郝春博

（天津武清區(qū)天和城實(shí)驗(yàn)中學(xué)）

電子通信系統(tǒng)教學(xué)綜合工具箱的開發(fā)與應(yīng)用

郝春博

（天津武清區(qū)天和城實(shí)驗(yàn)中學(xué)）

主要針對(duì)的是電子通信系統(tǒng)教學(xué)中綜合工具箱的開發(fā)和應(yīng)用，基于仿真模型對(duì)此進(jìn)行學(xué)習(xí)與討論。采用的是一種Matlab的通信系統(tǒng)的綜合工具箱，對(duì)卷積積分公式在分析與推導(dǎo)的過(guò)程中獲得時(shí)變系統(tǒng)中的仿真模型公式，卷積積分公式是一種對(duì)線性時(shí)不變系統(tǒng)復(fù)包括輸出與輸入的關(guān)系，主要是采用TDL模型以及Matlab通過(guò)語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)表明，線性時(shí)不變系統(tǒng)是能夠表現(xiàn)線性時(shí)變系統(tǒng)產(chǎn)生的頻譜擴(kuò)展，是以時(shí)間作為函數(shù)的輸入信號(hào)，從而發(fā)生了衰減和相位旋轉(zhuǎn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中也會(huì)得到很好的學(xué)習(xí)效果。

電子通信系統(tǒng)；綜合工具箱；時(shí)變系統(tǒng)

在電子通信系統(tǒng)的相關(guān)理論中，我們很容易發(fā)現(xiàn)時(shí)變系統(tǒng)如果僅僅通過(guò)教師的理論講解，我們很難去理解它的真正內(nèi)涵。為了可以在很大程度上幫助我們對(duì)時(shí)變系統(tǒng)的掌握與理解，我們可以通過(guò)分析與設(shè)計(jì)來(lái)制作相關(guān)的仿真模型，在對(duì)具體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的觀察之后，就可以對(duì)老師講的理論知識(shí)有一個(gè)更深層次的理解，也可以提高我們的學(xué)習(xí)能力。

一、線性時(shí)變系統(tǒng)

1.線性時(shí)變系統(tǒng)的理論知識(shí)

這兩個(gè)公式就是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)的仿真模型。

2.時(shí)變系統(tǒng)的隨機(jī)過(guò)程

在很多的時(shí)變系統(tǒng)中，系統(tǒng)的特點(diǎn)都是作為時(shí)間的函數(shù)來(lái)隨機(jī)變化。在變化過(guò)程中平穩(wěn)隨機(jī)的過(guò)程是最常見的一個(gè)過(guò)程，我們是可以通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得自相關(guān)的函數(shù)和功率譜密度的。

當(dāng)線性系統(tǒng)中的輸入是一個(gè)十分平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程時(shí)，那么相對(duì)于線性的非時(shí)變系統(tǒng)，我們用（t）表示輸入，用（t）表示輸出，那么輸出隨機(jī)過(guò)程的均值則為：

功率譜密度則為：

然而對(duì)于一個(gè)線性的時(shí)變系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)對(duì)于輸入信號(hào)隨時(shí)都會(huì)隨著時(shí)間的變化而隨機(jī)變化。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的函數(shù)卷積計(jì)算，在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，肯定會(huì)導(dǎo)致譜偏移和擴(kuò)展。

線性的時(shí)變系統(tǒng)與線性的非時(shí)變系統(tǒng)在本質(zhì)上是有差別的，它們的差異性就在于線性的時(shí)變系統(tǒng)會(huì)引起頻譜擴(kuò)散。

二、模型的建立

1.抽頭延遲線的模型

抽頭延遲線至少要有一個(gè)抽頭。抽頭延遲線由TDL表示，一個(gè)TDL表示的一個(gè)由延遲線內(nèi)部提取出來(lái)的任意比例信號(hào)。通常來(lái)說(shuō)，TDL與其他的抽頭信號(hào)先加構(gòu)成輸出信號(hào)，這樣就可以有效地模擬多個(gè)反饋結(jié)構(gòu)。

2.抽頭增益模型

這是由對(duì)高斯白噪聲通過(guò)對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾而產(chǎn)生的。具體的產(chǎn)生過(guò)程是，首先會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)復(fù)高斯樣本的不相關(guān)序列，然后通過(guò)使用隨機(jī)函數(shù)來(lái)獲得。

在這個(gè)過(guò)程中，值得我們注意的是，Matlab的語(yǔ)言編程是沒(méi)有維數(shù)的，所以Matlab語(yǔ)言編程會(huì)自動(dòng)地生成分配的矩陣空間。但是，有時(shí)候?qū)τ谝恍┖艽蟮木仃?，這個(gè)時(shí)候我們就可以通過(guò)使用零點(diǎn)函數(shù)來(lái)為那些矩陣預(yù)留出更多的空間，以使得Matlab語(yǔ)言系統(tǒng)快速地運(yùn)轉(zhuǎn)下去。

3.對(duì)數(shù)PSD的實(shí)現(xiàn)

PSD是功率譜密度的縮寫，這是一個(gè)連續(xù)譜。一個(gè)完整的功率譜密度是在一個(gè)給定的頻段來(lái)計(jì)算全部頻段內(nèi)信號(hào)的平均輸出功率。功率譜密度一般擴(kuò)過(guò)單邊的PSD和雙邊的PSD。一個(gè)單邊的功率譜密度主要包括了全部的信號(hào)頻率，從直流到一半奈奎斯特比率的功率。而雙邊的功率譜密度主要包括了全部的信號(hào)頻率，從直流到奈奎斯特比率的功率。我們通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行n次的樣本采集工作之后，從而進(jìn)行快速的FFT，這樣就可以計(jì)算出均方值，然后得到信號(hào)的雙邊帶頻譜。

為了掌握線性時(shí)變系統(tǒng)，利用仿真模型對(duì)其知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行具體的仿真實(shí)例，利用這種動(dòng)態(tài)的形象圖可以幫助我們形象地獲得知識(shí)。通過(guò)這樣的演示，我們可以學(xué)習(xí)到在以后的工作中所需要的技能，并可以了解復(fù)雜與實(shí)際的工作特點(diǎn)。

［1］王華.Matalb在電信工程中的應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)水利電力出版社，2001.

［2］陳萬(wàn)平，秦文華.連續(xù)系統(tǒng)頻率特性的計(jì)算機(jī)輔助分析［J］.山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（1）：94-96.

［3］郭艷麗，羅曉曙，肖前勇.系統(tǒng)仿真在自動(dòng)控制教學(xué)中的應(yīng)用［J］.廣西物理，2002（1）：45-48.

·編輯馬燕萍