通信仿真模型的研究开题报告.doc

石河子大学信息科学与技术学院毕业设计开题报告课题名称：学生姓名：学 号：学 院：专业年级：指导教师：职 称：完成日期：一、本课题来源及研究的目的和意义1、课题来源石河子大学信息科学与技术学院2、本课题研究的目的和意义1）研究目的本课题通过对于通信仿真模型的研究，利用MATLAB所提供的丰富的专业工具箱，有效地结合所学专业知识，编写相应的仿真程序,构建电子通讯仿真模型。介绍电子通信系统的工作原理和体系结构。在电子通信中，经常会对不能或者难以随时用实验室中的实验设备来加以验证的内容进行计算机仿真，可以很快地作出相应的特性图，对其性质和规律进行了解，并且可以方便频繁地应用软件工具对基本原理、计算方法、先进技术、复杂系统进行反复的实验研究。2）研究意义本课题能够能够提高对通信系统的理解与认识，锻炼分析问题，解决问题的能力；获得独立策划、实施课题，并按照既定计划进行开发的经验，以及查找相关文献的能力。每个仿真模型建立的过程，就是一次对专业知识的巩固、完善与提高。同时可以在仿真平台上展现的创造性、想象力。利用MATLAB所提供的丰富的专业工具箱，有效地结合所学专业知识，编写相应的仿真程序,构建电子通讯仿真模型。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好地研究通信系统的性能。二、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析1、国外研究现状MATLAB名字由MATrix和LABoratory两词的前3个字母组合而成。MATLAB是美国MathWorks公司研发的一款软件产品。作为与Mathematica、Maple并列的三大数学软件，其具有强大的矩阵计算及仿真能力。MATLAB具有良好的数值计算和图形可视能力，并集成了交互式的动态系统建模仿真及分析的Simulink模块，以及以Maple为基础的Symbolic Math Toolbox来完成符号运算。在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。 在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国National Instruments公司信号测量、分析软件LabVIEW，Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB为主要支撑。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受MATLAB的支持。 Matlab是 Matlab产品家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，Matlab集成了 2D 和 3D 图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言 M 语言，利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。2、国内研究现状国内在教学、通信仿真、数学建模、工程计算等方面对MATLAB均有广泛的应用。Simulink是The MathWorks公司开发的用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具，常集成于MATLAB中与之配合使用。在通信领域中高等院校、研究单位较多的使用MATLAB及Simulink进行通信系统仿真教学及理论研究。通信系统仿真也已经贯穿于通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。3、通信系统仿真的未来动向现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面：要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化仿真软件。这些功能强大的仿真软件使得通信系统的仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。计算机辅助分析和设计技术发展十分迅速，出现了大量实用仿真软件与工具，并应用于通信系统建模、分析和设计，使得通信系统仿真发展很快。计算机辅助技术基本上有两大类：一是基于公式的方法，用计算机计算复杂的公式；二是用计算机仿真系统的信号波形，即波形级仿真。通信系统仿真应用到了通信系统工程设计的各个阶段，无论是从早期的概念设计，还是实现、测试、使用等各个阶段。在概念定义阶段，通信系统仿真获得项层指标；在接下来的设计和研发中，通信系统仿真确定硬件研发的指标，检验己完成子系统对整个系统性能的影响；在运行阶段，通信系统仿真可以用来确定解决问题的方法；通信系统仿真还可以预测系统的使用寿命。现代计算机软硬件技术的快速发展，新一代的可视化的仿真软件的使用使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，推动了通信系统仿真的快速发展。4、通信仿真的概念仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统作出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，在对原有的通信系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是通信系统仿真。5、通信仿真的一般步骤通信系统仿真可以分成离散事件仿真和连续事件仿真。在离散事件仿真中，仿真系统只对离散事件做出反应，而在连续事件仿真中，仿真系统对输入信号产生连续的输出信号。离散事件仿真是对实际通信系统的一种简化，它的仿真建模比较简单，整个仿真过程需要花费的时闻也比连续仿真少。虽然离散事件仿真舍弃了一些仿真细节，在有些场合显得不够具体，但仍然是通信系统仿真的主要形式。与一般的仿真过程类似，在对通信系统实施仿真之前，首先需要研究通信系统的特性，通过归纳和抽象建立通信系统的仿真模型。图2-1是关于通信系统仿真流程的一个示意图。从图中可以看到，通信系统仿真是一个循环往复的过程，它从当前系统出发，通过分析建立起一个能够在一定程度上描述原通信系统的仿真模型，然后通过仿真实验得到相关的数据。通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到对当前通信系统的改造中。如果改造后通信系统的性能并不像仿真结果那样令人满意，还需要重新实施通信系统仿真，这时候改造后的通信系统就成了当前系统，并且开始新一轮的通信系统仿真过程。值得注意的是，在整个通信系统的仿真过程中，人为因素自始至终起着相当重要的作用。除了仿真程序的运行之外，通信系统的每个步骤都需要进行人工干预，由人对当前的情况做出正确的判断。因此，通信系统仿真并不是一个机械的过程，它实际上是人的思维活动在计算机协助下的一种延伸。三、对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析1、对课题提出的任务要求：(1) 介绍通信系统仿真的相关内容，包括通信系统仿真的一般步骤、MATLAB中的一种可视化仿真工具Simulink以及S函数的相关概念。(2) 对通信系统中的主要环节，包括通信系统信道、噪声、模拟信号的数字传输系统、信道编码以及信号调制的原理、方法和过程进行详细的阐述。(3) 在理解透信系统理论的基础上，利用MATLAB强大的仿真功能，设计了具体的通信系统模型。在模型的设计过程，对模型设计的目的、具体的结构组成、仿真流程以及仿真结果都给出具体详实的说明和分析。2、完成本课题需要使用的系统平台和主要开发工具（1）Windows 2000 Server / Windows XP 操作系统（2）MATLAB7.0（4）Visual Studio C+ 6.03、实现预期目标的可行性分析1）技术可行性本课题所涉及的研究内容，MATLAB中的通信工具箱已经提供了比较成熟的通信系统模拟仿真工具，用户既可以在MATLAB的工作空间中直接调用工具箱函数， 也可以利用Simulink平台构造自己的仿真模块，扩大通信工具箱的内容。2）经济可行性本课题通过对既有开发平台的使用，能够构建出比较完成的通信系统仿真模型，没有任何经济上的负担，通过本课题可以构建出完整的电子通信系统模型，为今后的教学和实验提供参考，又锻炼了学生的自我探索意识和自己动手的能力。3）操作可行性本课题要求对于各种通信系统原理有比较细致的了解，能够通过对于既有文献的学习和对既有技术文档研习，深入的学习使用MATLAB平台的相关功能。利用所学的通信相关知识在MATLAB平台上发挥创造力、想象力，构建完善的电子通信仿真模型。四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路通信系统仿真并不是一个机械的过程，它实际上是人的思维活动在计算机协助下的一种延伸。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统作出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，课题难点所在就是通信系统中的许多参数如何选择与调节。解决方法是通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际仿真系统中，并根据相关通信模块的系统原理进行分析确定最终通信系统配置与参数设置。五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法1、完成本课题所必须的工作条件（1）需要相关通信系统知识（2）要求能够连入计算机网络的个人计算机一台。（3）相关的书籍和学习资料。2、解决的办法（1）对所学过的相关知识进行复习并进行深入理解。（2）使用自己的电脑，并接入宽带。（3）通过个人购买，网络搜索，和大学图书馆和学院资料室借阅解决。六、完成本课题的工作方案及进度计划1、完成本课题的工作方案为完成本课题的基本任务要求，拟定工作方案如下：（1） 确定毕业设计题目之后，首先从个人图书、学院资料室、大学图书馆，因特网上搜集相关的文献和技术文档，以及可能涉及到的软件程序，搜集开发平台所需要的插件，帮助文档等。（2）阅读搜集到的文档，熟悉课题所涉及到的通信知识和开发工具。查漏补缺，继续完善文献和技术文档。（3）对于课题进行功能分解，建立其通信系统模型，划定通信功能模块。（4）尝试编写功能模块，坚持完成一块，调试一块，解决一块的原则。（5）进行系统合并调试。（6）在各阶段中，做好相关的文档；在调试结束后进行文档的整理