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通信系统仿真的现实意义

2012-10-16 编辑:Matlab 阅读次数:
  导读: 随着数字通信技术的发展,特别是与计算器技术的相互融合,通信系统和信号处理技术变得越来越复杂。同时,各种新技术,新器件不断涌现,如廉价高速的数字信号处理芯片(DSP),超大规模可编程逻辑器件,集成光学器件以及微波单片集成电路和光纤技术的广泛应用,对通信系统的体系结...

随着数字通信技术的发展,特别是与计算器技术的相互融合,通信系统和信号处理技术变得越来越复杂。同时,各种新技术,新器件不断涌现,如廉价高速的数字信号处理芯片(DSP),超大规模可编程逻辑器件,集成光学器件以及微波单片集成电路和光纤技术的广泛应用,对通信系统的体系结构,信号编码译码,调制解调,信号检测和处理方式都产生了重大的影响。计算机技术和通信技术的融合使得现代通信系统脱胎换骨。而硬件系统的高度集成化和信号处理的软件化迫使工程设计人员投入更多的时间和精力进行系统性能分析,评估和系统设计问题的研究。强大的计算器辅助分析与设计工具和系统仿真方法作为将新的技术理论成果转换为实际产品的高效而低成本途径越来越受到业界的青睐。

近年来,在通信系统建模,分析和仿真评估领域已经发展了大量的计算器辅助技术,这些技术大致可划分为三大类。

第一类是基于理论分析的解析方法,如利用计算器对复杂的系统性能评估公式进行数值计算等。基于理论分析的解析方法往往用于系统设计和性能分析的初期,通过计算了解系统参数和系统性能之间的大致关系。解析分析往往建立在对系统模型大量简化的基础上,对于结构复杂的系统和方案,通过解析方法评估性能往往极为困难,甚至是不可能的,即便存在简化模型下的解析结果,这种结果往往也和实际结果之间存在较大的差别。

第二类方法是结合通信系统硬件原型和测试设备的计算器辅助仿真方法,通常应用于原型系统实现的中后期和原型系统调试中。例如在通信系统硬件原型和测试设备的支持下,利用计算器仿真信源以及信道环境进行系统的死循环测试等等,以验证原型系统是否满足设计要求。基于系统硬件原型和测试设备的方法成本高,时间长,并且受到技术和设备条件的限制,而且必须在硬件系统原型实现后进行,所以不可能用于系统方案的设计阶段。

第三类是基于纯软件的系统仿真的方法,即首先对通信系统进行数学建模,然后通过计算机来仿真系统行为和波形或信号通过系统的过程,并对系统的性能指针进行仿真测试和统计分析的一系列方法。系统仿真方法一方面是验证理论分析和解析结果正确性的重要手段,另一方面,由于通信系统(设备)和通信环境(信道)的复杂性导致传统的解析分析方法不可能使用时,仿真方法将成为惟一有效的对通信系统方案进行性能评估的手段。仿真方法针对通信协议分析,算法和系统设计的核心问题作出评价,如对传输性能(传输信噪比,传输错误率,带宽和传输速率,信道容量等等)的评估和对实现复杂度和技术收益(编译码延迟,信号处理的计算量等等)的评价等。

利用系统建模和软件仿真技术,我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估,而且模型可以无需针对解析分析简化,因此得出的评价结果更加精细,也更加接近实际系统的运行情况。通过仿真技术和方法,我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来,并将已有的系统测试结果和经验应用到新系统的分析和设计中,而仿真中得出的波形和参数也可以作为测试信号和指针参照对硬件原型系统进行功能验证。

利用系统仿真方法,可以迅速构建一个通信系统模型,为通信和信号处理系统的设计和分析提供一个便捷,高效和精确的评估平台。我们可以将软件模型和硬件原型输出的数据以及从真实系统采集的信号相互结合起来,从而能够使设计过程和评估过程统一起来,协同工作,使设计中的错误得到及时改正,偏差得到及时修正,最终使得设计结果与实际系统运行环境相吻合,保证后期产品化过程顺利进行。

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