通信系统仿真概论(免费,劳架点下评论)

通信系统仿真技术概论
清华大学 电子工程系
2004 年 4 月
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通信系统仿真？
通信系统仿真是指用计算机软件对通信系统 的特征进行描述，模拟其运行，并对运行结果 进行分析以评价通信系统性能。
通信技术的发展 计算机技术的发展
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通信技术的发展
体制

从有线到无线 从固定到移动 从点对点到网络 电子管－>晶体管－>硅片－>…… 快速、廉价的数字信号处理硬件，纤维光学，集成光 学器件，单片微波集成电路
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二.命令行实例及输入技巧
例: 求 x2 + x +1 = 0 的根
x1, 2 b b 2 4ac 2a
>> x1=(-1+sqrt(1^2-4*1*1))/(2*1) x1 = -0.5000 + 0.8660i >> x2=(-1-sqrt(1^2-4*1*1))/(2*1) x2 = -0.5000 - 0.8660i 使结果不显示在命令窗口 例: >> a=5; >> b=a*2 b = 10
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三.矩阵(矩阵元素的 “逻辑1”标识)
例: 找出数组中所有绝对值大于3的元素 A(:)=-4:5 L=abs(A)>3 islogical(L) X=A(L) A = -4 -3 -2 -1 0 0 0 1 0 0 2 3 0 0 4 5 1 1
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通信仿真工具
基于图形界面的仿真工具


Cadence公司的链路级仿真软件SPW和网络级软件BoNes； Synopsys公司全面的含仿真功能的EDA工具及链路仿真软件 Cossap； 网络仿真软件Opnet； 以及运行于微机上的链路级仿真软件SystemView。 C，C＋＋，FORTRAN
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三. 矩阵 (矩阵输入)
方法 4 : 利用 Matlab 指令或函數來產生特殊矩陣 A = A=eye(3) %產生一個 33 Identity 矩陣 1 0 0 B=ones(3,4) %產生一個 34 的全1矩陣 B = 1 1 C=zeros(size(B))% 產生一個與B同大小的零矩陣 1

部件仿真
传播仿真
分层仿真缺乏对系统整体的认识，对其 他层次的简单假定减小了仿真精度和可 信度； 分层的软件开发造成各层次之间互不兼 容和软件的重复开发。
器件仿真
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通信系统仿真流程：
分析任务 建立数学模型 确定仿真工具 算法实现和编辑仿真模型 运算 数据处理后处理，结果评估 根据仿真结果修正模型
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二. 数值结果的显示格式
一般來說, 當輸出結果為整數時, 內定顯示格式為整數; 當結果為實數時, 內 定顯示格式為小數點以下四位; 當結果為相當大的數時, 則以科學符號表示; 可用下列函數, 來改變顯示格式; format short 顯示出5個十進位數字 format long 顯示出15個十進位數字 format short e 顯示出5個十進位數字, 並以科學符號表示 format long e 顯示出15個十進位數字, 並以科學符號表示 也可以在指令视窗上的功能选单上的 Options 下 选 Numerical Format
计算机可以更加快捷、灵活地模拟通信系统的运行 而无须建造昂贵的测试系统
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通信仿真技术的发展
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通信系统仿真的层次划分
系统级仿真
网络层仿真
优点：对其中某一层次仿真时对其他层 次只做简单的假定，从而简化了仿真模 型、减小了运算量，同时也便于提取所 关心的问题并进行较为深入的研究。 不足：

链路层仿真
变量 定义规则 1. 变量名的大小写是敏感。 2. 变量的第一个字符必须为英 文字母，而且不能超过31个 字符 3. 变量名可以包含下连字符、 数字，但不能为空格符、标 点。 预定义的变量： ans 预设的计算结果的变量名 eps MATLAB定义的正的极小值 pi 内建的π值 Байду номын сангаасnf ∞值，无限大 ( ) NaN 无法定义一个数目 ( ) i 或 j 虚数单位i=j=√-1 nargin 函数输入参数个数 nargout 函数输出参数个数 realmax 最大的正实数 realmin 最小的正实数 flops 浮点运算次数
z=solve(‘z^2+z+1=0’) z= [ -1/2+1/2*i*3^(1/2)] [ -1/2-1/2*i*3^(1/2)]
指令的续行输入 例: >> S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6+1/7 … -1/8 S = 0.6345
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二. 复数的运算
除 +, - *, / , ^ real(z) imag(z) conj(z) angle(z) 之外, 尚有下列函數的功能 : 取複數 z 的實數部份 例: 取複數 z 的虛數部份 z=2+3*i; 取複數 z 的共軛複數 imag(z) 取複數 z 的幅角 ans = 注: z1/n 只显示一個解 3 例: angle(z) (-8)^(1/3) ans = ans = 0.9828 1.0000 + 1.7321i 注: Matlab 默认为 x=solve(‘x^3=-8’) i=sqrt(-1)
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二. 运算式 的基本元素(变量和表达式)
運算式: 变量 = 表达式 (指定表达式給一個变量)
纯数 矩阵 纯数: 实数,复数 运算子: + - * / \ 函数: abs(x) sign(x) 运算子 函数
ceil(x) floor(x) fix(x) round(x) log(x) log10(x)
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一. 工作界面 (工作界面)
可显示的窗口: command window (命令行区域) command history (操作历史) workspace (工作空间,包括变量) current directory (显示当前路径)
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一. 工作界面 (命令窗口)
>> 命令提示符
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二.命令的形式以及基本元素(命令形式)
例 : A = [2 1 -3; 5 7 9; 0 8 -4] A = 2 1 -3 5 7 9 0 8 -4 方法 2 :矩阵的分行输入 例: A=[1,2,3 4,5,6 7,8,9] A = 1 4 7
2 5 8
3 6 9
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三. 矩阵 (矩阵输入)
方法 3 : 用指定的值產生向量或矩陣
例 : 設定 元素為 -5, -4, ... , 4, 5 的一個向量x x=-5:1:5 x = -5 -4 %起始值 -5, 最後值 5, 間隔取 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
材料

技术

业务需求

报文、语音、数据、图像……
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通信技术发展带来的问题？
复杂性增加

分析与设计所付出的时间与精力迅速上升
更新周期缩短

设备的快速更新使靠搭建测试系统进行分析测试的传 统方法不再适用
为通信系统仿真的发展提出了需求
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计算机技术的发展
功能日趋强大的工作站和个人计算机提供了高 速运算环境 直观和图形化的界面提供非常友好的用户接口 硬件描述语言（HDL）的出现为复杂系统的描 述提供了一种强大的工具 网络和并行计算技术的发展，脱离了单机计算
0 1 0 1 1 1
0 0 1 1 1 1 1 1 1
注: size 命令顯示出矩陣的大小
C = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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三. 矩阵 (矩阵输入)
综合方法 1-4, 可产生复杂矩阵 例 : D=[1.3 2.5;3 7.5]; E=[D ones(size(D)) ; zeros(size(D)) eye(2,2)] E =
^ 對實數為取絕對值, 對複數則取其magnitude 當x為實數且>0, =0, <0 時, 則分別回應1,0,-1 當x為複數且≠0時, 則回應 x/abs(x) 值 取大於或等於 x , 但最接近 x 的整數值 取小於或等於 x , 但最接近 x 的整數值 將x小數點以下的位數, 全部捨去 將x值做四捨五入 以自然底數為底的對數函數 以10為底的對數函数
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纲要：
1. 工作界面 2. 命令行的形式以及基本元素(变量,表达式) 3. 矩阵(输入方法以及运算) 4. 函数库 5. 绘图函数 6. Matlab 帮助 7. 内存变量操作 8. M文件(matlab程序) 9. Matlab 流程控制及关系/逻辑运算符 10. 路径操作 11. 程序实例 12. SIMULINK交互式仿真集成环境
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三.矩阵(矩阵元素的 冒号标识)
註 : 冒號 ( : ) 的用法有許多, 簡述如下： A( : , j ) A( i , : ) A( : , : ) A( : ) A( j : k ) A( : , j : k ) A( j : k , : ) A( j : k , q : r ) 取出 A 矩陣的第 j 列。 取出 A 矩陣的第 i 行 產生與 A 相同的矩陣。 產生一行向量, 其元素為 A 矩陣的所有元素(逐行排下來)。 取出行向量A( : )的第 j 個元素, 到第k個元素。 取出 A 矩陣的所有行的第 j 列到第 k 列子矩陣。 取出 A 矩陣的第 j 行到第 k 行的所有列的元素 取出 A 矩陣的第 j 行到第 k 行, 交集第q 列到第 r 列子矩陣
1.3000 3.0000 0 0
2.5000 7.5000 0 0
1.0000 1.0000 1.0000 0
1.0000 1.0000 0 1.0000