电子系统仿真技术

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1、电子系统仿真技术江朝抒第一章概述试验教材：SPW4.5快速入门参考书：《随机模型与计算机模拟》，吴新瞻，吴新垣编《雷达系统模拟》，R.L.米切尔，陈训达译《现代通信系统仿真及应用》，李仲令，曹世文，葛造昆《Discrete-TimeSignalProcessing》，A.V.Oppenheim,R.W.Schafer,J.R.Buch《信号理论与应用》，林茂庸《宽带数字接收机》，JamesTsui,杨小牛等译MatlabSimulationsforRadarSystemDesign,B.R.Mahafza,A.Z.Elsherbeni.Introducti

2、ontoSpectralAnalysis,P.StoicaandR.Moses,PrenticeHall,1997一、系统仿真的基本概念1.仿真：模型实验系统模型建模仿真实验2.仿真的分类物理仿真：在物理模型上进行实验；例如：比例模型（如飞机的风洞实验、船体实验）等。模拟仿真：采用高速模拟计算机实现。数字仿真：采用数字计算机。优点：精度高、灵活性强。3.仿真的应用与意义航空、航天、核爆炸：安全性好、成本低；制造业（机械、电力、冶金、化工）：产品设计与性能分析，系统故障诊断；娱乐（电影、游戏）；人员培训（飞行员，航天员）；科学研究；虚拟现实技术4.数字仿真系

3、统的构成三要素：系统，模型（数学模型），计算机。联接三要素的基本活动：建模：将实际系统的内在规律抽象成数学模型（如数学方程）。二次建模：根据数学模型建立高效算法，并编制程序。仿真实验：在给定条件下运行程序，得到仿真结果。系统模型建模仿真实验计算机二次建模环境或输入一、电子系统仿真技术1.电子系统设计工具的发展设计对象TTL（SSI/MSI）μPASIC复杂ASIC系统级设计设计工具纸笔开发系统数字仿真/原理图设计工具HDL综合工具虚拟产品技术2.系统级设计的重要性系统级设计RTL/门级设计嵌入式软件设计物理设计与系统集成l性能分析，协议分析l算法选择与调试

4、l结构设计l行为仿真l硬件、软件评估l实现接口l软件开发与调试lHDL设计与仿真l逻辑综合l门级时序验证l布局布线l物理时序验证l系统（软硬件）综合3.系统级仿真设计过程系统设计，系统建模，系统验证第一章噪声的仿真一、噪声仿真在系统仿真中的应用模拟系统噪声环境，并检验系统在该环境下的性能。如热噪声，通信系统的信道噪声，雷达的接收机噪声，杂乱回波，AD量化噪声等。二、随机数的产生与检验1.Monte_Carlo方法：设为一待解问题，其解为K维空间中的一点，则Monte_Carlo方法将该问题与一个适当随机变量相联系。利用计算机可产生该随机变量的充分多样本，，

5、…，，利用这些样本得到的估计量。从而得到的近似解。例：定积分的求解：Monte_Carlo方法的求解步骤：1)令,则;2)若U~U(0,1)，则；3)通过计算机产生U的n个样本，，…，，则为的一个无偏估计量。有，Monte_Carlo方法在常用于系统仿真中的随机数的产生。2.均匀分布随机数的产生是各类分布随机数的产生的基础。产生方法：线性同余法，模2线性递推序列法。1）线性同余法（D.H.Lehrmer,1951）产生式：(modM)，初值为种子，由可以完全确定序列{}，故称为一个（0，M）内服从均匀分布的随机数产生器。且：要求：a周期长；b一阶自相关系数

6、近似为0。1）模2线性递推序列法产生二进制的随机数位{}，用数位串构成随机数。产生式：，用{}中相邻L位组成一个二进制小数，，其中且与互质。则有：，，2.均匀分布的伪随机数的随机性检验验证指标：1)单个元素服从均匀分布；2)N个元素矢量服从N维均匀分布；3)序列各元素相互独立。统计特性的验证方法：统计直方图与理想分布的Goodnessoffit测试3.各种概率分布的随机数的产生在均匀分布的随机数的基础上产生各种概率分布的随机数。主要的方法有：求逆法，舍选法，函数逼近法，概率逼近法，函数变换法等。1)求逆法（Inversemethod）定理：设随机变量的的分

7、布函数为，,定义，则与具有相同的分布函数。证明：产生步骤：a.产生均匀分布的随机数；b.求，则服从分布函数为的分布。2)舍选法（Rejectionmethod）定义四要素：，其中：已知其分布且为正整值的随机变量，：已知其分布的随机变量族{}，：与有关的检验性质，：的函数产生步骤：a.产生的一个样本；b.产生中的一组样本；c.检验性质是否成立，不成立，转a，重新产生样本。d.若成立，取舍选法一：用于产生pdf为：其中，且。定理：若随机变量，且，其中，若服从均匀分布且与相互独立，则在条件下的pdf为。证明（略）产生步骤：a.产生pdf为的随机数；b.产生均匀分

8、布的一个随机数；c.若，舍弃，转a，重新产生随机数；d.否则，取。