通信系统仿真课件-lectu

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1、1通信系统仿真吴伟民电子与信息工程系139710832512引论模拟（仿真）？Simulation/emulation仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求对真实过程的认识。它所遵循的基本原则是相似性原理。RepresentationoftheoperationorfeaturesofoneprocessorsystemthroughtheuseofanotherComputerScienceToimitatethefunctionof(anothersystem),asbymodificatio

2、nstohardwareorsoftwarethatallowtheimitatingsystemtoacceptthesamedata,executethesameprograms,andachievethesameresultsastheimitatedsystem.模拟：上层的、软件的仿真：底层的、硬件的3以通信系统理论、随机过程与统计学理论和优化理论为基础，以计算机和仿真软件为工具，对现实通信系统或未来通信系统进行实验研究的理论和方法。系统仿真由三个要素构成：系统、模型和实验系统是问题的本源；实验是解决问题达到目的

3、的手段；系统模型是连接系统和实验之间的桥梁。计算机仿真通信系统仿真基本概念4计算机仿真三个活动：系统建模、仿真建模、仿真实验：5应用系统仿真的情况“最后的方法”1．不存在完整的数学公式，或者还没有一套解答数学模型公式的方法。2．需要对系统或过程进行长期运行的比较。3．系统还处于设计阶段，并没有真正建立起来，进行多个方案的比较择优4．在真实系统上做实验会破坏系统的运行。5．需做多次试验时，很难保证每次的操作条件都相同，因而无法对试验结果做出正确的判断。6．试验费用太大或有危险性。6Why通信系统计算机仿真1现代通信系统的复杂

4、性通信系统的结构、系统运行时所处的环境系统特性：功率和带宽有限系统要求：高速数据复杂的调制和脉冲成形技术，差错控制、接收端的高级信号处理技术。高速数据同步要求变得更严格，接收机也更复杂更恶劣的环境中，多跳非线性放大器干扰多径和阴影衰落。不能够解析处理7Why通信系统计算机仿真2计算机不仅功能强大，而且价格便宜计算机方法的发展另一个动机：深入理解系统特性的有价值的工具。好的仿真跟在实验室实现一个系统很类似，多点测量，参数研究，可以任意改动滤波器带宽和信噪比（SNR）等参数，而且还能很快地观测到这些改变对系统性能的影响。时

5、域波形、信号谱图、眼图、信号星座图、直方图。仿真能更容易也更经济地对各种假设情况进行研究，仿真的主要作用不在于获得数值而在于获得深入的理解。8Why这门课程前面的原因：仿真的好处与重要性已经学习过通信原理、无线通信、matlab，还有必要吗？仿真的可信度？仿真的基本概念仿真工具是基础，方法论是重点进入科研研究的需要选题、仿真、硬件等定位物理层、通信信号处理、协议仿真9复杂性示例易于解析处理的系统数据源产生一个符号序列dk离散的二进制通信系统数据源是无记忆的，离散无记忆源调制器的作用是将源符号变换成波形发射机对调制器的输出

6、进行放大10复杂性示例易于解析处理的系统信道是系统中需要进行精确建模的最复杂的部分（AWGN）信道。最佳接收机匹配滤波器输出采样判决易于解析处理的11复杂性示例易于解析处理的系统表示一个符号周期内的平均能量，跟波形集合相关联，为加性信道噪声的单边功率谱密度K:参数取决于波形的相关程度。FSK,K=1PSK相差为弧度，使得信号为逆相关，k=212为什么该系统是易于解析处理的？AWGN信道接收机是线性的，通过分析，我们可以计算出作为接收端滤波器参数函数的误比特率（BER），并可求出对应于最小BER的滤波器参数值。数据源为无记

7、忆的，理想的符号同步。仿真易于解析处理的系统是否也有作用呢？很可能是一个更复杂的系统的基本构成模块。易于解析处理的系统，可以开发出仿真代码，这种系统能直接进行分析，开发出的仿真能很容易得到验证。可以根据待研究系统的建模需求，数据源、调制器、信道或接收机进行修改，起点是正确无误的。13需繁琐解析处理的系统增加了非线性放大器引入谐波与交调失真，频谱拓展带通滤波器，中心频率等于所期望的载波频率，作用就是减少非线性带来的谐波与互调失真。14问题调制器与HPA后面的滤波器导致数据信号时间扩散从而在时间上滤波后的信号不再局限在符号周期

8、内，将引起符号间干扰（ISI）。在解调第i个符号时必须考虑的前续符号的数目，取决于滤波器输出信号的记忆。第i个符号的差错概率取决于前k个符号15问题二进制的情况，2K个长度为k的不同序列AWGN信道，这个差错概率都是Q函数，可以直接计算每一个Q函数的值，但是计算过程很繁琐，因而经常会用到仿真的方法。噪声