通信系统仿真原理与无线应用ppt课件.ppt

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1、通信系统仿真原理与无线应用PrinciplesofCommunicationSystemsSimulationwithWirelessApplications1学习意义设计和分析复杂的现代通信系统，仿真往往必不可少的环节基于仿真的设计和分析方法成为整个通信产业中广泛使用的工具通晓仿真方法对通信领域的许多研究生的研究工作是一大支持学习仿真的学生在毕业后进入通信领域时，就已经掌握了业界所需的技能2第一部分概论第一章仿真的作用现代通信系统的复杂性促进了仿真的广泛使用。这种复杂性源自现代通信系统的结构和系统运行时所处的环境。具体表现：复杂的调制和脉冲成形技术差错

2、控制和接收端的高级信号处理技术严格的同步技术蜂窝通信中的干扰、多径和阴影效应3仿真技术赖以发展的基础数字计算机发展迅速功能强大面向通信系统的软件包的开发实用的计算能力（表现为微处理器形式）仿真理论领域的迅速发展---仿真工具、方法、技术论文和书籍4使用仿真的重要动机仿真是深入理解系统特性的有价值的工具很方便地对要研究的系统进行多点测量很容易作参数研究很快观测到这些改变对系统性能的影响很容易产生时域波形、信号频谱、眼图、信号星座图、直方图和许多其他图形可以将仿真图形跟系统硬件产生的等效显示作比较仿真的主要作用不在于获得数值而在于获得深入的理解51.1系统复杂

3、性程度示例A.易于解析处理的系统6A.易于解析处理的系统原因：信道是AWGN信道，接收机是线性的匹配滤波器是线性系统判决统计量是高斯随机变量假设数据源为无记忆假设理想的符号同步意义：可以作为更复杂的系统的基本模块；开发出的仿真能容易得到验证7B.需繁琐解析处理的系统8B.需繁琐解析处理的系统调制器与HPA后面的滤波器导致信号时间扩散，从而在时间上滤波后的信号不再局限在符号周期内，导致符号间干扰（ISI）。符号差错概率的计算将十分繁琐，经常需要用到仿真方法。重要特性：噪声注入点到统计量采集点之间的系统是线性的，即统计量为Vk=Sk+Ik+Nk9C.难以解析处

4、理的系统10C.难以解析处理的系统难点：接收机的噪声由两部分组成。对上行链路噪声建模比较困难，即使上行链路是高斯的，判决统计量的概率密度函数还是很难确定。因此，其性能估计必须依赖于仿真。111.2仿真的多学科特点影响研究通信系统仿真的领域线性系统理论通信原理数字信号处理(DSP)数值分析概率论估值理论计算机科学随机过程理论数论121.3仿真的作用链路预算与系统级标校过程链路预算主要是功率计算，包括发送功率、天线增益、路径损耗、功率增益、放大器和滤波器的噪声系数关键元件的实现与测试完成硬件原型与验证仿真模型生命终结预测13第一部分概论第二章仿真方法论2.1概

5、述仿真问题涉及的步骤：将给定问题映射为仿真模型。把整个问题分解为一组小一些的问题。选择一套合适的建模、仿真和估计方法，并将其用于解决这些子问题。综合各子问题的解决结果以提供对整个问题的解决方案。14通信系统的基本目的是处理波形和符号通信系统仿真试图模拟这个过程（通过产生和处理这些波形的采样值）运行仿真的过程：用合适的输入波形驱动模型以产生输出波形分析波形以优化设计参数或获得性能指标152.2方法论的各方面方法论中最难的步骤之一是将设计或性能估计问题映射为仿真模型，其实现的好坏决定了运行仿真所需的机时和仿真结果的精度。用来解决设计或性能估计问题的整体方法或方

6、法论取决于具体问题的性质。A.将问题映射到仿真模型例：均衡器设计系统性能评估最终的仿真模型可通过简化初始方框图而产生。递阶表示划分与条件化简化16B.单个模块的建模低通等效表示采样线性与非线性时不变性记忆性时域或频域仿真块处理变步长处理参数确定与其他模块的接口17C.随机过程建模与仿真高斯近似等效过程表示慢过程和快过程182.3性能估计192.3性能估计BER是使用蒙特卡洛方法来确定的。BER为：差错概率的估计为：20第二部分基本概念与方法第三章采样与量化3.1采样低通采样定理如果采样频率fS大于2fh，那么带限信号就可以无差错地通过其采样信号恢复。确定性

7、信号213.1采样随机信号注：为了避免混叠现象，随机信号的采样频率仍然需要信号最高频率的2倍以上。223.1采样带通采样定理如果带通信号的带宽为Ｂ，最高频率为fh，那么可以用大小为fｓ＝２fh/m的采样频率来采样并恢复信号，其中ｍ是不超过fh/Ｂ的最大整数。更高的采样频率未必全部能用，除非它高于２fh。注：对于f０远大于Ｂ的情况，带通采样定理规定的采样频率近似等于下界２Ｂ。23同相/正交信号采样带通信号可表示为注：和都是低通信号和也是低通信号24带通信号对应的复包络定义如下对应的频域表示为对于xd(t)和xq(t)的最高频率是B/2，其每个的最小采样频率都

8、是B。由于必须采样两个低通信号[xd(t),xq(t)]，因此必须