Bài giảng Mô phỏng hệ thống truyền thông: Chương 3 - PGS. TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo

Bài giảng Mô phỏng hệ thống truyền thông: Chương 3 Giới thiệu về simulink, cung cấp cho người học những kiến thức như: Các thành phần cơ bản của Simulink; Các bước xây dựng mô hình Simulink; Simulink Communication Toolbox. Mời các bạn cùng tham khảo!

GIỚI THIỆU VỀ SIMULINK

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ SIMULINK

• Giới thiệu

• Các thành phần cơ bản của Simulink

• Các bước xây dựng mô hình Simulink

• Simulink Communication Toolbox

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ SIMULINK

3.1 Giới thiệu:

Simulink là một công cụ đồ họa mở rộng trong Matlab để mô hình hóa và mô phỏng hệ thống Một trong những lợi thế chính của Simulink là khả năng tương tác, điều chỉnh và cài đặt qua các khối chức năng mà không phải thực hiện với các dòng lệnh

Hình 3.1: Khởi động Simulink ở trên giao diện chính (nút bên phải)

GIỚI THIỆU VỀ SIMULINK

3.2 Simulink

3.2.1 Khởi động Simulink

Chúng ta có thể khởi động Simulink bằng hai cách: nhập lệnh “Simulink” trực tiếp ở cửa sổ lệnh hay là nhấn vào nút Simulink ở giao điện chính của Matlab như Hình 3.1 Sau khi bấm nút ở giao diện chính sẽ ra bảng như

Hình 3.2

Hình 3.2: Giao diện chính của Simulink.

Trang bắt đầu của Simulink trình bày như Hình 3.2 nếu Matlab có cài đặt Simulink Để làm việc với Simulink, chúng ta cần biết về thanh công cụ Simulink như Hình 3.3

Gồm 3 chức năng chính:

• Cài đặt mô hình

• Chạy mô hình

• Xây dựng mô hình

Hình 3.3: Thanh công cụ của Simulink với nút đầu tiên là nút Library Browser để mở thư viện Simulink.

Các thành phần cơ bản của Simulink

• 3.2.2 Các thành phần cơ bản

Hình 3.4: Các khối thư viện cơ bản của Simulink.

Các bước xây dựng mô hình Simulink

+ Để bắt đầu xây dựng một mô hình Simulink, chúng ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Mở thư viện Simulink bằng cách nhấn vào nút “Library Browser” như Hình 3.3

• Bước 2: Dùng phương pháp “gắp và thả” các khối ở “Simulink Library Browser” vào mô hình

• Bước 3: Kết nối các khối ở Bước 2 theo mô hình đã thiết kế

• Bước 4: Điều chỉnh các tham số của các khối theo thiết kế

• Bước 5: Điều chỉnh tham số chạy và chạy chương trình

VÍ DỤ 3.1

• VD3.1: Tạo tín hiệu sin và cho qua khối đạo hàm Xuất cả hai tín hiệu lên máy hiện sóng.

• Giải: Chúng ta thực hiện các bước tương tự như trên:

- Bước 1: Xây dựng mô hình bằng cách chọn các khối:

+ Khối “Sine Wave” ở “Source”

+ Khối “Derivative” ở “Continuous”

+ Khối “Scope” ở “Sinks”

- Bước 2: Kết nối các khối

- Bước 3: Điều chỉnh thông số các khối

- Bước 4: Điều chỉnh tham số mô phỏng của mô hình

cho phù hợp và thực hiện chạy mô phỏng

VÍ DỤ 3.2

• VD3.2: Tạo một tín hiệu xung vuông có biên độ 1V, thực hiện nhân với bộ suy hao 1/2

biên độ và cho qua bộ trễ 1/2 chu kỳ Xuất cả hai tín hiệu ra máy hiện sóng để quan sát Giải: Chúng ta chọn các khối như Bảng 3.2 và kết nối các khối như Hình 3.7

• Sau khi kết nối các khối, chúng ta lần lượt thiết lập thông số cho các khối để đáp ứng yêu cầu của bài toán Chúng ta thiết lập các khối tuần tự như sau:

- Khối Pulse Generator

+ Apmlitude: 1

+ Periods (number of samples): 10

+ Pulse width (number of samples): 5

+ Phase delay (number of samples): 0

- Khối Gain

+ Gain: 0.5

- Khối Delay:

+ Delay length (Dialog): 5

+ Initial condition: 0.0

+ Input processing: Elements as channels (samples based)

Bước tiếp theo là thiết lập thông số mô phỏng cho hệ thống,

chọn Simulation stop time bằng 100 (samples)

và thực hiện lệnh chạy

Kết quả là Hình 3.8

Simulink Communication Toolbox

• Communications Toolbox trong Simulink về cơ bản tổ chức giống như Communications Toolbox của Matlab

Có thể sử dụng Simulink để mô phỏng các chức năng của hệ thống truyền thông như:

• Mã hóa nguồn

• Điều chế/giải điều chế

• Mô phỏng kênh truyền

• Thiết kế và phân tích hiệu năng các hệ thống thông tin số và thông tin vô tuyến

Simulink Communication Toolbox

Hình 3.9: Các khối của Communications Toolbox trong Simulink

Communications Toolbox tổ chức thành các thư viện như

Bảng 3.3: Các khối thư viện của Simulink Communication Toolbox

VÍ DỤ 3.3

• VD3.3: Sử dụng Simulink Communications Toolbox, mô phỏng kênh truyền nhiễu trắng cho

điều chế BPSK và so sánh kết quả với lý thuyết.

Giải: Chúng ta xây dựng hệ thống như Bảng 3.4

Hình 3.10: Mô hình hệ thống của Ví dụ 3.3

• Với khối kênh truyền nhiễu trắng, chúng ta thiết lập Eb/No (dB) hai giá trị 0 dB và 3 dB, cho mỗi lần chạy

• Với “Simulation stop time”, chúng ta chọn cho 106 cả hai lần chạy Với điều chế BPSK ở kênh truyền nhiễu trắng, tỷ lệ lỗi bit là 𝑄( 2𝛾), nên ta có kết quả ở Bảng 3.5.

• Lưu ý: Kết quả mô phỏng của mô hình trong Ví dụ 3.3 được lưu ở Workspace của Matlab với tên biến là ErrorVec ErrorVec là một vector ba phần tử:

• Phần tử đầu tiên là tỷ số tín hiệu trên nhiễu

• Phần tử thứ hai là tổng số lỗi

• Phần tử thứ ba là tổng số bit truyền

Tên biến này có thể thay đổi trong phần Block Parameters của khối Error Rate Calculation

Bảng 3.5: Bảng kết quả của Ví dụ 3.3.