通信系统仿真技术第1章 第2章课件

1、2022-1-211教材及参考书目：教材及参考书目：1、现代通信系统（、现代通信系统（MATLAB版）（第二版）版）（第二版） John G. Proakis等著，电子工业出版社等著，电子工业出版社2、通信系统仿真原理与无线应用、通信系统仿真原理与无线应用William H. Tranter等著，机械工业出版社等著，机械工业出版社3、通信原理、通信原理基于基于Matlab的计算机仿真的计算机仿真郭文彬等著，北京邮电出版社郭文彬等著，北京邮电出版社4、Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析通信系统建模与仿真实例分析邵玉斌著，清华大学出版社邵玉斌著，清华大学出版社2022-1-2

2、12邮箱：密码：1a2b3c2022-1-213第第1章章 绪绪 论论 1.1 系统、模型与仿真系统、模型与仿真 1.2 通信系统中的仿真通信系统中的仿真 2022-1-2141.1 系统、模型与仿真系统、模型与仿真1.1.1 系统系统 定义定义：指由若干相互关联、互相作用的事物按指由若干相互关联、互相作用的事物按一定规律组合而成的具有特定功能的整体。系统可一定规律组合而成的具有特定功能的整体。系统可以具有不同的属性和规模。以具有不同的属性和规模。 通信系统通信系统：把实现通信功能的各个实体定义为把实现通信功能的各个实体定义为一个系统。一个系统。2022-1-215描述系统的描述系统的“三要素

3、三要素”：实体、属性和活动。：实体、属性和活动。 实体实体：确定了系统的构成，也就确定了系统的：确定了系统的构成，也就确定了系统的边界；边界； 属性属性：描述每一实体的特征；：描述每一实体的特征； 活动活动：定义了系统内部实体之间的相互作用，：定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。从而确定了系统内部发生变化的过程。 2022-1-2161.1.2 模型模型 构造模型的原因：构造模型的原因： 1、系统还处于设计阶段；、系统还处于设计阶段； 2、在真实系统上进行实验可能会引起系统破、在真实系统上进行实验可能会引起系统破坏或发生故障；坏或发生故障； 3、需要进行多次实验

4、；、需要进行多次实验； 4、实验时间太长或费用昂贵。、实验时间太长或费用昂贵。 模型分为两大类：物理模型和模型分为两大类：物理模型和数学模型数学模型。 数学模型数学模型： txTty2022-1-217 从数学模型的特点出发，对系统进行分类：从数学模型的特点出发，对系统进行分类： 1、线性和非线性系统、线性和非线性系统 2、时变和时不变系统、时变和时不变系统 3、因果和非因果系统、因果和非因果系统 4、稳定和不稳定系统、稳定和不稳定系统 txTtxT txTtxTtxtxT212100ttxTtty2022-1-2181.1.3 仿真仿真 定义：定义：仿真是一种基于模型的活动。仿真是一种基于模

5、型的活动。 计算机仿真三要素及三个基本活动计算机仿真三要素及三个基本活动 系统模型计算机系统建模仿真建模仿真实验2022-1-2191.2 通信系统中的仿真通信系统中的仿真 计算机辅助技术可分为二类计算机辅助技术可分为二类：（手段）：（手段） 以公式为基础的分析方法：计算机用来评估复以公式为基础的分析方法：计算机用来评估复杂的公式；（计算器）杂的公式；（计算器） 以仿真为基础的分析方法（波形仿真）。以仿真为基础的分析方法（波形仿真）。 第二种方法涉及波形的仿真，是本课程研究的第二种方法涉及波形的仿真，是本课程研究的主要内容，它经常与分析技术结合在一起。主要内容，它经常与分析技术结合在一起。20

6、22-1-21101.2.1 通信系统仿真的方法通信系统仿真的方法 1、公式计算法、公式计算法 很难准确评估复杂的通信系统性能，在系统设计很难准确评估复杂的通信系统性能，在系统设计的初期阶段，可以给出通信系统性能概括分析。的初期阶段，可以给出通信系统性能概括分析。2、硬件样机测试研究法、硬件样机测试研究法 3、波形仿真法（数学、波形仿真法（数学+经验模型）经验模型）信源QAM调制器（基带）发射滤波器非线性放大器接收滤波器误码率估计器功率基准信宿噪声源1噪声源12022-1-2111研究内容：研究内容：系统误码率与滤波器参数、非线性放系统误码率与滤波器参数、非线性放大器参数以及信噪比之间的函数关

7、系。大器参数以及信噪比之间的函数关系。粗略估计：粗略估计：忽略滤波器和非线性放大器的影响，忽略滤波器和非线性放大器的影响，仅考虑两个加性高斯噪声的影响。仅考虑两个加性高斯噪声的影响。结果：结果：不精确。不精确。在实际过程中通过以下步骤估计误码率：在实际过程中通过以下步骤估计误码率：(1)产生输入过程的采样值，包括信源和两个高产生输入过程的采样值，包括信源和两个高斯噪声；斯噪声；2022-1-2112(2)利用滤波器和非线性放大器模型处理输入的利用滤波器和非线性放大器模型处理输入的采样值，产生系统输出样值；采样值，产生系统输出样值；(3)通过比较输入序列的仿真值和输出波形来估通过比较输入序列的仿

8、真值和输出波形来估计误码率。计误码率。1.2.2 通信系统分层仿真观点通信系统分层仿真观点 作用：作用：使用这种方法可以将复杂的通信系统简单使用这种方法可以将复杂的通信系统简单化，顶层为通信网络层，中间层为通信链路层，低化，顶层为通信网络层，中间层为通信链路层，低层为各个模块单元。层为各个模块单元。 2022-1-2113通信网络仿真数据包、信息流事件驱动仿真技术规范接口仿真波形失真效应：噪声和串扰通信链路时间驱动波形级仿真信号处理电路分析RF算法实现细节电路实现细节时间驱动有限精度仿真电路仿真RF仿真接口2022-1-2114通信网络层：通信网络层：位置：位置：通信节点通过通信链路。通信节点

9、通过通信链路。研究内容：研究内容：测试诸如网络吞吐率、响应时间等网测试诸如网络吞吐率、响应时间等网络参数，建立协议和链路数据规范。络参数，建立协议和链路数据规范。使用的软件工具：使用的软件工具：NS-2，OPNET等。等。底层：底层：位置：位置：模拟电路，数字电路，模拟电路，数字电路，DSP。研究内容：研究内容：对具体部件的研究。对具体部件的研究。使用的软件工具：使用的软件工具：Spice, HDL, DSP，RF仿真软件仿真软件等。等。2022-1-2115通信链路层（研究重点）通信链路层（研究重点）位置：位置：由一些单元电路组成。由一些单元电路组成。研究内容：研究内容：对于数字传输系统测量

10、误码率，用以对于数字传输系统测量误码率，用以验证网络层建立的链路数据规范。验证网络层建立的链路数据规范。使用的软件工具：使用的软件工具：Matlab(Simulink) , SPW , COSSAP, System View，Labwindows等。等。2022-1-21161.2.3 仿真在通信系统设计中的应用仿真在通信系统设计中的应用 在概念定义阶段：获得顶层设计指标；在概念定义阶段：获得顶层设计指标；中期工程实现阶段：需要对子系统和各个模块单中期工程实现阶段：需要对子系统和各个模块单元指标进一步细化元指标进一步细化 。在在硬件硬件设计和开发过程中，确定硬件研发的技术设计和开发过程中，确定

11、硬件研发的技术指标，并检查子系统对整个系统性能的影响；指标，并检查子系统对整个系统性能的影响；当系统的硬件样机完成后，就对它进行测试，并当系统的硬件样机完成后，就对它进行测试，并将测试结果与仿真结果比较。将测试结果与仿真结果比较。仿真可作检修故障的仿真可作检修故障的工具，并预计系统的使用寿命。工具，并预计系统的使用寿命。2022-1-2117第第2章章 仿真与建模方法论仿真与建模方法论 2.1 仿真的方法论仿真的方法论 2.2 建模的基本概念建模的基本概念 2.3 性能评估方法性能评估方法2.4 仿真中的误差源仿真中的误差源 2.5 系统仿真的验证系统仿真的验证 2.6 时间连续信号的采样时间

12、连续信号的采样 2.7 仿真在通信系统设计中的作用仿真在通信系统设计中的作用 2022-1-21182.1 仿真的方法论仿真的方法论 对于仿真的研究包含两方面的内容：仿真的艺对于仿真的研究包含两方面的内容：仿真的艺术性和仿真的科学性。术性和仿真的科学性。 仿真的科学性：仿真的科学性：包括理论分析和定量分析的等包括理论分析和定量分析的等多方面的知识。多方面的知识。 仿真的艺术性：仿真的艺术性：仿真过程的技巧使用。仿真过程的技巧使用。 如何构建并运行仿真系统的理论就构成了如何构建并运行仿真系统的理论就构成了仿真仿真的方法论。的方法论。 2022-1-21192.1.1 仿真与分析仿真与分析 相同点

13、：相同点：在限定的条件下建造符合在限定的条件下建造符合实时要求实时要求和和近似度要求近似度要求的模型。其中所有的近似都是为了使问的模型。其中所有的近似都是为了使问题简化。题简化。 差异：差异：动态特性方面；模型的构建方面；系统动态特性方面；模型的构建方面；系统构建灵活方面。构建灵活方面。 为了解决一个具体实际问题，所采用的正确的为了解决一个具体实际问题，所采用的正确的方案都是仿真与分析相结合的处理方法。方案都是仿真与分析相结合的处理方法。 2022-1-21202.1.2 通信仿真的方法论通信仿真的方法论 实现通信系统仿真通常采用以下两种方案：实现通信系统仿真通常采用以下两种方案： （1 1）

14、以某种方式降低问题的复杂程度；）以某种方式降低问题的复杂程度； （2 2）将一个问题分解为多个小问题，把这些）将一个问题分解为多个小问题，把这些小问题的解决方案按照某种方式进行组合，这个小问题的解决方案按照某种方式进行组合，这个组合系统对解决整个大（复杂）问题很有价值。组合系统对解决整个大（复杂）问题很有价值。 例如：线性式不变系统的全响应就可以分解例如：线性式不变系统的全响应就可以分解成为零状态响应和零输入响应分别考察。成为零状态响应和零输入响应分别考察。2022-1-21212.2 建模的基本概念建模的基本概念 仿真模型和分析模型的差别不大：在分析方法仿真模型和分析模型的差别不大：在分析方

15、法中通常使用简单理想化模型；在仿真中采用较为复中通常使用简单理想化模型；在仿真中采用较为复杂的模型。杂的模型。 目的：目的：模型的近似处理能够满足输出的允许误模型的近似处理能够满足输出的允许误差。尽可能的将差。尽可能的将实际系统客观、真实的再现。实际系统客观、真实的再现。 矛盾：矛盾：准确性和计算机运算时间。准确性和计算机运算时间。2022-1-21222.2.1 建模的层次结构建模的层次结构 可以按增加模型描述的细节程度建模，构建出可以按增加模型描述的细节程度建模，构建出通信系统的层次描述结构。通信系统的层次描述结构。 0层1层1层1层2层2层2层3层3层3层2022-1-2123 离树根较

16、近的模型称为高层模型或高级模型，离树根较近的模型称为高层模型或高级模型，高层模型不依赖或很少依赖物理模型。高层模型不依赖或很少依赖物理模型。 离树根较远的模型称为低层模型或低级模型，离树根较远的模型称为低层模型或低级模型，最终达到基本物理描述。最终达到基本物理描述。 系统所要求的仿真精确度仅取决于建模的层系统所要求的仿真精确度仅取决于建模的层次结构中的最低层次结构中的最低层。2022-1-21242.2.2 系统建模的基本方法系统建模的基本方法 通信仿真系统应当做到：其一仿真框图与实际通信仿真系统应当做到：其一仿真框图与实际系统的一样，其二产生的波形的统计特性接近真实系统的一样，其二产生的波形

17、的统计特性接近真实波形，其三器件模型工作方式和真实器件一样。波形，其三器件模型工作方式和真实器件一样。1、系统建模、系统建模 系统模型是一种拓扑结构，其仿真框图与真实系统模型是一种拓扑结构，其仿真框图与真实系统越接近，整个系统的精确度就越高。通常用子系统越接近，整个系统的精确度就越高。通常用子系统作为系统模型中的一个方框图。系统作为系统模型中的一个方框图。 2022-1-2125 2、设备建模、设备建模 设备在子系统层次表示完成一定的功能方框设备在子系统层次表示完成一定的功能方框图。从计算角度来讲，设备建模就是子系统分层图。从计算角度来讲，设备建模就是子系统分层上的传输函数模型的构建。上的传输

18、函数模型的构建。 3、过程建模、过程建模 分类：信源、噪声和干扰随机过程建模；随分类：信源、噪声和干扰随机过程建模；随机信道建模；等价随机过程建模三种机信道建模；等价随机过程建模三种 2022-1-21262.2.3 虚拟系统建模虚拟系统建模 定义定义：当待建模型未知时，可以设计一个虚拟：当待建模型未知时，可以设计一个虚拟系统进行近似。系统进行近似。 关键关键：确定各个子系统的几个主要控制参数；：确定各个子系统的几个主要控制参数； 方法方法：利用几个适当的参数作为硬件设计的控：利用几个适当的参数作为硬件设计的控制工具，并使其满足系统的具体的要求，就构成了制工具，并使其满足系统的具体的要求，就构

19、成了一个符合要求的虚拟系统，并且可以通过软件模型一个符合要求的虚拟系统，并且可以通过软件模型完成对实际系统性能的合理的近似和定界。完成对实际系统性能的合理的近似和定界。 虚拟的数字通信系统当然也可以利用几个被定虚拟的数字通信系统当然也可以利用几个被定义好的子系统进行描述，具体子系统如下：义好的子系统进行描述，具体子系统如下： 2022-1-2127 1、数据源：、数据源：具有一个或多个比特流，它的统具有一个或多个比特流，它的统计特性及波形特征都需要描述。计特性及波形特征都需要描述。 2、调制器：调制器：信号空间星座图，信号空间星座图，正交方式正交方式描述方法。描述方法。 3、滤波器：、滤波器：

20、幅度特性和相位特性。幅度特性和相位特性。 4、放大器：、放大器： 输入功率输入功率/ /输出功率曲线；输出功率曲线； 输入功率输入功率/ /输出相位曲线。输出相位曲线。 5、信道：、信道：反映实际应用情况。反映实际应用情况。 6、接收机：、接收机：建模为一个逼近的匹配滤波器。建模为一个逼近的匹配滤波器。2022-1-21282.2.4 混合仿真混合仿真 定义：定义：在仿真系统中利用实际的硬件来代替抽在仿真系统中利用实际的硬件来代替抽象硬件模型。象硬件模型。 难点难点：仿真：仿真/ /硬件的接口问题。硬件的接口问题。2022-1-21292.3 性能评估方法性能评估方法 性能评估的方法是多种多样

21、的，通常是基于某性能评估的方法是多种多样的，通常是基于某种条件而设计的，这些条件包括：种条件而设计的，这些条件包括： (1)对系统结构的简化，利用假设进行约束；对系统结构的简化，利用假设进行约束； (2)假设信号波形满足某种统计分布；假设信号波形满足某种统计分布； (3)选用适当的统计方法。选用适当的统计方法。 仿真的运行时间与其说与模型描述的详尽程度仿真的运行时间与其说与模型描述的详尽程度有关，不如说与其统计特性有关。有关，不如说与其统计特性有关。 2022-1-2130 通常仿真的观测位数应当在通常仿真的观测位数应当在 之间。之间。这里这里p p表示误码率。表示误码率。减小仿真的运行时间的

22、方法减小仿真的运行时间的方法 (1)简化系统和简化操作可以。可以将仿真和解简化系统和简化操作可以。可以将仿真和解析结合起来，即准解析技术。析结合起来，即准解析技术。 (2)将这两个随机过程分别按将这两个随机过程分别按“快快”过程和过程和“慢慢”过程来处理。过程来处理。 (3)假定系统具有有限记忆功能假定系统具有有限记忆功能。 各种影响性能评估主要因素如图各种影响性能评估主要因素如图2.3-1所示。所示。 pp100102022-1-21312.4 仿真中的误差源仿真中的误差源 仿真的准确性受三种模型误差和处理误差的限仿真的准确性受三种模型误差和处理误差的限制制 。 误差源设备模型随机过程模型系

23、统模型近似模型有限存储：截位有限运行时间：统计可变性有限采样率：混叠现象处理2022-1-21322.4.1 系统建模误差系统建模误差 1、产生原因、产生原因 仿真方框图与实际系统结构的差异；仿真方框图与实际系统结构的差异； 对于部分子系统忽略处理。对于部分子系统忽略处理。 2、简化处理、简化处理 并不是所有忽略都会造成系统建模误差，举例并不是所有忽略都会造成系统建模误差，举例描述。描述。 总之，出于仿真的目的，将一个实际系统方框总之，出于仿真的目的，将一个实际系统方框图降低复杂程度，简化为一个简单的仿真方框图，图降低复杂程度，简化为一个简单的仿真方框图，其结果可能会引起一些误差。其结果可能会

24、引起一些误差。 2022-1-21332.4.2 设备建模误差设备建模误差 定义定义：当设备模型不能完全反映设备本身时，：当设备模型不能完全反映设备本身时，就会产生设备建模误差。就会产生设备建模误差。 例如例如：仿真一个连续的模拟滤波器就会出现：仿真一个连续的模拟滤波器就会出现： (1)模拟到离散的数字的误差，即仿真模型与数模拟到离散的数字的误差，即仿真模型与数学模型的差异；学模型的差异； (2)真实滤波器和仿真滤波器的测量差异。真实滤波器和仿真滤波器的测量差异。 设备建模的通用思想：不必为了构造一个好的设备建模的通用思想：不必为了构造一个好的模型而特别关注设备细节特征，只要再现它的失真模型而

25、特别关注设备细节特征，只要再现它的失真效应的主要特性即可。效应的主要特性即可。2022-1-21342.4.3 随机过程建模误差随机过程建模误差 建模对象建模对象：信号源和噪声源。信号源和噪声源。 1、信号建模、信号建模 (1)利用随机信号发生器，只能模拟随机过程的利用随机信号发生器，只能模拟随机过程的一阶幅度概率密度函数和功率谱密度。一阶幅度概率密度函数和功率谱密度。 (2)利用实验数据进行采样，形成信号的输出文利用实验数据进行采样，形成信号的输出文件作为输入信号。件作为输入信号。 2022-1-2135 2、噪声建模、噪声建模 热噪声、相位噪声和脉冲噪声。热噪声、相位噪声和脉冲噪声。 热噪

26、声热噪声(带限高斯噪声带限高斯噪声) ：可以被准确无误地可以被准确无误地模拟出来。模拟出来。 相位噪声相位噪声：是振荡器不稳定造成的，由均方：是振荡器不稳定造成的，由均方根和谱分布来确定。根和谱分布来确定。关键参数是其均方值和带宽关键参数是其均方值和带宽，或者称为相关间隔。，或者称为相关间隔。 脉冲噪声脉冲噪声：由特定环境造成的噪声。：由特定环境造成的噪声。2022-1-2136 3、随机信号发生器的性能、随机信号发生器的性能 采用统计测量的方法来确定随机信号发生器采用统计测量的方法来确定随机信号发生器的输出是否与预期的情况一致。的输出是否与预期的情况一致。 引入置信度的概念，见图引入置信度的

27、概念，见图2.4-2，也就是讲一，也就是讲一个好的随机信号发生器算法，其仿真曲线与理论个好的随机信号发生器算法，其仿真曲线与理论曲线基本上是一致的。曲线基本上是一致的。 实际上随机信号发生器产生的是周期序列，实际上随机信号发生器产生的是周期序列，为使其仿真结果有意义，观察时间必须远远小于为使其仿真结果有意义，观察时间必须远远小于这个周期。这个周期。 2022-1-21372.4.4 处理误差处理误差 产生原因产生原因：模型的描述误差，计算机内存字长模型的描述误差，计算机内存字长有限性，计算机运行时间和精度等因素造成。这里有限性，计算机运行时间和精度等因素造成。这里仅讨论连续波形的离散化过程产生

28、的处理误差。仅讨论连续波形的离散化过程产生的处理误差。 1、脉冲响应不变法、脉冲响应不变法 定义定义：时域上的转换方法，它使得：时域上的转换方法，它使得h(n)在采样在采样点上等于点上等于ha(t)。即即 频域来分析频域来分析 nThthnhanTta nThZTthZTnhZTzHanTta2022-1-2138 可以得到模拟系统函数可以得到模拟系统函数Ha(s)和数字系统函数和数字系统函数H(z)之间的关系：之间的关系： 经过推导这种映射关系可以描述为经过推导这种映射关系可以描述为 进一步可得进一步可得 注意注意 是是的周期函数的周期函数 nTtanTtasHLTZTthZTnhZTzH1

29、sTez jrezjs,TerTsTez TMTjTTjTsTeeeeez22022-1-2139 问题问题：可以证明，如果：可以证明，如果ha(t)的频带宽度在的频带宽度在/T范围之内，就不会发生频率混叠。如果混叠就产范围之内，就不会发生频率混叠。如果混叠就产生生处理误差。处理误差。 zRe zj Imz平面10TTT3T3j0s平面2022-1-2140 1、利用双线性、利用双线性z变换法变换法 原因原因：为了克服频率混叠现象；：为了克服频率混叠现象； 解决办法解决办法：提出了双线性：提出了双线性z变换法，其处理过变换法，其处理过程分为两步：程分为两步： 将整个模拟频率范围从将整个模拟频率

30、范围从(-，)压缩到压缩到(-/T，/T)之间；之间； 利用实现从利用实现从S平面到平面到Z平面的映射。平面的映射。 从从S平面到平面到Z平面的具体变换式为：平面的具体变换式为： 11112zzTssTsTz222022-1-2141 zRe zj Imz平面10TTT3T3j0s1平面0TTT3T3js平面 问题问题：频率映射发生了非线性畸变，这将直接频率映射发生了非线性畸变，这将直接影响数字系统的频率响应和模拟系统的频率响应的影响数字系统的频率响应和模拟系统的频率响应的相似程度，造成数字系统描述的失真。相似程度，造成数字系统描述的失真。 2022-1-21422.5 系统仿真的验证系统仿真

31、的验证 验证验证：证明系统仿真结果与正确结果足够接近：证明系统仿真结果与正确结果足够接近的过程。的过程。验证过程验证过程 设备模型随机过程模型系统模型性能评估性能评价技术验证仿真环境2022-1-21432.5.1 设备模型的验证设备模型的验证 验证仿真系统有效性的验证仿真系统有效性的第一步第一步，就是分别验证，就是分别验证模型库中各个设备模型的有效性。模型库中各个设备模型的有效性。 为何需要验证为何需要验证 以滤波器为例：因为存在处理误差计算机仿真以滤波器为例：因为存在处理误差计算机仿真模型不会完美地再现抽象模型模型不会完美地再现抽象模型H(s)。 应该指出，仿真模型和抽象模型并不总是存在应

32、该指出，仿真模型和抽象模型并不总是存在差异的，当需要处理的系统是离散或逻辑系统时，差异的，当需要处理的系统是离散或逻辑系统时，仿真模型就可以精确地再现相应的抽象模型。仿真模型就可以精确地再现相应的抽象模型。 2022-1-2144 验证设备模型的过程验证设备模型的过程 设置采样间隔，确定截断时间的极限等；设置采样间隔，确定截断时间的极限等； 对实际和仿真模型输出的一个或更多特性对实际和仿真模型输出的一个或更多特性进行测量。进行测量。 比较仿真和测量结果差异，再确认仿真的比较仿真和测量结果差异，再确认仿真的模型。模型。 2022-1-21452.5.2 随机过程模型的验证随机过程模型的验证 随机

33、过程模型的有效性只能从统计意义上来验随机过程模型的有效性只能从统计意义上来验证，对于抽象仿真模型需要指明随机过程类型。证，对于抽象仿真模型需要指明随机过程类型。 不能期望不能期望RNG能够确地代表它所仿真的随机过能够确地代表它所仿真的随机过程，只希望在某种程度上能够按要求合理地进行仿程，只希望在某种程度上能够按要求合理地进行仿真，这时验证的标准通常是主观地选择。真，这时验证的标准通常是主观地选择。 如果如果RNG的测试表明其仿真结果与理论值仅有的测试表明其仿真结果与理论值仅有很小的误差，那么就可以断定很小的误差，那么就可以断定RNG通过了测试。通过了测试。 2022-1-21462.5.3 系

34、统模型的验证系统模型的验证 方法方法：可以将几个特性己知系统连接起来，并：可以将几个特性己知系统连接起来，并将其性能与仿真结果比较，如果比较的结果满足规将其性能与仿真结果比较，如果比较的结果满足规定的精度标准，就可断定仿真包对于一定复杂程度定的精度标准，就可断定仿真包对于一定复杂程度的系统集成是有效。的系统集成是有效。 对于仿真系统，既不能期望构造出的模型完美对于仿真系统，既不能期望构造出的模型完美无缺，但也不能将任何误差归于仿真的缺陷。无缺，但也不能将任何误差归于仿真的缺陷。 在系统模型进行验证时，首先必须明确误差的在系统模型进行验证时，首先必须明确误差的来源，了解或者掌握系统误差先验知识，

35、然后，才来源，了解或者掌握系统误差先验知识，然后，才能在一定的误差范围内对仿真系统进行验证。能在一定的误差范围内对仿真系统进行验证。 2022-1-21472.6 时间连续信号的采样时间连续信号的采样 作用作用：提供了实际系统和仿真系统之间的接口。提供了实际系统和仿真系统之间的接口。 方法方法：均匀采样和多速率采样。均匀采样和多速率采样。 2.6.1 采样及采样定理采样及采样定理 采样模型采样模型 txa txa tT txa txaS(a)(b)图2.6-1 采样模型2022-1-2148 数学模型（时域）数学模型（时域） nanaTaanTtnTxnTttxttxtx nTnTtt(a)t

36、O txatO tTtO txa(b)(c)2022-1-2149数学模型（频域）数学模型（频域） ： jjXjXTaa21TkTjsksT22其中ksaksaksaajkjXTkjXTkjXTjX1*112022-1-2150jXaOjTOOCCSS2SSS2S2SjXa(a)(b)(c)2022-1-21512.6.2 时间连续信号的恢复时间连续信号的恢复 如果选择的采样频率如果选择的采样频率fs满足采样定理，则频谱就满足采样定理，则频谱就不会发生混叠现象，这时就可以利用一个截止频率不会发生混叠现象，这时就可以利用一个截止频率为为 的理想低通滤波器，不失真地将原来的时间的理想低通滤波器，不

37、失真地将原来的时间连续信号连续信号xa(t)恢复出来。恢复出来。 2s其它，02sTjG 22sintttgss dtgtxtgtxyaaa naaTnTtTnTtnTxtxtysin2022-1-21522.6.3 多速率采样多速率采样 使用的原因使用的原因：在一些仿真系统中，可能会同时在一些仿真系统中，可能会同时存在具有不同带宽的几个信号或者过程需要处理。存在具有不同带宽的几个信号或者过程需要处理。 采用单一速率采样带来的问题采用单一速率采样带来的问题：降低系统的仿降低系统的仿真效率，引入舍入误差。真效率，引入舍入误差。 多速率仿真多速率仿真：对于不同信号在不同速率下采样：对于不同信号在不

38、同速率下采样而进行的仿真。而进行的仿真。 问题问题1：对带宽为：对带宽为B1的确知信号和带宽为的确知信号和带宽为B2的干的干扰信号的处理，其中扰信号的处理，其中B1 B2。 解决解决：标准采样后，内插干扰信号。：标准采样后，内插干扰信号。2022-1-2153 问题问题2：对于：对于N路带宽为路带宽为B的频分复用系统，的频分复用系统，利用多速率处理技术仿真。利用多速率处理技术仿真。 解决解决：标准采样后，内插处理，：标准采样后，内插处理，复用处理复用处理后后又按照单路信号处理。又按照单路信号处理。 问题问题3：对于扩频系统，数据带宽为：对于扩频系统，数据带宽为B1，传传输带宽为输带宽为B2，利用多速率处理技术仿真。利用多速率处理技术仿真。 解决解决：扩频前，处理以扩频前，处理以f1=2B1速率进行工作，速率进行工作，然后内插为然后内插为f2=2B2的速率，已备扩频处理，利用的速率，已备扩频处理，利用f2=2B2的速率进行扩频仿真处理之后，信号恢复的速率进行扩频仿真处理之后，信号恢复到原来的采样速率。到原来的采样速率。2022-1-2154 多速率采样的基本概念多速率采样