基于MATLAB的通信系统传输信道性能仿真研究.docVIP

1 绪论 通信就是把信息从一地有效地传递到另一地，及消息传递的全过程。通信是由通信系统来实现的，通信系统是只完成信息传递的传输介质和全部设备的总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，在对原有的通信系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是通信系统仿真[1]。 在通信技术快速发展的今天，人们对通信系统的性能以及造价都提出了比较高的要求，于是通信仿真便应运而生。仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展[2]。通过仿真．可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的弊端，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。 计算机辅助分析和设计技术发展十分迅速，出现了大量实用仿真软件与工具，并应用于通信系统建模、分析和设计，使得通信系统仿真发展很快。计算机辅助技术基本上有两大类，一是基于公式的方法，用计算机计算复杂的公式；二是用计算机仿真系统的信号波形，即波形级仿真。 现代计算机软硬件技术的快速发展，新一代的可视化的仿真软件的使用使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，推动了通信系统仿真的快速发展。 1.1.2 通信系统仿真的意义 通信系统仿真应用到了通信系统工程设计的各个阶段，无论是从早期的概念设计，还是实现，测试，使用等各个阶段。在概念定义阶段，通信系统仿真获得项层指标；在接下来的设计和研发中，通信系统仿真确定硬件研发的指标，检验己完成子系统对整个系统性能的影响；在运行阶段，通信系统仿真可以用来确定解决问题的方法；通信系统仿真还可以预测系统的使用寿命。 通信系统仿真实质上就是把硬件实验搬进了计算机，可以把它看成是一种软件实验。在硬件实验系统中，用各种电子元器件制作出通信系统中的理论模型所规定的各个模块，再把它们通过导线或电缆等接在一起，然后用示波嚣、频谱议、误码仪等通信仪表得到各种测量，最后分析测量结果。 在软件实验中我们也是这样做，只不过所有通信模块及通信仪表的功能都是用程序来实现的，通信系统的全过程在计算机中仿真运行。与硬件实验相比，软件实验具有如下一些优点： (1) 软件实验具有广泛的适应性和极好的灵活性。在硬件实验中改变系统参数也许意昧着要重傲硬件，而在软件实验中是改一、两个数据，甚至只是在屏幕上按几下鼠标。 (2) 软件实验更有助于我们较为全面地研究通信系统。有许多问题，通过硬件实验来研究可能非常困难，但在软件实验中却易于解决。 (3) 硬件实验的精确度取决于元器件及工艺水平，软件实验精度取决于cpu的运算速度或者说是程序的运算量。 (4) 软件实验建设开发周期短，成本低。 随着通信和信号处理系统的复杂程度的提高，同时出现了一系列新的技术。如用于数字信号处理的价格不高但速度很快的硬件、光纤光学器件、集成光学设备和单片微波集成电路，这些对通信系统的实现均有重要影响。通信系统复杂度的提高使得用来分析和设计系统的时间和精力也相应提高了，然而在商用产品中引入新技术要求设计能做到短时，高效、省力，而这些要求只有通过使用强大的计算机辅助分析和设计工具才能实现。所以，通信系统仿真为通信网络的发展提供了强有力的支持，在通信系统工程设计中起着举足轻重的作用。 1.1.3 通信系统仿真流程 与一股的仿真过程类似，在对通信系统实施仿真之前，首先需要研究通信系统的特性，通过归纳和抽象建立通信系统的仿真模型。图1.1是关于通信系统仿真流程的一个示意图[3]。 图1.1 通信系统仿真的流程 1.1.4 通信技术发展现状和趋势 进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。 1. 微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。 2. 移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。