通信系統仿真課件-lecture1

1通信系統仿真吳偉民電子與信息工程系139710832511通信系統仿真吳偉民2引論模擬（仿真）？Simulation/emulation仿真的基本思想是利用物理的或數學的模型來類比模仿現實過程，以尋求對真實過程的認識。它所遵循的基本原則是相似性原理。RepresentationoftheoperationorfeaturesofoneprocessorsystemthroughtheuseofanotherComputerScienceToimitatethefunctionof(anothersystem),asbymodificationstohardwareorsoftwarethatallowtheimitatingsystemtoacceptthesamedata,executethesameprograms,andachievethesameresultsastheimitatedsystem.模擬：上層的、軟件的仿真：底層的、硬件的2引論模擬（仿真）？Simulation/emulation3以通信系統理論、隨機過程與統計學理論和優(yōu)化理論為基礎，以計算機和仿真軟件為工具，對現實通信系統或未來通信系統進行實驗研究的理論和方法。系統仿真由三個要素構成：系統、模型和實驗系統是問題的本源；實驗是解決問題達到目的的手段；系統模型是連接系統和實驗之間的橋梁。計算機仿真通信系統仿真基本概念3以通信系統理論、隨機過程與統計學理論和優(yōu)化理論為基礎4計算機仿真三個活動：

系統建模、仿真建模、仿真實驗：4計算機仿真三個活動：

系統建模、仿真建模、仿真實驗：5應用系統仿真的情況

“最后的方法”1．不存在完整的數學公式，或者還沒有一套解答數學模型公式的方法。2．需要對系統或過程進行長期運行的比較。3．系統還處于設計階段，并沒有真正建立起來，進行多個方案的比較擇優(yōu)4．在真實系統上做實驗會破壞系統的運行。5．需做多次試驗時，很難保證每次的操作條件都相同，因而無法對試驗結果做出正確的判斷。6．試驗費用太大或有危險性。5應用系統仿真的情況6Why通信系統計算機仿真1現代通信系統的復雜性通信系統的結構、系統運行時所處的環(huán)境系統特性：功率和帶寬有限系統要求：高速數據復雜的調制和脈沖成形技術，差錯控制、接收端的高級信號處理技術。高速數據同步要求變得更嚴格，接收機也更復雜更惡劣的環(huán)境中，多跳非線性放大器干擾多徑和陰影衰落。不能夠解析處理6Why通信系統計算機仿真1現代通信系統的復雜性7Why通信系統計算機仿真2計算機不僅功能強大，而且價格便宜計算機方法的發(fā)展另一個動機：深入理解系統特性的有價值的工具。好的仿真跟在實驗室實現一個系統很類似，多點測量，參數研究，可以任意改動濾波器帶寬和信噪比（SNR）等參數，而且還能很快地觀測到這些改變對系統性能的影響。時域波形、信號譜圖、眼圖、信號星座圖、直方圖。仿真能更容易也更經濟地對各種假設情況進行研究，仿真的主要作用不在于獲得數值而在于獲得深入的理解。7Why通信系統計算機仿真2計算機不僅功能強大，而且價格便8Why這門課程前面的原因：仿真的好處與重要性已經學習過通信原理、無線通信、matlab，還有必要嗎？仿真的可信度？仿真的基本概念仿真工具是基礎，方法論是重點進入科研研究的需要選題、仿真、硬件等定位物理層、通信信號處理、協議仿真8Why這門課程前面的原因：仿真的好處與重要性9

復雜性示例

易于解析處理的系統數據源產生一個符號序列dk

離散的二進制通信系統數據源是無記憶的，離散無記憶源調制器的作用是將源符號變換成波形發(fā)射機對調制器的輸出進行放大9復雜性示例

易于解析處理的系統數據源產生一個符號序列dk10復雜性示例

易于解析處理的系統信道是系統中需要進行精確建模的最復雜的部分（AWGN）信道。

最佳接收機匹配濾波器輸出采樣判決易于解析處理的10復雜性示例

易于解析處理的系統11復雜性示例

易于解析處理的系統表示一個符號周期內的平均能量，跟波形集合相關聯，為加性信道噪聲的單邊功率譜密度K:參數取決于波形的相關程度。FSK,K=1PSK相差為弧度，使得信號為逆相關，k=211復雜性示例

易于解析處理的系統表示一個符號周期內的平均12為什么該系統是易于解析處理的？AWGN信道接收機是線性的，通過分析，我們可以計算出作為接收端濾波器參數函數的誤比特率（BER），并可求出對應于最小BER的濾波器參數值。數據源為無記憶的，理想的符號同步。仿真易于解析處理的系統是否也有作用呢？很可能是一個更復雜的系統的基本構成模塊。易于解析處理的系統，可以開發(fā)出仿真代碼，這種系統能直接進行分析，開發(fā)出的仿真能很容易得到驗證?？梢愿鶕芯肯到y的建模需求，數據源、調制器、信道或接收機進行修改，起點是正確無誤的。12為什么該系統是易于解析處理的？AWGN信道接收機是線性13需繁瑣解析處理的系統增加了非線性放大器引入諧波與交調失真，頻譜拓展帶通濾波器，中心頻率等于所期望的載波頻率，作用就是減少非線性帶來的諧波與互調失真。13需繁瑣解析處理的系統增加了非線性放大器14問題調制器與HPA后面的濾波器導致數據信號時間擴散從而在時間上濾波后的信號不再局限在符號周期內，將引起符號間干擾（ISI）。在解調第i個符號時必須考慮的前續(xù)符號的數目，取決于濾波器輸出信號的記憶。第i個符號的差錯概率取決于前k個符號14問題調制器與HPA后面的濾波器導致數據信號時間擴散15問題二進制的情況，2K個長度為k的不同序列AWGN信道，這個差錯概率都是Q函數，可以直接計算每一個Q函數的值，但是計算過程很繁瑣，因而經常會用到仿真的方法。噪聲注入點到統計量采集點之間的系統是線性的15問題二進制的情況，2K個長度為k的不同序列AWGN信道，16半解析方法Vk均值，因為噪聲沒有經過HPA，因此無噪聲條件下仿真確定Vk方差：解析確定，等于Nk方差信道為高斯信道時，可以獲得Vk的概率密度函數16半解析方法Vk均值，因為噪聲沒有經過HPA，因此無噪聲條17難以解析處理的系統兩（單）跳衛(wèi)星通信系統衛(wèi)星轉發(fā)器建模非線性大功率放大器（HPA），濾波器濾掉非線性造成的帶外諧波失真衛(wèi)星信道模型上行鏈路和下行鏈路噪聲17難以解析處理的系統兩（單）跳衛(wèi)星通信系統18why難以解析處理？即使假設上行鏈路和下行鏈路噪聲都是高斯過程，接收端的噪聲還是很難確定下行鏈路噪聲只通過系統的線性部分上行鏈路噪聲通過了系統的非線性部分無法獲得Vk概率密度函數的精確知識，差錯概率就無法求出，仿真是一個必備的基本工具。18why難以解析處理？即使假設上行鏈路和下行鏈路噪聲都是高19仿真的多學科特點仿真問題理論框架線性系統理論確定線性系統輸入輸出關系的方法，時域（系統沖激響應）和頻域（系統傳遞函數）表示系統模型19仿真的多學科特點仿真問題理論框架20仿真的多學科特點通信原理理解系統結構、仿真可以用來確定合適的系統參數值就必須了解參數值的實際范圍，正常運行和結果的合理性，深入理解適當的系統特性也很有必要20仿真的多學科特點通信原理理解系統結構、仿真可以用來確定21仿真的多學科特點數字信號處理連續(xù)時間系統元器件（如濾波器）的離散時間近似組成。數值分析和DSP密切相關，數值積分，微分、插值和曲線擬和21仿真的多學科特點數字信號處理連續(xù)時間系統元器件（如濾波器22仿真的多學科特點概率通信系統的性能指標通常以概率形式表示。隨機過程理論數論開發(fā)隨機數發(fā)生器的工具。計算機科學表示信號采樣值的字長和字格式會影響仿真精度。22仿真的多學科特點概率通信系統的性能指標通常以概率形式表示23仿真的多學科特點估計理論的工具和概念仿真結果的有效性進行評估。重復仿真得出的數值每次都會不同，無偏估計器是指估計均值等于欲測數量的那種估計器，一致估計是指估計的方差隨著仿真時間增加而減小的那種估計。23仿真的多學科特點估計理論的工具和概念仿真結果的有效性進行24模型建立仿真模型要點：模型要足夠詳細、要建模的系統的基本特征不能過于復雜?？紤]解析模型和仿真模型這兩種不同類型的模型是有益的。建模的首要和最重要的步驟是確定模型要描述的物理元器件的特征和工作特性，解析模型以方程或方程組的形式給出。從物理元器件到解析模型，最后再到仿真模型，抽象程度依次增加。24模型建立仿真模型25模型三種模型：系統模型、設備模型和過程模型不同抽象程度的模型，考慮信道模型，我們將看到信道可以用波形級方法來建模，模型對波形采樣值進行處理基于符號而非波形采樣值的離散馬爾可夫過程，馬爾可夫信道模型通常還將調制器、發(fā)射機和接收機也納入信道中基于幀BLER的離散馬爾可夫過程25模型三種模型：系統模型、設備模型和過程模型26確定性與隨機性仿真確定性：固定電路的仿真隨機性：數字通信系統，其接收信號由發(fā)送信號和隨機噪聲疊加而成。BPSKAWGN確定性仿真，分析和確定性仿真都會給出一個數值結果，這一點是很重要的。每次作分析，都會得到同一個數。而每次進行確定性仿真，也會獲得相同的結果隨機性仿真，仿真給出結果是隨機變量的一個樣本26確定性與隨機性仿真確定性：固定電路的仿真確定性仿真，分析27一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工作特性的重要工具由于鑒相器的非線性特性，在捕獲模式下對鎖相環(huán)作分析很復雜。在給定各種環(huán)路參數和輸入信號指標的前提下，捕獲信號所需時間是鎖相環(huán)的一個重要性能參數。解析求解這個問題需要解非線性方程。因此，我們轉而考慮仿真方法。

27一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工28一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工作特性的重要工具5Hz阻尼因子0.70728一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工29一個隨機性仿真的實例Goal：BER蒙特卡羅方法輸入大量符號計算輸出的錯誤符號誤比特率比特差錯概率，誤碼率是誤碼概率的一致性估計29一個隨機性仿真的實例Goal：BER蒙303031仿真的作用通信系統設計的各個階段主要用在性能評估和設計權衡研究（參數優(yōu)化）；測試過程和基準的設定、生命終結預測、現場系統布置后出現異常狀況的調查。系統設計“自頂至底”硬件實現通常是“自底至頂”進行。31仿真的作用通信系統設計的各個階段32一、鏈路預算與系統級標校過程

設計需求：吞吐率、差錯率、中斷概率以及對帶寬、功率、重量、復雜度/成本、系統預期工作的信道和系統生命周期等的約束?；靖拍睿赫{制方式、編碼與均衡技術（如果有必要）確定指標：A級指標的參數值，比如功率級、帶寬和調制指數。32一、鏈路預算與系統級標校過程設計需求：吞吐率、差錯率、33一、鏈路預算與系統級標校過程

目標是確定系統拓撲結構和參數值，以便同時滿足性能目標和設計約束系統性能是信噪比（SNR或等價地Eb/N0）和通信鏈路中所有元件引入的總失真的函數鏈路預算的過程來確定，鏈路預算主要是功率計算，要考慮發(fā)送功率、天線增益、路徑損耗、功率增益以及放大器和濾波器的噪聲S/N或范圍33一、鏈路預算與系統級標校過程目標是確定系統拓撲結構和參34預算過程因為無法制造理想元件，放大器和濾波器等元器件的實際實現會產生非理想特性，引起信號失真，首先以理想元件計算系統性能，然后包括一項“實現損耗”有時實現損耗也叫通信或失真參數，比如濾波器帶寬，可能影響系統中多處噪聲的功率，這又反過來會影響鏈路預算。34預算過程因為無法制造理想元件，放大器和濾波器等元器件的實35預算過程封閉的、平衡的？系統性能指標，模擬系統為均方誤差，數字系統是誤碼率，理想系統的公式計算誤比特率等指標鏈路預算不封閉或不平衡，就是修改A級指標，實現損耗甚至系統結構，并重作鏈路預算。通過詳細的仿真，可以精確估計性能指標和驗證非理想實現造成的性能降級，如果鏈路預算通過仿真驗證還是封閉的，就可以進入設計過程的下一階段35預算過程封閉的、平衡的？36二、關鍵元件的實現與測試新信號處理算法和新硬件，僅造出了幾個關鍵元件，要測試整個系統的硬件是不可能的仿真中將待測的元件測量特性代入該元件的仿真模型通過系統仿真評估關鍵元件是否滿足設計要求36二、關鍵元件的實現與測試新信號處理算法和新硬件，僅造出了37三、完成硬件原型與驗證仿真模型

整個系統的硬件原型以及與之對應的仿真模型仿真模型包括仿真中大部分元件的測量特征硬件原型上測出整個系統的許多性能指標，還要進行并行仿真獲得一個經驗證的仿真模型，預測生命終結。37三、完成硬件原型與驗證仿真模型整個系統的硬件原型以及與38四、生命周期測試通信衛(wèi)星、海底電纜生命周期測試（BeginningofLife,BOL）將元件老化模型代入驗證過的BOL模型，就得到系統EOL性能指標38四、生命周期測試通信衛(wèi)星、海底電纜39仿真方法時間驅動（單速度、多速率或可變速率采樣）：該增量等于采樣頻率的倒數，每個模型能根據新仿真時鐘的值來更新模型狀態(tài)“do循環(huán)”“for循環(huán)”。事件驅動：事件驅動的仿真可把時鐘往前撥任意時間長度，到為下一個關心的事件所安排的時間，系統中每個功能模塊根據新仿真時間的值更新模型狀態(tài)。需要內插和重采樣，并帶來一些跟時間安排相關的額外開銷?；旌向寗?。對通信系統仿真而言，最常用的還是帶單速率或多速率采樣的時間驅動仿真。如果信號帶寬具有很寬的可變范圍，這種系統的仿真就要用多速率采樣。39仿真方法時間驅動（單速度、多速率或可變速率采樣）：該增量40仿真軟件MATLAB（物理層仿真、信號處理）OPNET（協議仿真和業(yè)務仿真）

SPW（物理層仿真，系統級仿真有優(yōu)勢）

SystemViewC,C++(物理層模塊仿真）

NS2（協議仿真）40仿真軟件41課程要求及規(guī)劃ProjectMATLABOPNET題目（給定范圍自選）要求仿真分析中文注釋41課程要求及規(guī)劃Project42課程報告-建議題目（不限于）?信道均衡技術仿真?TURBO編解碼仿真?多載波調制與OFDM.仿真?無線接入技術仿真?多用戶無線信道仿真.?多業(yè)務通信系統仿真.?WCDMA、TDS-CDMA、CDMA2000或者Wimax仿真.?自適應調制仿真.?MIMO系統仿真?擴頻系統仿真42課程報告-建議題目（不限于）?信道均衡技術仿真43通信系統仿真吳偉民電子與信息工程系139710832511通信系統仿真吳偉民44引論模擬（仿真）？Simulation/emulation仿真的基本思想是利用物理的或數學的模型來類比模仿現實過程，以尋求對真實過程的認識。它所遵循的基本原則是相似性原理。RepresentationoftheoperationorfeaturesofoneprocessorsystemthroughtheuseofanotherComputerScienceToimitatethefunctionof(anothersystem),asbymodificationstohardwareorsoftwarethatallowtheimitatingsystemtoacceptthesamedata,executethesameprograms,andachievethesameresultsastheimitatedsystem.模擬：上層的、軟件的仿真：底層的、硬件的2引論模擬（仿真）？Simulation/emulation45以通信系統理論、隨機過程與統計學理論和優(yōu)化理論為基礎，以計算機和仿真軟件為工具，對現實通信系統或未來通信系統進行實驗研究的理論和方法。系統仿真由三個要素構成：系統、模型和實驗系統是問題的本源；實驗是解決問題達到目的的手段；系統模型是連接系統和實驗之間的橋梁。計算機仿真通信系統仿真基本概念3以通信系統理論、隨機過程與統計學理論和優(yōu)化理論為基礎46計算機仿真三個活動：

系統建模、仿真建模、仿真實驗：4計算機仿真三個活動：

系統建模、仿真建模、仿真實驗：47應用系統仿真的情況

“最后的方法”1．不存在完整的數學公式，或者還沒有一套解答數學模型公式的方法。2．需要對系統或過程進行長期運行的比較。3．系統還處于設計階段，并沒有真正建立起來，進行多個方案的比較擇優(yōu)4．在真實系統上做實驗會破壞系統的運行。5．需做多次試驗時，很難保證每次的操作條件都相同，因而無法對試驗結果做出正確的判斷。6．試驗費用太大或有危險性。5應用系統仿真的情況48Why通信系統計算機仿真1現代通信系統的復雜性通信系統的結構、系統運行時所處的環(huán)境系統特性：功率和帶寬有限系統要求：高速數據復雜的調制和脈沖成形技術，差錯控制、接收端的高級信號處理技術。高速數據同步要求變得更嚴格，接收機也更復雜更惡劣的環(huán)境中，多跳非線性放大器干擾多徑和陰影衰落。不能夠解析處理6Why通信系統計算機仿真1現代通信系統的復雜性49Why通信系統計算機仿真2計算機不僅功能強大，而且價格便宜計算機方法的發(fā)展另一個動機：深入理解系統特性的有價值的工具。好的仿真跟在實驗室實現一個系統很類似，多點測量，參數研究，可以任意改動濾波器帶寬和信噪比（SNR）等參數，而且還能很快地觀測到這些改變對系統性能的影響。時域波形、信號譜圖、眼圖、信號星座圖、直方圖。仿真能更容易也更經濟地對各種假設情況進行研究，仿真的主要作用不在于獲得數值而在于獲得深入的理解。7Why通信系統計算機仿真2計算機不僅功能強大，而且價格便50Why這門課程前面的原因：仿真的好處與重要性已經學習過通信原理、無線通信、matlab，還有必要嗎？仿真的可信度？仿真的基本概念仿真工具是基礎，方法論是重點進入科研研究的需要選題、仿真、硬件等定位物理層、通信信號處理、協議仿真8Why這門課程前面的原因：仿真的好處與重要性51

復雜性示例

易于解析處理的系統數據源產生一個符號序列dk

離散的二進制通信系統數據源是無記憶的，離散無記憶源調制器的作用是將源符號變換成波形發(fā)射機對調制器的輸出進行放大9復雜性示例

易于解析處理的系統數據源產生一個符號序列dk52復雜性示例

易于解析處理的系統信道是系統中需要進行精確建模的最復雜的部分（AWGN）信道。

最佳接收機匹配濾波器輸出采樣判決易于解析處理的10復雜性示例

易于解析處理的系統53復雜性示例

易于解析處理的系統表示一個符號周期內的平均能量，跟波形集合相關聯，為加性信道噪聲的單邊功率譜密度K:參數取決于波形的相關程度。FSK,K=1PSK相差為弧度，使得信號為逆相關，k=211復雜性示例

易于解析處理的系統表示一個符號周期內的平均54為什么該系統是易于解析處理的？AWGN信道接收機是線性的，通過分析，我們可以計算出作為接收端濾波器參數函數的誤比特率（BER），并可求出對應于最小BER的濾波器參數值。數據源為無記憶的，理想的符號同步。仿真易于解析處理的系統是否也有作用呢？很可能是一個更復雜的系統的基本構成模塊。易于解析處理的系統，可以開發(fā)出仿真代碼，這種系統能直接進行分析，開發(fā)出的仿真能很容易得到驗證?？梢愿鶕芯肯到y的建模需求，數據源、調制器、信道或接收機進行修改，起點是正確無誤的。12為什么該系統是易于解析處理的？AWGN信道接收機是線性55需繁瑣解析處理的系統增加了非線性放大器引入諧波與交調失真，頻譜拓展帶通濾波器，中心頻率等于所期望的載波頻率，作用就是減少非線性帶來的諧波與互調失真。13需繁瑣解析處理的系統增加了非線性放大器56問題調制器與HPA后面的濾波器導致數據信號時間擴散從而在時間上濾波后的信號不再局限在符號周期內，將引起符號間干擾（ISI）。在解調第i個符號時必須考慮的前續(xù)符號的數目，取決于濾波器輸出信號的記憶。第i個符號的差錯概率取決于前k個符號14問題調制器與HPA后面的濾波器導致數據信號時間擴散57問題二進制的情況，2K個長度為k的不同序列AWGN信道，這個差錯概率都是Q函數，可以直接計算每一個Q函數的值，但是計算過程很繁瑣，因而經常會用到仿真的方法。噪聲注入點到統計量采集點之間的系統是線性的15問題二進制的情況，2K個長度為k的不同序列AWGN信道，58半解析方法Vk均值，因為噪聲沒有經過HPA，因此無噪聲條件下仿真確定Vk方差：解析確定，等于Nk方差信道為高斯信道時，可以獲得Vk的概率密度函數16半解析方法Vk均值，因為噪聲沒有經過HPA，因此無噪聲條59難以解析處理的系統兩（單）跳衛(wèi)星通信系統衛(wèi)星轉發(fā)器建模非線性大功率放大器（HPA），濾波器濾掉非線性造成的帶外諧波失真衛(wèi)星信道模型上行鏈路和下行鏈路噪聲17難以解析處理的系統兩（單）跳衛(wèi)星通信系統60why難以解析處理？即使假設上行鏈路和下行鏈路噪聲都是高斯過程，接收端的噪聲還是很難確定下行鏈路噪聲只通過系統的線性部分上行鏈路噪聲通過了系統的非線性部分無法獲得Vk概率密度函數的精確知識，差錯概率就無法求出，仿真是一個必備的基本工具。18why難以解析處理？即使假設上行鏈路和下行鏈路噪聲都是高61仿真的多學科特點仿真問題理論框架線性系統理論確定線性系統輸入輸出關系的方法，時域（系統沖激響應）和頻域（系統傳遞函數）表示系統模型19仿真的多學科特點仿真問題理論框架62仿真的多學科特點通信原理理解系統結構、仿真可以用來確定合適的系統參數值就必須了解參數值的實際范圍，正常運行和結果的合理性，深入理解適當的系統特性也很有必要20仿真的多學科特點通信原理理解系統結構、仿真可以用來確定63仿真的多學科特點數字信號處理連續(xù)時間系統元器件（如濾波器）的離散時間近似組成。數值分析和DSP密切相關，數值積分，微分、插值和曲線擬和21仿真的多學科特點數字信號處理連續(xù)時間系統元器件（如濾波器64仿真的多學科特點概率通信系統的性能指標通常以概率形式表示。隨機過程理論數論開發(fā)隨機數發(fā)生器的工具。計算機科學表示信號采樣值的字長和字格式會影響仿真精度。22仿真的多學科特點概率通信系統的性能指標通常以概率形式表示65仿真的多學科特點估計理論的工具和概念仿真結果的有效性進行評估。重復仿真得出的數值每次都會不同，無偏估計器是指估計均值等于欲測數量的那種估計器，一致估計是指估計的方差隨著仿真時間增加而減小的那種估計。23仿真的多學科特點估計理論的工具和概念仿真結果的有效性進行66模型建立仿真模型要點：模型要足夠詳細、要建模的系統的基本特征不能過于復雜。考慮解析模型和仿真模型這兩種不同類型的模型是有益的。建模的首要和最重要的步驟是確定模型要描述的物理元器件的特征和工作特性，解析模型以方程或方程組的形式給出。從物理元器件到解析模型，最后再到仿真模型，抽象程度依次增加。24模型建立仿真模型67模型三種模型：系統模型、設備模型和過程模型不同抽象程度的模型，考慮信道模型，我們將看到信道可以用波形級方法來建模，模型對波形采樣值進行處理基于符號而非波形采樣值的離散馬爾可夫過程，馬爾可夫信道模型通常還將調制器、發(fā)射機和接收機也納入信道中基于幀BLER的離散馬爾可夫過程25模型三種模型：系統模型、設備模型和過程模型68確定性與隨機性仿真確定性：固定電路的仿真隨機性：數字通信系統，其接收信號由發(fā)送信號和隨機噪聲疊加而成。BPSKAWGN確定性仿真，分析和確定性仿真都會給出一個數值結果，這一點是很重要的。每次作分析，都會得到同一個數。而每次進行確定性仿真，也會獲得相同的結果隨機性仿真，仿真給出結果是隨機變量的一個樣本26確定性與隨機性仿真確定性：固定電路的仿真確定性仿真，分析69一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工作特性的重要工具由于鑒相器的非線性特性，在捕獲模式下對鎖相環(huán)作分析很復雜。在給定各種環(huán)路參數和輸入信號指標的前提下，捕獲信號所需時間是鎖相環(huán)的一個重要性能參數。解析求解這個問題需要解非線性方程。因此，我們轉而考慮仿真方法。

27一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工70一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工作特性的重要工具5Hz阻尼因子0.70728一個確定性仿真的實例完全確定性仿真是深入理解通信系統工71一個隨機性仿真的實例Goal：BER蒙特卡羅方法輸入大量符號計算輸出的錯誤符號誤比特率比特差錯概率，誤碼率是誤碼概率的一致性估計29一個隨機性仿真的實例Goal：BER蒙723073仿真的作用通信系統設計的各個階段主要用在性能評估和設計權衡研究（參數優(yōu)化）；測試過程和基準的設定、生命終結預測、現場系統布置后出現異常狀況的調查。系統設計“自頂至底”硬件實現通常是“自底至頂”進行。31仿真的作用通信系統設計的各個階段74一、鏈路預算與系統級標校過程

設計需求：吞吐率、差錯率、中斷概率以及對帶寬、功率、重量、復雜度/成本、系統預期工作的信道和系統生命周期等的約束。基本概念：調制方式、編碼與均衡技術（如果有必要）確定指標：A級指標的參數值，比如功率級、帶寬和調制指數。32一、鏈路預算與系統級標校過程設計需求：吞吐率、差錯率、75一、鏈路預算與系統級標校過程

目標是確定系統拓撲結構和參數值，以便同時滿足性能目標和設計約束系統性能是信噪比（SNR或等價地Eb/N0）和通信鏈路中所有元件引入的總失真的函數鏈路預算的過程來確定，鏈路預算主要是功率計算，要考慮發(fā)送功率、天線增益、路徑損耗、功率增益以及放大器和濾波器的噪聲S/N或范圍33一、鏈路預算與系統級標校過程目標是確定系統拓撲結構和參76預算過程因為無法制造理想元件，放大器和濾波器等元器件的實際實現會產生非理想特性，引起信號失真，首先以理想元件計算系統性能，然后包括一項“實現損耗”有時實現損耗也叫通信或失真參數，比如濾波器帶寬，可能影響系統中多處噪聲的功率，這又反過來會影響鏈路預算。34預算過程因為無