為什么通信原理要和仿真聯(lián)系在一起

之前的章節(jié)粗略的講完什么是仿真，再來講講通信和仿真有什么關(guān)系？我必須得承認：這兩個有很親密的關(guān)系。聽著怪怪的。但這就是事實啊，兩個方面緊緊的相互依偎。

為什么通信原理要和仿真聯(lián)系在一起？

工科學(xué)生最忌諱眼高手低，如果理論不聯(lián)系實際就會導(dǎo)致這樣。仿真是實際工作的一部分，不僅能夠促進理論的理解，還能助你增長很多知識。

如何進行專項技術(shù)的程序開發(fā)？有時，為了進行多種技術(shù)的比較以確定選擇那種技術(shù)，那么就需要進行專項技術(shù)的仿真研究。比如調(diào)制方式的確定，選擇QAM還是PSK方式呢？那些就需要通過仿真來確定這兩種方式的優(yōu)缺點，那么和系統(tǒng)代價、性能相關(guān)的指標就是仿真程序考察的重點，比如誤碼率性能和解調(diào)的復(fù)雜程度，而關(guān)于解調(diào)過程中，信號使用相干解調(diào)還是差分解調(diào)會帶來的差異就不是仿真程序的考察內(nèi)容，這樣使得程序可以根據(jù)需求自由瘦身或者增肥。舉例來說，比如你要結(jié)合調(diào)制內(nèi)容考察編解碼的性能，那么信號調(diào)制解調(diào)的內(nèi)容使用基帶形式來完成就可以了。而如果要完成系統(tǒng)定點量化造成的性能損失，那么中頻形式的調(diào)制解調(diào)程序是必須的，因為很多情況下，載波量化到多少位可以使得系統(tǒng)性能不至于下降很多是無法在基帶完成的。這種情況在GPS信號的解調(diào)中就體現(xiàn)的很明顯。

在分成兩類技術(shù)開發(fā)的同時，仿真還有個大的前提，就是仿真環(huán)境建立的真實度。這個真實度的概念是貫穿于仿真的始終，也貫穿于數(shù)字通信的始終。在學(xué)習(xí)教材的時候，書本上在介紹通信系統(tǒng)中引入高斯白噪聲的時候都會加上假設(shè)兩字，這就是對仿真環(huán)境真實度的重要體現(xiàn)。噪聲的例子很直接，因為大家都清楚在不同的信道下需要加不同的噪聲。但實際上對于仿真時間不是很長的研究人員來說，真實度的概念有時候很難擴展到真實的仿真中，我現(xiàn)在通過一個例子來進行說明。

比如采樣偏差的仿真，由于采樣偏差的存在，就需要有糾正采樣偏差的措施。不能說你先建立一個沒有采樣偏差的信號源，然后在接收端加入了糾正采樣偏差的措施，而且仿真結(jié)果也沒有下降，就說明接收端的糾偏差的算法就是正確的。只有建立正確的信號源才行。怎么建立呢？在編程的時候，先寫出數(shù)字信號源x(n)，然后通過固定間隔的內(nèi)插來完成含有采樣偏差的信號源，那么這種信號源是否就符合了系統(tǒng)的仿真要求呢？

不是，因為在系統(tǒng)中ADC采樣信號源是隨機的，因此還要加入起始時刻采樣偏差。那到這一步，是不是就已經(jīng)完成了呢？下面的細化過程就體現(xiàn)出對通信系統(tǒng)的了解程度了。比如，通信系統(tǒng)中有捕獲部分，能保證捕獲后的起始時刻偏差在1個采樣點內(nèi)，那么仿真中設(shè)置的偏差值的范圍就是正負1個采樣點內(nèi)，如果捕獲后的起始時刻偏差在2個采樣點內(nèi)，那么仿真中設(shè)置的偏差值的范圍就是正負2個采樣點內(nèi)。那么到這一步是不是就完整了呢？

沒有，還遠遠沒有，算法程序是無法徹底還原仿真環(huán)境的真實，只能逼近你所需的環(huán)境。接著上面的說，如果ADC在采樣的時候伴隨著突然的抖動，那么怎么逼近這種信號源呢？有人說，這不是接收端糾正采樣偏差算法的內(nèi)容，可以這么說。但作為系統(tǒng)的算法，是要能夠應(yīng)對這種情況的，才能使通過這種算法做出的系統(tǒng)非常的健壯。諸如此類的情況會出現(xiàn)在算法的各個部分，因此，在逼近實際環(huán)境的真實度上，還有一個原則就是有所為有所不為，就看系統(tǒng)需求的準確性和研發(fā)人員對問題的預(yù)判能力，這個能力隨著大家的不斷學(xué)習(xí)會得到不斷的加強。我現(xiàn)在還有看書的習(xí)慣，還有寫算法程序的習(xí)慣，所以我這個能力還在增長。如果不看書，不寫程序，以我們的知識底蘊很難使得這個能力得到增長。

算法仿真會涉及通信知識、信號與系統(tǒng)知識、數(shù)字信號處理知識、仿真軟件知識和相關(guān)的系統(tǒng)知識。希望同學(xué)們能夠?qū)W好相關(guān)的課程。

但擺在我面前的事實是：我們學(xué)院的同學(xué)們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)是相當?shù)牟睢?017年，此門課程上完后就消失了。2020年，回望加總結(jié)整理！

未完，待續(xù)！

責(zé)任編輯：xj

原文標題：電氣信息類專業(yè)課程之matlab系統(tǒng)仿真 第七章 仿真需要哪些基礎(chǔ)知識？（1）

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