电子与通信系统仿真

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1、电子与通信系统仿真授课老师：谭晓衡电话：65105925－509E-Mail:txh@cqu.edu.cn1、模型与仿真系统2仿真与建模方法论3电子系统建模与仿真4通信系统建模与仿真5仿真实例5.1电子系统5.2通信系统主要内容1系统、模型与仿真1.1系统的基本概念1.2模型的基本概念1.3仿真1.4系统、模型与仿真间的关系1.1系统的基本概念系统（system)是指由若干相互关联、相互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以具有不同的属性和规模系统是一个实体，该实体通过其各组成部分间的相互作用而维持系统的特性在其任何部分无法找到，

2、而是显现在系统各部分的相互作用中系统可以分为连续系统和离散系统1.1系统的基本概念定义一个系统，需要确定系统的边界边界确定了系统的范围边界以外对系统的作用称为系统的输入系统对边界以外的环境的作用称为系统的输出描述系统的三要素，即实体、属性和活动实体确定了系统的构成，也就确定了系统的边界属性也称为变量，描述了每一实体的特征活动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的变化过程为了研究、分析、设计和实现一个系统，需要进行实验真实系统构造模型模型（model)是由人工将系统在时间域或空间域所作的简化描述，目的在于促进对真实系统的认识和理解

3、由于客观世界的复杂性，为了便于认识和改造客观世界，可以借助于模型来简化和抽象系统1.2模型的基本概念1.2模型的基本概念采用模型的主要原因真实系统还未建立，了解未来系统的性能真实系统实验可能引起破坏和故障需要多次实验，难以保证相同的实验条件实验时间和费用根据建模方法不同，模型可分为物理模型，按一定比例尺仿照真实系统的“样子”制作，如沙盘模型直观、形象化，但造价贵且耗时长，且不灵活数学模型，用数学表达式来描述系统的内在规律方便、经济，但不一定真实基于数学模型，系统分类系统的激励是连续信号时，响应也是连续信号，即为连续系统----数学模型是微分方程系统

4、的激励是离散信号时，响应也是离散信号，即为离散系统----数学模型是差分方程混合系统----激励连续或离散，响应为离散或连续，以及连续和离散系统组合使用1.2模型的基本概念基于系统的数学模型输入输出信号个数，分类单输入---单输出系统（SISO)多输入---多输出系统(MIMO)单输入---多输出系统(SIMO)多输入---单输出系统(MISO)1.2模型的基本概念1.2模型的基本概念从数学模型的观点来观察系统，系统的输入信号和输出信号之间存在如下的函数关系：（1.1）T是算子，意思是经过算子T所规定的运算，得到对于系统来讲，激励作用于系统，所引起

5、的响应为1.2模型的基本概念基于式（1.1）函数关系式（数学模型）的特点出发，系统可以分为线性和非线性系统线性满足齐次性------线性满足可加性-----时变和时不变系统系统的参数都是常数----有线通信系统的参数是随时间随机变化---无线通信信道因果和非因果系统激励是产生响应的原因，激励出现在响应之前，因果稳定和不稳定系统有界输入，有界输出：等幅振荡信号或衰减信号发散系统：指数振荡Z或S平面：零极点1.2模型的基本概念描述线性时不变系统的数学模型是常系数线性微分（差分）方程描述线性时变系统的数学模型是变系数线性微分（差分）方程1.3仿真仿真（s

6、imulation)是一个模型在时间域或空间域的运行和操作。仿真有助于人们对系统中相互作用的感知和系统中所发生事件的深入了解1961年，摩尔根斯特首次对“仿真”技术定义----即仿真是指在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现1978年，考恩定义仿真为用能代表所研究的系统模型作实验1982年，斯普瑞特定义仿真活动为所有支持模型建立与模型分析的活动1984年，欧恩给出仿真的基本概念框架，即“建模—实验—分析”，提出了“仿真是一种基于模型的活动“1.3仿真根据模型的种类不同，系统仿真分为：物理仿真------按照系统建立实物模型数学仿真---

7、---绝大多数都是数学仿真半实物仿真-----理解带有控制器的仿真1.4系统、模型和仿真间关系三者关系系统是研究的对象模型是系统的抽象仿真则是通过对模型的实验以达到研究系统的目的手段与方法人们一般是在计算机上对系统的数学模型进行实验，故系统仿真简称计算机仿真2仿真与建模方法论2.1仿真的方法论2.2建模的基本概念2.3性能评估方法2.4仿真中的误差源2.5系统仿真的验证2.6仿真在通信系统设计中的应用2.1仿真的方法论仿真方法论：关于如何构建和怎样运行仿真系统实际系统都很复杂，很难完整地实现仿真以某种方式降低问题的复杂度将一个问题分解为多个小问题，

8、把这些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，即对问题进行分层，不同层次的仿真