通信系统仿真期末复习资料总结

1、1 ?仿真是深入理解系统特性的强有力工具 2?解析方法分析现代通信系统比较困难 3?现代通信系统结构复杂 4?系统工作的环境复杂 5?通过仿真可以缩短通信产品的开发周明和上市时间 6?仿真能更容易和更经济地对系统逬行研究，观察各种变化对系统性能的影响 确定性仿真 法（字和笔）求解，会得到同样的波形 3?采用确定性仿真是为了节省肘间、避免冗长计算 1 ?输入信号为厢机信号 2?仿真结果是一个随机变量或随机过程1 ?仿真厂泛应用于系统设计过程中 2?可用于性能评估和参数优化还可用于测试、测量、设置 准、生命周期预测、系统配置以及故障检测 R.w.汉明指出：仿真的主要作用不在于获得数据，而在于获得对

2、系统的深入理解 仿真的四个阶段及每个阶段的作用1 ?链路预算与系统级标校过程。验证链路预算和改进设计，通过详细的仿真，可以精确估计 统性能指标和验证非理想实现造成的性能降级 2?关键元件的实现与测试。如果系统的关键 要使用新技术，那个元件必须首先制造出来并在实际工作条件下逬行测试，以便验证性 能和把 这个阶段的最终结果是系统的一个完善原型，此原型是系统的产品开发基础， 用系统中主要元件的老化模型，仿真可完成生命终结性能预测，如果预测性能令人满意 裕量，系统设计和实现就完成了，不然，迭代此结果直到收敛。 在实际的通信系统中，任何信号都不是严格带宽受限的。当 fs2fh 肘，抽样后信号的频谱 会发

3、生混叠现象。此时利用理想的低通滤波器并不能从 xs中严格地恢复 x（t）o低通随机信号的采样 谱密度 PSD。 4?根据维纳 - 辛钦定理，功率谱密度是自相关函数的傅里叶变换，因此 可以先求自 m=l,fs =2th , 被采样信号为低通信号带通信号的复包络采样 带通信号采样所需的采样频率（采样点数）相同。如果 fc 与 B 相差不大 . 对复包络信号采样所需的采样点数远远少于实带通信号的采样信号在采样，量化，编码过程中都会存在误差，这些误差就形成了仿真过程中声采样时的采样频率要大于被采样信号最大频率的 2 倍，利用重构和内插进行上采样和下采2?定点运算的运行速度比浮点运算快得多经幵发出了使用

4、定点运算的专用仿真器 3. 定点处理器的功耗比较低 4?经常要仿真使用定在直接序列扩频系统中 . B?W.即同时出现了窄带信号和宽带信号为了提高效率 . 节省仿真肘间，最好采用两个采样频率在窄带到宽带的分界处（图中左边虚线处）必须提窩 采样频率在宽带到窄带的分界处（图中右边虚线处）必须 降低采样频率样.样 采样频率的提高通过内插实现，这相当于上 采样/ 过采样 （upsampling 采样频率的降低通过抽值完成 . 这相当于下采样 /欠采样 （downsampling）上采样和内插上采样：在原序列每两个采样点之间插入个零值 .将新序列通过采样滤波器。 数，也是采样周期降低的倍数） 上采样和下采

5、样都引入了很多的额外开销。如果上采样倍数 M 适中 . 通常最好用单采样频 率 仿真中采样频率的选择通信系统中的信号都不是带宽受限的 . 对信号采样后必然会产生混叠。完全消除混叠误差是 不可能的。仿真中，选择采样频率时，要使混叠误差尽可能的小。对于无反馈的线性系统误差取决于成形脉冲的功率谱密度。非线性系统 . 有反馈的系统等复杂系统需要更高的 率 对于不同的采样频率，矩形脉冲波形的采样混叠信噪比最差。根据经验，每赫兹可取 8-16 个抽样值。在许多通信系统的仿真中，整个系统内仅使用单个抽样频率，该抽样 当系统中各模块抽样频率和差较大时，可使用上采样和下采样的方 冲激响应不变法，阶跃响应不变法，

6、双线性变换法冲激响应不变法 :基本原理，离散时间系统的冲激响应是连续时间系统冲激响应的理想抽样。 要用于对以时域冲激响应形式给出的模拟滤波器进行建模阶跃响应不变法 : 基本原理 : 离散肘间系统的阶跃响应是连续时间系统阶跃响应的理想抽样 要用于对以时域冲激响应形式给出的模拟滤波器逬行建模，常用于仿真中。 双线性变换法提供了一种连续滤波器和离散滤波器之间的简单映射关系 ?这种方法避免了混 现象的发生，特别适合于具有分段平坦频率响应特性的滤波器。双线性变换的缺点是离散器不能保持连续滤波器的冲激响应和相位响应特性。非线性系统和时变系统非线性系统没有定义传递函数。可以测量非线性系统的冲激响应 . 但是

7、不能通过卷积把系统主 叠入和输出关联起来。非线性系统仿真模型的建立通常建立在对物理系统测量的基础上 , 而且不能可以使用卷积在旳域上將线性时变系统的输入和输出联系起来 ?用传递函数在频域上将输入 和随机过程和随机序列的分布常用的随机过程和陌机序列服从下列分布：均匀分布、高斯分布、瑞利分布、二项分布、泊布、指数分布 . 分布等。均匀分布的随机数 . 特别是在 ?1） 之间均匀分的随机数是最其它各种分布的随机数往往可以通过变换 （0J）均匀分布的随机数得到 穿孔卡片上，使用时输入到计算机里。这种方法输入速度 慢，需占川计算机的 把具仃随机性质的物理过程变换为一系列随机数。例如，仃 以放射性物质为随

8、 机源的随机数发生器，有以电 (器件的同有噪声为 随机源的随机数发生器。优点：可在计算机上得到随机性很好的随机 数序列。缺点：需要增加附加硬件 . 所产生的随机数不能控制，无法 在计算机上对仿真问题进行复算检验。 确定的算法，获得具有近似真疋均匀分布随机数的 数”一词农示区别 J-MiE 从均匀分布母体所取得的 均匀随机数发生器 抽样。因为，用一定公式算用数学方法产生的均匀随机数必须满足下列要求1 ?随机数必须服从均匀分布，或者非常接近均匀分布 2?随机数必须具有统计上的独立性 3. 随机数序列能够重复产生 . 以便重复验证仿真结果 4?随机数的周明应满足仿真问题的要求 ( 尽量使用 最少的计

9、算机存储空间产生均匀随机数最常用的数学方法是线性同余法 线性同余发生器的运算规则 式(7-3) 能依次产生连续的 x 值，这是一个确定性的序列 为 m,此肘的发生器是全周期的将均匀分布的随机变量映射为具有任意 pdf 的随机变量 以产生高斯随机变量 (也可以使用均匀变量求和法、极坐标法或者通过瑞利随机变到高斯随机变量 )量的映射得 髙斯白噪声 : 如果一个噪声，它的幅度分布服从髙斯分布 产生不相关的高斯随机变离斯随机变的产生方法： 1?舍弃法。效率不高 2?均匀变量求和法。基于中心极限定理，方法简单，但 Y 在均值附近可以很精确地近似高斯随机变量 pdf 的拖尾被截断到 NB/2,这时如果用

10、Y 来仿真通信系统中的噪声，可能会产生 比较大的误差因此，必须根据具体的应用确定合适的 NN 较大?产生一个高斯随机数会耗费过多的 CPU 旳 匀 分布的随机变量产生，所以高斯随机变量 X 和 Y 也可由均匀分布的随机变量产生 产生相关产生具有给定相关系数（一阶相关）的两个高斯序列，由高斯白噪声产生具有给定功率谱密 “白噪声”和“带宽受限的白噪声”是指随机过程的功率谱密度 PSD 是平坦的，其概率密分布并不一定是高斯分布高斯分布指的是随机过程的概率密度服从正态分布，其功率谱密度可以是任意形状 基本图形法 3?信道译码的误比特率分析方 法 根据仿真数据逬行参数估计 b厂与 创幼+等设落在第 i

11、个区间内的样值数虽为同，则有 2Wr d厶 ），的中点位 F 髙度为 N 毎个条状图的而积为 上述直方图町作为 PDF 的佔计備，佔计的偏養为 1W1 PSD 的估计俏定义为 s(仏)=E 也2 N 周期图法的频率分辨率为 仁=f 仝利用周期图法得到的 PSD 佔计血是有偏佔比 由上述方差公式町以看出 ?当时，利用周期图法得到的 周期图法估计值的偏差是由于数据样本的有隔性引起的，対丁足够多 的 PSD 估计值为 阪记切耐 ? I 丄2 汀/血）f = 1? 2.? .K= 定义彼测量信号为 增益、时延与信噪比的估计 (2) 定义噪声功率为 噪声功率町以进一步表示为 噪声功率为 信号功率为 信噪比为 定义相关系数为 l-p2 计。同其他速仿真方法一样 . 办解析仿翼方法可以在分析知识