Перейти к содержанию

08. Анализ записанного сигнала в Simulink

Цель раздела

Научиться использовать Simulink для чтения записанного IQ-сигнала и наглядного анализа его временных и спектральных характеристик.

В этом блоке Simulink нужен не только как среда моделирования, но и как инструмент построения инженерной цепочки:

записанный реальный сигнал → блочная модель анализа → подтверждение поведения сигнала

Это важно, потому что в следующих блоках курс будет опираться на Simulink как на мост между:

  • теорией;
  • моделью;
  • fixed-point;
  • аппаратной реализацией.

2. Что должен сделать студент

В этой работе студент должен:

  • загрузить IQ-файл в модель Simulink;
  • представить его как комплексный сигнал;
  • показать временную форму;
  • показать спектр;
  • сравнить результат с MATLAB и HDSDR;
  • подготовить модель для повторного использования в следующих работах.

3. Общая логика модели

Простейшая модель анализа должна включать:

  1. Источник данных из файла.
  2. Формирование каналов I и Q.
  3. Объединение в комплексный сигнал.
  4. Анализ во временной области.
  5. Спектральный анализ.
  6. Отображение результатов.

4. Рекомендуемая структура модели

Примерная структура блоков:

  • Binary File Reader (сырые файлы с чередованием I/Q) или From Multimedia File (WAV-записи): оба из DSP System Toolbox
  • Data Type Conversion
  • Demux / Selector
  • Real-Imag to Complex
  • Time Scope
  • Spectrum Analyzer

Если формат файла не поддерживается напрямую, можно:

  • сначала загрузить его в рабочее пространство MATLAB;
  • затем подать сигнал в Simulink соответствующим блоком.

5. Что нужно настроить

Перед запуском анализа задайте:

  • частоту дискретизации;
  • тип данных;
  • длину анализируемого фрагмента;
  • формат I/Q;
  • шкалу отображения спектра.

6. Минимальная задача первого блока

Студент должен построить модель, которая позволяет:

  • взять IQ-запись;
  • сформировать комплексный поток;
  • показать временную форму;
  • показать спектральный пик тестового тона.

Этого уже достаточно, чтобы Simulink стал частью практического маршрута курса.

7. Что должно наблюдаться

Во временной области

  • регулярная структура сигнала;
  • стабильная амплитуда;
  • отсутствие грубых искажений.

В спектре

  • выраженный пик;
  • стабильное положение по частоте;
  • уровень шума;
  • возможные боковые составляющие.

8. Сравнение с другими инструментами

После анализа в Simulink полезно сравнить результат с:

  • наблюдением в HDSDR;
  • спектром в MATLAB;
  • анализом в Python.

Студент должен убедиться, что один и тот же сигнал:

  • узнаётся в разных средах;
  • даёт согласованные результаты;
  • подтверждает правильность эксперимента.

9. Практическая ценность этапа

Этот этап особенно важен, потому что дальше Simulink будет использоваться не только для анализа, но и для:

  • синтеза сигналов;
  • подготовки к fixed-point;
  • структурного описания тракта;
  • перехода к аппаратной реализации.

Поэтому уже в первом блоке Simulink должен стать для студента «рабочим инструментом», а не только теоретической средой.

10. Что включить в отчёт

Рекомендуется включить:

  • изображение модели Simulink;
  • окно анализа во временной области;
  • окно спектрального анализа;
  • краткое описание параметров модели;
  • сравнение с MATLAB или HDSDR.

11. Выводы

После этого раздела студент должен:

  • уметь использовать Simulink для анализа записанного IQ-сигнала;
  • понимать, как реальная запись встраивается в блочную модель;
  • видеть связь между офлайн-анализом и будущей аппаратной реализацией.