将发射信号定义为：
= ，0

其中，i＝1，2，3，4；E是发射信号的每个符号的能量，T为符号的持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。下面介绍QPSK信号的产生和检测。如图为典型的QPSK发射机框图。输入的二进制数据序列首先被不归零(NRZ)电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0分别用和-表示。该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这两个二进制波形分别用a1(t)和a2(t)表示。此时，在任何一信号时间间隔内a1(t)，和a2(t)的幅度恰好分别等于Si1和 Si2，即由发送的二位组决定。这两个二进制波形a1(t)和a2(t)被用来调制一对正交载波：,。这样就得到一对二进制PSK信号。和的正交性使这两个信号可以被独立地检测。最后，将这两个二进制PSK信号相加，从而得期望的QPSK。
调制部分原理方框图如下：

图3.3调制原理框图
原理分析： QPSK接收机由一对共输入地相关器组成。这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号和。相关器接收信号x(t),相关器输出地x1和x2被用来与门限值0进行比较。如果x1>0,则判决同相信道地输出为符号1；如果x1<0 ,则判决同相信道的输出为符号0。如果正交通道也是如此判决输出。最后同相信道和正交信道输出这两个二进制数据序列被复加器合并，重新得到原始的二进制序列。在AWGN信道中，判决结果具有最小的负号差错概率。用两路具有相互正交特性的载波来解调信号，可以分离这两路正交的2PSK信号。相干解调后，并行码元经过并/串变换后，最终得到串行的数据流。

图3.4解调原理框图

第四节 本章小结

本章着重介绍了QPSK的调制原理和解调原理。产生QPSK的方法是使用相乘电路，首先把二进制不归零双极性码，它被串并变换电路变成两路码元，与载波相乘后，这两路信号在相加电路中相加后得到输出结果。由于QPSK信号可以看作是两个正交2PSK信号的叠加，所以用两路相干正交的相干载波去解调，可以很容易的分离这两路正交的2PSK信号。相干解调后的两路并行码元，经过变换后，成为串行数据输出。Quadrature Phase Shift Keying通过使用载波的四个各不相同的相位差来表示输入的信息，是具有四进制的相移键控。QPSK是在M=4时的数字的调相技术，它通过约定的四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，输入数据为二进制的数字序列，因为载波相位是四进制的，所有我们需要把二进制的数据变为四进制的，即把二进制序列中每两个比特分成一组，四种排列组合，即00，01，10，11，双比特码元即为一组。每两位二进制信息比特构成每一组，它们分别表示着着四个符号中的某一个符号。Quadrature Phase Shift Keying中每次调制通过载波的相位差来传输所需要的信息。利用星座图和接收到的载波信号的相位来还原原先发送端发送的信息。

第四章 基于Simulink的QPSK系统仿真分析

第一节 Simulink平台简介

一、MATLAB简介
MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国Math Works公司出品的商业数学软件。MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C，C++和FORTRAN)编写的程序。
尽管MATLAB主要用于数值计算,但是因为大量的额外的工具箱它也适合于不同领域的应用,如控制系统设计与分析、图像处理和信号处理和通信、金融建模和分析等。除了一个完整的Simulink包,提供了一个可视化的开发环境,通常用于系统仿真、动态/嵌入式系统开发等。 [4]

二、Simulink简介
Matlab是一个数值计算，先进的图形和可视化，高层次的编程语言综合科学计算环境。 MATLAB工具箱提供面向专业图书馆延伸MATLAB capabilities.MATLAB编译MATLAB M文件自动转换成独立的应用程序开发的C和C代码。 SIMU字可以用计算机模拟，在Simulink和链接词说，它连接到系统，系列模块连接在一起，构成一个复杂的系统模型。 Simulink是MATLAB最重要的组成部分，它可以提供一个动态系统建模，仿真和集成环境的综合分析。在这种环境下，工作人员不必编写复杂的程序，用鼠标进行简单的操作，你可以构造不同的系统。 Simulink中有许多优点，以适应清除的结构和流程仿真精细，贴近实际，高效率，灵活的基于Simulink的上述优势，广泛已被广泛用于在复杂的模拟和设计控制理论与数字信号处理。 Simulink是用于动态系统建模，仿真和分析软件包。 SIMULINK动态系统（包括连续系统，离散系统和混合动力系统的建模，分析和模拟），这将是一件容易的事情。它提供了一个图形化的，互动的环境，只需用鼠标拖动的方法将能够迅速建立系统框图模型，甚至不写一行代码。 Simulink系统建模与仿真，其最大的优点是易于学习，易于使用和依靠基于MATLAB仿真的丰富资源。[7]Simulink具有如下特点：

①交互式、图形化的建模环境：Simulink中提供了丰富的模块库，以帮助用户快速建立一个动态的系统模型。实验者只需使用鼠标单击库中的系统模块不同的模块，然后通过连接的设计原理建模。
②交互式的仿真环境：Simulink的框图提供强大的交互式仿真环境，实验者可以使用命令行模拟，模拟，通过下拉菜单。
③专用模块库(Blocksets)：Simulink建模系统的补充，MathWorks公司还开发了一个特殊的功能块，如DSP模块库和通信模块库，包。实验者使用这些软件包，用户可以快速系统建模，仿真和分析。更方便，用户也可以下载代码自动生成系统模型和生成的代码应用到不同的目标机。
④提供了仿真库的扩充和定制机制： Simulink的开放式架构允许用户扩展的模拟环境：MATLAB，C代码生成自定义模块库，并有自己的图标和界面。因此，用户可以使用C链接写的代码，或购买更先进的系统设计，仿真和分析，使用由第三方开发商提供的模块库。
⑤与MATLAB工具箱的集成：由于Simulink的MATLAB的资源和功能，使用户可以直接在Simulink的，如数据分析，模拟，过程自动化，优化参数。工具箱中提供了先进的设计和分析能力，可以快速集成到模拟过程。
架构扩展Simulink的基础上的建模也提供设计，实施，验证和确认任务相应的工具。 Simulink和MATLAB紧密集成，可以直接访问大量用于算法开发，仿真分析和可视化的MATLAB工具，批处理脚本来创建定制的建模环境，信号参数和测试数据的定义。

三、Simulink的特点
Simulink中有丰富的扩展模块库的预定义以及交互式图形编辑，混合和管理的分割模型直观的框图设计特征的水平，实现管理复杂的设计模型浏览器的导航，创建，任何信号配置搜索模型，参数，属性，生成的模型代码，并能提供与其他模拟程序或手写代码集成的API，可以使用嵌入式MATLAB模块在Simulink和嵌入式Systemscall的MATLAB算法实现，运行时使用一个固定的步变步运行仿真，根据仿真模式(正常，加速器，快速加速器)确定解释性运行到运行或编译的C代码，在模型的形式; graphicalof调试器和分析器来检查模拟的结果，可以自我诊断性能和行为异常;可以访问MATLAB为了对结果进行分析和可视化，自定义建模环境，信号参数和测试数据，模型分析anddiagnostic工具的定义，以确保模型的一致性确定模型的误差。

四、Simulink常用模块库
Simulink有几个常用的模块：
1. 信宿(Sinks)模块库
Display显示输入的值；Output创建子系统的输出端口或外部输出端口；Scope、Float Scope显示仿真时产生的信号；StopSimulation表示停止仿真；Terminator将未使用的输出端作为终端来避免告警；XY Graph显示XY坐标图。
2. 信源(Sources)模块库
包括产生各种信号的模块。Band－Limited White Noise为连续系统引入白噪声；Chirp Signal产生一个扫频信号；Clock产生和显示仿真时间；Constant产生一个常量值； Ground表示接地等。
3. 连续(Continuous)模块库
包括线性函数模型。包括有微分单元(Derivative)、积分单元(Integrator)、线性状态空间系统单元(State－Space)、线性传递函数单元(Transfer Fen)、延时单元(Transport Delay)、可变传输延时单元(Variable Transport Delay)、指定零极点输入函数单元(Zero－Pole)。
4.数学操作(Simulink Math Operations和FixedˉPoint Blocket Math)模块库
包含常用的数学函数模块。包括输入信号绝对值单元(Abs)等。
5.通信模块库(Comunications Blockset)
信源(Comm Sources)：产生需要的随机或伪随机信号，或者是文件或模拟压控振荡器(VCO)的非随机信号。
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