MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用_第1章_概述.ppt

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1、第1章概述1.1仿真的意义1.2电子通信系统的建模与仿真1.3本书的内容结构1.1仿真的意义1.1.1数理基础与专业知识的学习在通常的学习过程中，数理知识和专业知识的学习与实践是靠课堂讲授和数量不多的作业以及十分有限的实验来完成二者的结合的。所学的抽象理论、复杂的计算，由于实践的机会不多，而且间隔周期又长，难以较快地掌握。当结合仿真实验学习时，在掌握了原理与方法的基础上，对于复杂计算的题目，其计算将由计算机来完成，可以迅速得出结果，而且还可以很快作出相应的图表曲线，其物理本质与规律性将一览无遗。并且可以方便、频

2、繁地应用先进的软件工具与方法对基本原理、计算方法、先进技术、复杂的系统进行反复的实验研究。过去很长时间才能算出的结果，现在使用几条指令，不但有了结果，而且连曲线图都画出来了，提高了学习相关知识的效率，反过来又加深了对数理知识和专业知识的理解。参与者的创造性、想象力也可以在仿真平台上尽情地发挥与展现。每个仿真模型建立的过程，从构思、建设到调试通过，直至最后得出结果，就是一次对专业知识、数理基础和计算机知识的复习、巩固、完善与提高。因此采用仿真试验的方法，既加深了对数理基础、专业知识的理解，又提高了学习效率。1.1

3、.2科学研究、产品研发与仿真试验信息科学发展迅速，用于研发、测试的仪器更新速度加快，随着技术含量的提高，价格也越来越昂贵。并不是所有从事研究与开发的工程技术人员都能够拥有与科学技术发展进程相应的仪器设备。计算机仿真可以用于大部分电子工程、现代通信技术和通信系统的实验研究工作。采用计算机仿真的方法可以在一定程度上克服没有仪器设备所带来的问题。在计算机及相应软件的配合下，通过专门培训就可以做出上述实验。传统的研究开发工作是从购买元件，做印制电路板，搭建电路，配置相应的仪器做实验开始的。这样的方法在大多数场合已显得很

4、落后。新一代通信产品，甚至家用电器，都已经进入了采用DSP、PLD和FPGA芯片的时代。以前要一大堆器件才能够实现的功能，通过对上述芯片的开发，最后用芯片制成的功能强大的、批量生产、廉价定制的集成电路就可实现。设备的功能变强了，体积小了，可靠性提高了，价格降低了。现代通信设备及通信系统设计步骤是：需求分析、方案设计、建模、仿真实验、制作芯片、设备制造和系统集成。对建模、仿真技术的掌握，可使研发者在研究、开发领域大有作为。谁开发了芯片，谁就拥有了自主的知识产权。建模、仿真能力对年轻的一代IT技术人才已经不是特长，

5、而是基本的技能和交流工具。ITU(国际电信联盟）第三代通信系统的标准讨论规定：技术文本与仿真结果必须同时提交，并且鼓励对其他公司提交的方案进行仿真验证。我们学习掌握MATLAB软件工具，在某种意义上说是在科学计算、工程设计和工具应用上与国际接轨。1.2电子通信系统的建模与仿真1.2.1通信与电子系统仿真的概念系统仿真(Simulation)技术也称为系统模拟技术，本书中特指自1970年以来发展起来的利用现代计算机和仿真软件来进行仿真的计算机仿真技术。由于计算机仿真具有精度高，通用性强，重复性好，建模迅速以及

6、成本低廉等许多优点，尤其是近年来发展了以MATLAB/Simulink为代表的多种科学计算和系统仿真语言，使用起来比利用传统的C/C++语言进行仿真方便快捷得多。系统仿真技术在国内学术界和科技界的迅速普及，也大大提高了科学研究的效率。本书是以MATLAB/Simulink为仿真语言来进行系统仿真试验的。（假定读者已经具有MATLAB/Simulink和数值计算的基础知识，并对信号与系统、数字信号处理、通信原理有所了解。）所谓电子通信系统的计算机仿真，就是利用计算机对实际电子通信系统的物理模型或数学模型进行

7、试验，通过这样的模型试验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。当在实际电子通信系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时，仿真技术就成为必然的选择。例如，要测试某种调制方式在时变多径无线电信道中的性能表现，通常只能通过建立时变多径无线电信道的数学模型，利用计算机来实现仿真的无线电信道，通过数值计算以及蒙特卡罗方法进行仿真研究。又如，在对新一代通信体制进行性能分析和系统设计时，实际系统根本不存在，因此必须采用仿真手段。电子通信系统是以电信号作为主要的信息载体，以信息传输和处理为目的的一类工程系统，是

8、由一系列称为实体的系统元素相互关联而组成的具有一定功能的集合体。对电子通信系统的研究一般是通过建立系统模型来进行的。系统模型是对系统的某一方面的特定性能的一种抽象形式。例如，在对小信号放大器的研究中，针对直流分析可建立其直流等效电路模型，而针对交流分析时又要使用其交流等效电路模型。通过对模型的分析和研究，就能够认识原型系统某一方面的物理本质。对模型的分析和研究通常采用解析