《通信系統(tǒng)建模與仿真（基于MWORKS）》第1章

緒論第2章MWORKS科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真基礎(chǔ)第3章

通信系統(tǒng)的信源編碼第4章

通信系統(tǒng)的信道編碼第5章

數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)?章

通信系統(tǒng)建模與仿真第7章

通信系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)的實(shí)踐案例全套可編輯PPT課件

第1章緒論通信的基本概念01目錄CONTENTS02通信系統(tǒng)03通信系統(tǒng)模型04通信系統(tǒng)類型05通信方式06通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)07通信系統(tǒng)仿真緒論

通信是人類社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，它可以讓人們實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息交流。隨著科技的不斷進(jìn)步，通信技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。從最初的煙火信號(hào)、飛鴿傳書，到現(xiàn)在的移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等，通信技術(shù)已經(jīng)變得非常普及和便捷。通信系統(tǒng)建模與仿真是通信技術(shù)領(lǐng)域中的重要研究方向，它可以幫助人們更好地理解和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)建模是指將通信系統(tǒng)的各個(gè)組成部分抽象成數(shù)學(xué)模型，仿真則是指通過計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)世界的通信環(huán)境和信號(hào)傳輸過程，以驗(yàn)證模型的正確性和優(yōu)化系統(tǒng)性能。本章將深入探討通信系統(tǒng)建模與仿真的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用，介紹通信系統(tǒng)建模的基本原理和常用方法，以及仿真技術(shù)的理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用。通過對(duì)通信系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)的研究，我們可以更好地理解和應(yīng)用通信技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。本課件是可編輯的正常PPT課件緒論通過本章的學(xué)習(xí)，讀者可以了解（或掌握）：通信的基本概念通信的基本方式通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的類型通信系統(tǒng)的仿真本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念01通信的基本概念通信（Communication）是指信息發(fā)送者和接收者之間通過某種介質(zhì)進(jìn)行的信息傳輸。隨著信息化與智能化技術(shù)的發(fā)展與普及，信息與通信逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的根基。信息只有通過傳播交流才能發(fā)揮其價(jià)值，通信作為信息傳輸?shù)氖侄?，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的發(fā)展，逐漸數(shù)字化、高度化、寬帶化、綜合化。在未來，通信將對(duì)人們生活的方方面面產(chǎn)生重大的影響，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活方式、政治等。本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念

通信技術(shù)是當(dāng)代生產(chǎn)力中非?；钴S的技術(shù)因素，通信最主要的目的是對(duì)信息進(jìn)行傳輸。通信的發(fā)展可以追溯到人類社會(huì)的早期，最早的通信是通過聲音和手勢進(jìn)行的，隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，人們開始使用煙火、鼓聲等方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。在古代，人們還使用飛鴿傳書、驛站傳輸信息等方式進(jìn)行通信。

隨著科技的不斷進(jìn)步，通信技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。19世紀(jì)末期，電報(bào)技術(shù)的出現(xiàn)使得信息傳輸速度得到了大幅提升。20世紀(jì)初期，電話技術(shù)的發(fā)展使得人們可以通過電話進(jìn)行語音通信。20世紀(jì)中期，無線電技術(shù)的出現(xiàn)使得人們可以通過無線電波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。20世紀(jì)末期，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)使得人們可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全球范圍內(nèi)的信息交流。

在現(xiàn)代，通信技術(shù)已經(jīng)變得非常普及和便捷。人們可以通過手機(jī)、電視、計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行語音、視頻、文字等多種形式的通信。同時(shí)，通信技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，涉及生產(chǎn)、生活、醫(yī)療、教育、金融等各個(gè)領(lǐng)域。總之，通信技術(shù)的發(fā)展是人類社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一，它不斷地推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。1.1.1通信的發(fā)展本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念通信技術(shù)的發(fā)展史主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別是初級(jí)通信階段（以1839年電報(bào)的發(fā)明作為標(biāo)志）、近代通信階段（以1948年信息論的提出作為標(biāo)志）、現(xiàn)代通信階段（以20世紀(jì)80年代以后誕生的互聯(lián)網(wǎng)、光纖通信、移動(dòng)通信等技術(shù)作為標(biāo)志）。本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念1837年，美國人塞繆爾·摩爾斯（SamuelMorse）利用自己設(shè)計(jì)的電碼將信息轉(zhuǎn)換成一段電脈沖發(fā)送到目的地，在目的地再將其轉(zhuǎn)換為原來的信息，利用電信號(hào)作為傳輸信息的載體，開啟了人類通信技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代。幾年后，塞繆爾·摩爾斯利用摩爾斯電碼發(fā)出了人類歷史上第一份電報(bào)，實(shí)現(xiàn)了長途電報(bào)通信。1864年，英國物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（J.C.Maxwell）提出了一套電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，提出電磁波與光都是以光速進(jìn)行傳播的學(xué)說。1875年，德國人亞歷山大·格拉漢姆·貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了電話機(jī)，在波士頓與紐約之間進(jìn)行了長途電話的實(shí)驗(yàn)，獲得了成功。1888年，德國物理學(xué)家海因里?！ず掌澓Ｒ蚶锵！ず掌潱℉.R.Hertz）發(fā)現(xiàn)了電磁波，證明了電磁理論。1895年，意大利無線電工程師伽利爾摩·馬可尼（GuglielmoMarconi）在英格蘭與據(jù)芬蘭之間進(jìn)行了摩爾斯無限電信息通信的實(shí)驗(yàn)，為后來移動(dòng)通信的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。到了20世紀(jì)70年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了蜂窩的概念。1992年，歐洲移動(dòng)運(yùn)營商們開啟了移動(dòng)通信的商用時(shí)代，其從一開始的1G、2G一直發(fā)展到今天的5G移動(dòng)通信。本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念從發(fā)明電報(bào)開始，通信技術(shù)快速發(fā)展，從同軸電纜到光導(dǎo)纖維，從固定電話、衛(wèi)星通信到移動(dòng)手機(jī)，從模擬通信技術(shù)到數(shù)字通信技術(shù)。通信技術(shù)的每一次發(fā)展演進(jìn)都極大提升了通信網(wǎng)絡(luò)的能力，擴(kuò)展了通信的業(yè)務(wù)。如今，通信技術(shù)已經(jīng)滲透到人們工作與生活的方方面面，深刻改變了人類社會(huì)的生活形態(tài)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念

消息（Message）是信息的物理表現(xiàn)形式，在不同的方面表示不同的含義。本書中，消息是指通信系統(tǒng)中傳輸?shù)膶?duì)象，它可以是語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)等。在通信中，消息需要被轉(zhuǎn)換成信號(hào)才能進(jìn)行傳輸。消息可分為連續(xù)的消息與離散的消息，連續(xù)的消息是指狀態(tài)變化是連續(xù)的消息，如語音、音樂等，而離散的消息是指狀態(tài)變化是不連續(xù)的消息，其狀態(tài)是可數(shù)的，如符號(hào)、文字、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等。信息（Information）是指消息中包含的內(nèi)容，信息是消息的內(nèi)在表現(xiàn)形式。如天氣預(yù)報(bào)通過語音進(jìn)行傳輸，即語音是消息，天氣預(yù)報(bào)的情況信息。在當(dāng)今的社會(huì)中，信息是人類交流的寶貴的資源，有效地進(jìn)行信息傳輸是至關(guān)重要的。在通信中，接收方需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行譯碼（解碼）、恢復(fù)，才能得到原始的信息。信號(hào)（Signal）是消息傳輸?shù)妮d體，信號(hào)具有多個(gè)參量，如頻率、相位、幅度等，消息攜載在信號(hào)的參量上。消息與信號(hào)的轉(zhuǎn)換通常通過各種傳感器實(shí)現(xiàn)。例如，聲音傳感器可以將聲波轉(zhuǎn)換為音頻電信號(hào)，溫度傳感器能將溫度轉(zhuǎn)換為溫度電信號(hào)，日常生活中的攝像設(shè)備可以將圖像轉(zhuǎn)換為視頻電信號(hào)。信號(hào)可用來表示圖像、文字等信息，從表現(xiàn)形式上可分為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。1.1.2消息、信息與信號(hào)本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念其中，模擬信號(hào)（AnalogSignal）的信號(hào)參量在時(shí)間上的取值是連續(xù)的，如電壓、電流、電話發(fā)出的語音信號(hào)等。模擬信號(hào)有時(shí)候也可以稱為連續(xù)信號(hào)，在這里，連續(xù)的含義是指信號(hào)載荷的參量連續(xù)變化，即在某一個(gè)范圍內(nèi)的取值是連續(xù)的，但在時(shí)間上不一定連續(xù)，圖1-1所示為幾種常見的模擬信號(hào)的波形。而數(shù)字信號(hào)（DigitalSignal）的信號(hào)參量在時(shí)間上的取值是離散的，如計(jì)算機(jī)的輸出信號(hào)等。(a)正弦波(c)阻尼震蕩波(d)指數(shù)衰減波(b)調(diào)幅波圖1-1模擬信號(hào)波本課件是可編輯的正常PPT課件通信的基本概念綜上所述，消息與信號(hào)、信息之間既存在聯(lián)系，又有差異，即消息是信息的物理表現(xiàn)形式，信息是消息的內(nèi)涵，信號(hào)是消息的傳輸載體。此外，通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信。由于與模擬通信相比，數(shù)字通信具有更多的優(yōu)點(diǎn)，包括更好的可靠性、抗干擾性能及靈活性等。因此數(shù)字通信得到了迅速的發(fā)展，正朝著智能化、自動(dòng)化、綜合化的方向前進(jìn)，為人們的生活和工作提供更加便捷、高效的通信服務(wù)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)02通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)（CommunicationSystem）是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，是指用于傳輸信息的一系列設(shè)備、技術(shù)和方法。通信系統(tǒng)的基本組成部分包括信源、信道、信宿。其中，信源是指信息的來源，它可以是語音、圖像、數(shù)據(jù)等；信道是指信息在傳輸過程中所使用的載體，可以是電波、光波等；信宿是指用于接收和譯碼信息的設(shè)備?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導(dǎo)引介質(zhì)中的傳輸機(jī)理來實(shí)現(xiàn)，通信系統(tǒng)分為無線通信系統(tǒng)與有線通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)通過無線協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信，可以根據(jù)傳輸?shù)姆椒?、頻率，以及可傳輸?shù)姆秶M(jìn)行分類，不同的無線通信系統(tǒng)的基本組成沒有太大差異，無線通信系統(tǒng)包括無限電通信系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)等。有線通信系統(tǒng)是指利用光纖、金屬等介質(zhì)傳輸信息的系統(tǒng)，在有線通信系統(tǒng)中，聲音、文字、圖像等以光或電的形式傳播，與無線通信系統(tǒng)不同的是，有線通信系統(tǒng)具有可靠性強(qiáng)、保密性強(qiáng)，不易受干擾等優(yōu)點(diǎn)，但一般建設(shè)的費(fèi)用較高。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的目標(biāo)是在傳輸過程中盡可能地維持信息的完整性、可靠性和保密性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，通信系統(tǒng)需要采用一系列技術(shù)和方法，包括編碼、調(diào)制、解調(diào)、差錯(cuò)控制和加密等。編碼是指將原始信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便于傳輸和處理。調(diào)制是指將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以適應(yīng)信道傳輸?shù)囊?。解調(diào)是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便于接收和處理。差錯(cuò)控制是指在傳輸過程中檢測和糾正傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。加密是指確保信息的安全，防止對(duì)信息的未經(jīng)授權(quán)的訪問和使用。通信系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著非常重要的角色。它為人們的生活和工作提供了高效、便捷的通信服務(wù)。通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電信、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、衛(wèi)星通信、電視廣播等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，通信系統(tǒng)正在不斷地向更快的速率、更廣的覆蓋范圍和更高的可靠性發(fā)展。未來，通信系統(tǒng)將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用，為人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型03本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型是指用于描述通信系統(tǒng)的一種抽象模型。通信系統(tǒng)模型通常包括三個(gè)主要組成部分：信源、信道和信宿。通信系統(tǒng)模型通常采用信息論的方法進(jìn)行描述。信息論是一種數(shù)學(xué)理論，用于研究信息的傳輸和處理。通信系統(tǒng)模型中的源、信道和接收器可以被視為信息論中的三個(gè)主要元素：輸入、信道和輸出。通信系統(tǒng)模型可用于分析和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)。通過對(duì)通信系統(tǒng)模型進(jìn)行分析，可以確定通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如傳輸速率、誤碼率等?；谶@些性能指標(biāo)，人們可以選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法來滿足通信系統(tǒng)的要求。通信系統(tǒng)模型也可用于教學(xué)和科研。通信系統(tǒng)模型是通信理論的基礎(chǔ)，通過對(duì)通信系統(tǒng)模型的學(xué)習(xí)和研究，人們可以深入理解通信系統(tǒng)的工作原理和性能特點(diǎn)，為通信技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新提供支持和指導(dǎo)?？傊?，通信系統(tǒng)模型是通信系統(tǒng)理論研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)，是通信技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型通信的基本形式是指在信源與信宿之間建立信道來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，但由于原始信息的多元性，信息的傳輸方式有多種形式，可根據(jù)信息傳輸?shù)姆绞綐?gòu)成通信系統(tǒng)的模型，如圖1-2所示，通信系統(tǒng)基本模型一般由信源（發(fā)端設(shè)備）、信道（傳輸媒介）、信宿（收端設(shè)備）三部分組成，其中信道可能受到噪聲源的影響。1.3.1通信系統(tǒng)組成圖1-2通信系統(tǒng)基本模型本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型1.信源信源是通信系統(tǒng)中的起點(diǎn)，指產(chǎn)生信息的設(shè)備或系統(tǒng)。信源產(chǎn)生的信息可以是語音、圖像、數(shù)據(jù)等。信源分為模擬信源與數(shù)字信源兩種，模擬信源（如電話、攝像機(jī)等）輸出連續(xù)的模擬信號(hào)，數(shù)字信源（如計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備）輸出離散的數(shù)字信號(hào)。模擬信源可以通過采樣與量化操作轉(zhuǎn)換為數(shù)字信源。在通信過程中，信源與信宿的不同會(huì)對(duì)信息傳輸?shù)乃俾试斐捎绊?，不同的信源與信宿對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求也不同。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型2.信宿信宿是相對(duì)于信源而言的，信宿為信息傳輸?shù)哪康牡?，是信息傳輸過程中最后的環(huán)節(jié)，其功能與信源相反，即接收信息并將電信號(hào)還原成原始信息，同時(shí)對(duì)自身有用的信息加以利用，直接或間接地為某一目的服務(wù)，在信息的再生產(chǎn)過程中，能起到巨大的反饋?zhàn)饔?。信宿可以是人，也可以是電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)等設(shè)備。在信宿處，接收到的信息需要進(jìn)行譯碼和解壓縮等處理，以便于人們理解和使用。信宿的性能對(duì)于通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量和效率有重要的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型3.發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備包括編碼器和調(diào)制器等。編碼器的主要作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、加密等處理，以提高傳輸效率和信息的安全性。調(diào)制器的主要作用是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并進(jìn)行調(diào)制，以適應(yīng)信道傳輸?shù)囊?。調(diào)制器的主要參數(shù)包括頻率、幅度、相位和調(diào)制方式等，不同的調(diào)制方式對(duì)于不同的信道具有不同的適應(yīng)性。接收設(shè)備包括譯碼器和解調(diào)器等。譯碼器的主要作用是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為原始信息的形式，并進(jìn)行譯碼，以便于人們理解和使用。解調(diào)器的主要作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行解調(diào)，以便于在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。接收設(shè)備的性能對(duì)于通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型4.信道信道是信息在傳輸過程中所使用的物理介質(zhì)，可以是電纜、光纖、無線電波等，如無線電話的信道就是電波傳輸時(shí)經(jīng)過的空間，有線電話的信道是電纜。信道的主要作用是在信息的傳輸過程中提供傳輸介質(zhì)，并對(duì)信息進(jìn)行傳輸和傳導(dǎo)。信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，一般會(huì)受到干擾、產(chǎn)生損耗。信道的主要參數(shù)包括帶寬、傳輸速率、信噪比、衰減和干擾等，這些參數(shù)對(duì)于通信系統(tǒng)的性能和可靠性具有重要的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型在模擬通信系統(tǒng)中，模擬信號(hào)是指在通信過程中傳輸?shù)脑夹盘?hào)，它并沒有經(jīng)過數(shù)字化處理，保留了原始信號(hào)的連續(xù)性和精度。模擬信號(hào)的特點(diǎn)是其數(shù)值是連續(xù)變化的，可以采用無限多個(gè)值來表示。模擬信號(hào)的頻率和幅度可以隨著時(shí)間的變化而變化，可以表示復(fù)雜的信息和信號(hào)特征。模擬信號(hào)的處理和傳輸需要使用模擬電路和模擬信號(hào)處理技術(shù)，涉及的設(shè)備如濾波器、放大器、調(diào)制器等。模擬信號(hào)可以表示不同種類的信息，如語音、圖像、視頻等。例如，在廣播電視中，圖像和聲音以模擬信號(hào)的形式傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備。模擬信號(hào)可以通過模擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，模擬信號(hào)的產(chǎn)生需要考慮頻率、幅度和相位等參數(shù)，以便于在模擬通信系統(tǒng)中被傳輸和處理。需要注意的是，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，將其轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)具有一定的精度和采樣頻率，但無法完全反映原始信號(hào)的連續(xù)性，因此數(shù)字通信系統(tǒng)在信號(hào)傳輸和處理中存在一定的誤差和失真。1.3.2模擬通信系統(tǒng)模型本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型模擬信號(hào)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）模擬信號(hào)的分辨率比數(shù)字信號(hào)更準(zhǔn)確，在理想的情況下，模擬信號(hào)的分辨率趨于無限；（2）模擬信號(hào)在表現(xiàn)上更為直觀，相對(duì)更容易實(shí)現(xiàn)；（3）由于沒有量化誤差，模擬信號(hào)更能準(zhǔn)確地描述真實(shí)物理量的具體值；（4）在對(duì)信號(hào)的處理方法上，處理模擬信號(hào)的環(huán)節(jié)相比數(shù)字信號(hào)更加簡單方便。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型模擬信號(hào)具有以下缺點(diǎn)：（1）模擬信號(hào)本身較弱，更容易被雜訊影響；（2）模擬信號(hào)無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，只能與距離較近的設(shè)備進(jìn)行信息傳輸；（3）模擬信號(hào)的抗干擾能力較弱，在傳輸過程中容易受到各種噪音的干擾，從而使通信的質(zhì)量與效率下降，極大影響信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與完整性；（4）模擬信號(hào)的保密性較差，信息傳輸?shù)倪^程中容易被竊取，這使得模擬信號(hào)的傳輸在安全性方面較弱。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型圖1-3所示時(shí)模擬通信系統(tǒng)基本模型

在模擬通信系統(tǒng)模型中，包含兩種重要的變換。一是信息與基帶信號(hào)之間的變換，完成這個(gè)變換的組成部分是信源和信宿；二是基帶信號(hào)與已調(diào)信號(hào)之間的變換，完成這個(gè)變換的組成部分通常是調(diào)制器與解調(diào)器。模擬通信系統(tǒng)在歷史上曾經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，但隨著數(shù)字化通信的迅速發(fā)展，現(xiàn)有的大多數(shù)模擬通信系統(tǒng)已逐漸被數(shù)字通信系統(tǒng)所取代，信息通信正朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。圖1-3模擬通信系統(tǒng)基本模型本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是其數(shù)值是離散的，只能取有限個(gè)值，這些值通常以二進(jìn)制的形式進(jìn)行表示。數(shù)字信號(hào)的頻率和幅度都是離散的，可以通過一定的采樣頻率和量化精度來表示。數(shù)字信號(hào)的處理和傳輸需要使用數(shù)字電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，涉及的設(shè)備如濾波器、數(shù)字調(diào)制器、解調(diào)器等。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)可以表示不同種類的信息，如語音、圖像、視頻等。例如，在手機(jī)通信中，人的聲音經(jīng)過麥克風(fēng)采集后，需要被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，最終在接收端被譯碼和播放；在數(shù)字電視中，圖像和聲音也以數(shù)字信號(hào)的形式被傳輸給接收設(shè)備。數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生需要考慮信號(hào)的采樣頻率、量化精度和編碼方式等參數(shù)，以便于在數(shù)字通信系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸和處理。1.3.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型數(shù)字信號(hào)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力較強(qiáng)。由于數(shù)字信號(hào)的取值為離散值，在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中遇到持續(xù)的噪聲干擾時(shí)，當(dāng)信噪比惡化時(shí)，在適當(dāng)?shù)木嚯x采用判決再生的方法可生成沒有噪聲干擾的信號(hào)，與模擬信號(hào)相比可應(yīng)用于長距離的信息傳輸；（2）相比模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的加密處理在實(shí)現(xiàn)方面較為容易。經(jīng)過數(shù)字變換后的信號(hào)可以用簡單的加解密運(yùn)算進(jìn)行信號(hào)處理；（3）數(shù)字信號(hào)能夠適應(yīng)多種通信業(yè)務(wù)要求，可應(yīng)用于多種綜合業(yè)務(wù)。其采用數(shù)字傳輸?shù)姆绞?，通過數(shù)字交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)字交換，實(shí)現(xiàn)傳輸與交換的綜合；（4）數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、交換，易于被計(jì)算機(jī)接收和處理。數(shù)字信號(hào)的二進(jìn)制形式與計(jì)算機(jī)中信號(hào)的形式一致，便于利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)與交換，聯(lián)網(wǎng)后可使通信網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)的管理維護(hù)下更加智能；（5）數(shù)字信號(hào)可采用時(shí)分多路復(fù)用進(jìn)行傳輸，通信設(shè)備便于集成化、微型化；（6）數(shù)字信號(hào)的安全性、保密性相比模擬信號(hào)更高本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型需要注意的是，在模擬通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)雖然可以通過對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、量化和編碼等處理得到，但數(shù)字信號(hào)的處理和傳輸需要使用數(shù)字電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，以保證其質(zhì)量和可靠性。圖1-4所示是數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型。圖1-4數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型信源編碼（SourceCoding）在數(shù)字通信系統(tǒng)模型中有兩個(gè)基本功能，一是將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，即數(shù)據(jù)壓縮，減少冗余，通過某種壓縮編碼技術(shù)對(duì)碼元數(shù)目進(jìn)行縮減，從而降低碼元的速率。二是將信源的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，完成模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸。

數(shù)字信號(hào)在傳輸?shù)倪^程，往往由于各種原因（如噪聲）在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，在信道編碼（ChannelCoding）環(huán)節(jié)對(duì)信息碼元進(jìn)行相應(yīng)的處理，對(duì)可能出現(xiàn)的差錯(cuò)進(jìn)行控制，組成所謂“抗干擾編碼”。在信息的接收端，信道譯碼按照相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行譯碼，對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，從而提高信息傳輸?shù)挠行耘c通信系統(tǒng)的可靠性。

在信息傳輸?shù)倪^程中，加密（Encryption）是十分重要的環(huán)節(jié)。即為了保護(hù)正在傳輸信息的安全，為被傳輸?shù)臄?shù)字序列添加密碼，在信息的接收端對(duì)接收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密（Decryption），從而得到原始信息。

數(shù)字調(diào)制是指將數(shù)字基帶的信號(hào)頻譜遷移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）等，在信息的接收端通過相干解調(diào)或者非相干解調(diào)對(duì)數(shù)字的基帶信號(hào)進(jìn)行還原。通過調(diào)制，使信號(hào)特性與信道特性相匹配，在加解密過程中，提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型04本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型1.按信源分類由1.3節(jié)的介紹可知，在通信系統(tǒng)中，可根據(jù)信源，即流通的信號(hào)類型劃分通信系統(tǒng)類型，如模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)等。如果在系統(tǒng)中流通的信號(hào)類型不止一種，則稱該系統(tǒng)為混合通信系統(tǒng)。1.4.1分類方式本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型2.按信號(hào)特征分類在現(xiàn)實(shí)的通信系統(tǒng)建模仿真操作中，人們通常不關(guān)心系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造及函數(shù)運(yùn)行的原理，而關(guān)心通過給定的參數(shù)及輸入函數(shù)，系統(tǒng)給出了什么樣的輸出，是否可以滿足實(shí)驗(yàn)的要求。對(duì)于給定的輸入，參數(shù)如果不隨著時(shí)間而變化，則稱該系統(tǒng)為恒參系統(tǒng)，如果隨著時(shí)間的變化參數(shù)產(chǎn)生變化，則稱該系統(tǒng)為變參系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的參數(shù)隨著時(shí)間的變化是確定的，則稱該系統(tǒng)為確定系統(tǒng)，如果系統(tǒng)參數(shù)是服從隨機(jī)分布的隨機(jī)過程，則稱該系統(tǒng)為隨機(jī)系統(tǒng)。隨機(jī)系統(tǒng)自身帶有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性。在通信建模仿真中，在數(shù)學(xué)上，模型的表示方法一般為系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的輸出及系統(tǒng)固有的函數(shù)關(guān)系。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型如果對(duì)于自變量的每個(gè)值，系統(tǒng)的輸出僅僅取決于當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的輸入，則稱該系統(tǒng)為無記憶系統(tǒng)，在無記憶系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出與以往的輸入無關(guān)，如純電阻系統(tǒng)。反之，如果系統(tǒng)具有保留或存儲(chǔ)不是當(dāng)前時(shí)刻輸入信息的功能，即系統(tǒng)的輸出可能為歷史輸入信息，則稱該系統(tǒng)為記憶系統(tǒng)，又稱動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，如電容系統(tǒng)。在數(shù)學(xué)上，無記憶系統(tǒng)的輸入x(t)和輸出y(t)的關(guān)系可表示為y(t)=f[x(t)]，其中t表示時(shí)間。對(duì)于記憶系統(tǒng)，若輸入和輸出在時(shí)間和取值上是離散的，則為離散記憶系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入和輸出的關(guān)系需用差分方程來表示；若輸入和輸出在時(shí)間和取值上是連續(xù)的，則為連續(xù)記憶系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入和輸出的關(guān)系需用微分方程來表示，方程的系數(shù)即為系統(tǒng)的參數(shù)。若系統(tǒng)只有一個(gè)輸入信號(hào)和一個(gè)輸出信號(hào)，則稱為單輸入單輸出系統(tǒng)（Single-InputSingle-Output，SISO）或單變量系統(tǒng)，若系統(tǒng)有兩個(gè)及以上的輸入和兩個(gè)及以上的輸出，則稱該系統(tǒng)為多輸入輸出系統(tǒng)（Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output，MIMO）或多變量系統(tǒng)。對(duì)于記憶系統(tǒng)，若輸入信號(hào)和輸出信號(hào)中同時(shí)存在連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)，則需要同時(shí)用微分方程與差分方程進(jìn)行表示。我們把表示系統(tǒng)狀態(tài)的方程組稱為系統(tǒng)的狀態(tài)方程，如果微分方程或差分方程是線性系統(tǒng)的，則把它們稱為線性狀態(tài)方程。在數(shù)學(xué)中，通常用矩陣來表達(dá)線性狀態(tài)方程。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型3.按網(wǎng)絡(luò)層次分類網(wǎng)絡(luò)層：在通信系統(tǒng)中，最高層次為網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)層中，通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、信號(hào)處理點(diǎn)（通信節(jié)點(diǎn)）及將這些節(jié)點(diǎn)連接起來的通信鏈路組成。在網(wǎng)絡(luò)層中，對(duì)信息流的控制與分配是建模仿真的主要目標(biāo)，通信信號(hào)的具體傳輸過程通常不被關(guān)心，網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計(jì)和分析的主要工作是對(duì)于傳輸協(xié)議的優(yōu)化與驗(yàn)證。鏈路層：鏈路層位于網(wǎng)絡(luò)層下面，鏈路層的任務(wù)是對(duì)通信節(jié)點(diǎn)與傳輸信號(hào)的具體化。通信鏈路由調(diào)制器、解調(diào)器、編碼器、濾波器、放大器、傳輸信道、譯碼器等元素構(gòu)成，這些元素在通信鏈路中負(fù)責(zé)信號(hào)的處理與傳輸。在鏈路層中，我們通常研究和考察信號(hào)的傳輸過程、信號(hào)處理所用的算法對(duì)傳輸質(zhì)量的影響等，并不關(guān)心算法和傳輸過程中具體的實(shí)現(xiàn)方法是什么。在通信網(wǎng)絡(luò)中，鏈路層的模型分析與仿真設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：設(shè)計(jì)編譯碼算法，分析算法對(duì)傳輸?shù)目煽啃?、容量、錯(cuò)誤率的影響，對(duì)算法的有效性進(jìn)行調(diào)制。

本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型電路層：在通信系統(tǒng)的設(shè)備方面，鏈路層中的元素可采用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以軟硬件結(jié)合，形成軟硬件的混合體，還可以僅采用相同功能的軟件實(shí)體，而不再僅僅采用純硬件系統(tǒng)（如傳統(tǒng)的電路）來實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)字電弧、模擬電路等，就是對(duì)鏈路層模型中元素的具體化，即電路層模型。對(duì)于電路實(shí)現(xiàn)，在通信模型中，人們通常更關(guān)心具體功能的實(shí)現(xiàn)，如電路硬件的設(shè)計(jì)、算法的分析及程序函數(shù)的設(shè)計(jì)等，而不關(guān)心通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。綜上所述，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行研究和建模仿真的目的是解決系統(tǒng)規(guī)劃及通信網(wǎng)絡(luò)全局的性能設(shè)計(jì)問題，具體為通信傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析，如何協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、信息負(fù)載均衡及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最大化等，但不關(guān)心通信節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)如何傳輸。而對(duì)于鏈路層上的通信系統(tǒng)建模，節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)男阅苁且芯康闹饕獑栴}，如調(diào)制解調(diào)方式、編譯碼問題、傳輸性能等，但不關(guān)心信號(hào)處理的具體實(shí)現(xiàn)。在電路層中，研究對(duì)象為信號(hào)單元的具體處理實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化，對(duì)于硬件、算法的采用都要進(jìn)行考慮，包括指標(biāo)要求及輸出的波形實(shí)現(xiàn)，但不關(guān)心上層的系統(tǒng)性能指標(biāo)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)中的不同層次的模型，使用的建模和仿真技術(shù)也有所不同。在網(wǎng)絡(luò)層中，通常首先通過事件驅(qū)動(dòng)的仿真軟件對(duì)信息流及數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)中的流動(dòng)過程進(jìn)行仿真，并根據(jù)仿真的結(jié)果對(duì)諸如響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、資源利用率等指標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，以此作為設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)處理器速度、緩沖區(qū)大小及多種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層模型的仿真結(jié)果，可以完成對(duì)通信協(xié)議及通信鏈路中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的工作。在鏈路層中，通常針對(duì)不同物理信道中的信息傳輸問題進(jìn)行研究。其中，物理信道包含有線信道、光纖信道、自由空間等。對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行模型仿真的指標(biāo)通常為傳輸?shù)乃俾始氨忍劐e(cuò)誤率等，對(duì)于模型中的模塊，如調(diào)制器、解調(diào)器、濾波器、信道等僅進(jìn)行功能的描述。在電路層中，通過對(duì)輸入、輸出信息的仿真來驗(yàn)證通信鏈路的設(shè)計(jì)是否滿足仿真所要求的鏈路質(zhì)量指標(biāo)。通常使用模擬電路仿真語言SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）與數(shù)字系統(tǒng)仿真語言HDL（HardwareDescriptionLanguage）等，對(duì)電路系統(tǒng)的性能進(jìn)行處理，驗(yàn)證其是否達(dá)到了鏈路層系統(tǒng)所要求的功能指標(biāo)。例如，若鏈路層給出濾波器的帶寬等指標(biāo)，則電路層需要通過仿真來研究設(shè)計(jì)的濾波器是否滿足系統(tǒng)要求。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型4.其他常見的分類方式根據(jù)傳輸方式、通信業(yè)務(wù)、復(fù)用方式、傳輸介質(zhì)等分類方式，可將通信系統(tǒng)分為多種類型，如表1-1所示。

表1-1通信系統(tǒng)的常見分類下面詳細(xì)介紹幾種常見的通信系統(tǒng)，主要有光纖通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、多路通信系統(tǒng)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型

光纖即光導(dǎo)纖維，光纖通信系統(tǒng)（Optical-fiberCommunicationSystem，OCS）以光波為信息載體，以純度極高的玻璃拉制成的光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，經(jīng)過光電變換，通過光來將信息從一處傳輸至另一處。光纖通信系統(tǒng)主要由三部分組成，分別負(fù)責(zé)光的發(fā)送、光的接收與光的傳輸。在光的發(fā)送部分，有光源、光端機(jī)等，光的傳輸部分以光纖為載體，經(jīng)長距離光纖的微弱信號(hào)通過中繼器進(jìn)行放大，形成一定強(qiáng)度的光信號(hào)，光纖是光纜的一部分。光檢測器是光的接收部分的主要組成設(shè)備，如圖1-5所示1.4.2光纖通信系統(tǒng)圖1-5光纖通信系統(tǒng)組成本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型按照光纖波長，光纖通信系統(tǒng)可劃分為短波長光纖通信系統(tǒng)、長波長光纖通信系統(tǒng)與超長波長光纖通信系統(tǒng)；按照光線特點(diǎn)，光纖通信系統(tǒng)可劃分多模光纖通信系統(tǒng)與單模光纖通信系統(tǒng)；按照信號(hào)傳輸?shù)男问?，光纖通信系統(tǒng)可劃分為光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和光纖模擬通信系統(tǒng)，其他類型的光纖通信系統(tǒng)還有外差光纖通信系統(tǒng)、全光通信系統(tǒng)、波分復(fù)用通信系統(tǒng)等。其中，光纖數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾能力較強(qiáng)；而光纖模擬通信系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，適用于短距離傳輸和模擬電視圖像信號(hào)的傳輸；外差光纖通信系統(tǒng)的光的接收部分靈敏度較高，但通信容量大，設(shè)備較為復(fù)雜；全光通信系統(tǒng)不需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通信的質(zhì)量較高；波分復(fù)用通信系統(tǒng)可在一根光纖上傳輸多個(gè)載波信號(hào)，通信質(zhì)量好，成本較低。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型通俗地講，衛(wèi)星通信（SatelliteCommunicationSystem，SCS）就是以衛(wèi)星作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，是在地球上（包括地面、低層大氣中等）多個(gè)無線電通信站間進(jìn)行的通信，衛(wèi)星通信實(shí)質(zhì)上也是一種微波通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間分系統(tǒng)、跟蹤遙測以及指令分系統(tǒng)、通信地球站分系統(tǒng)等組成。衛(wèi)星通信的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)地面信息的全覆蓋，具有通信范圍大的優(yōu)點(diǎn)，即只要在衛(wèi)星發(fā)射電波的覆蓋范圍內(nèi)，任何兩點(diǎn)之間都可以進(jìn)行通信。衛(wèi)星通信不容易受到自然災(zāi)害的影響，其可靠性較高，只要在地球站設(shè)置電路即可開通，電路的設(shè)置較為靈活，可同時(shí)在多處接收信息，實(shí)現(xiàn)多址通信，同一信道可在不同方向進(jìn)行多址連接。其中，空間分系統(tǒng)組成如圖1-6所示。1.4.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)圖1-6空間分系統(tǒng)組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過先進(jìn)的空間與電子技術(shù)，解決信號(hào)傳播時(shí)延帶來的影響，保證衛(wèi)星高度穩(wěn)定與高可靠性的工作。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型微波通信系統(tǒng)（MicrowaveCommunicationSystem，MCS）由交換機(jī)、數(shù)字終端機(jī)、微波終端站、微波中繼站、微波分路站等組成，利用波長在1mm～1m之間的電磁波——微波進(jìn)行通信，具有傳輸容量大、通信質(zhì)量好且可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，普遍適用于各種專用通信網(wǎng)絡(luò)，圖1-7為數(shù)字微波通信系統(tǒng)基本組成。1.4.4微波通信系統(tǒng)圖1-7數(shù)字微波通信系統(tǒng)基本組成本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（DataCommunicationSystem，DCS）通過通信線路將分布在各地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與通信的集合，其將多個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，便于計(jì)算機(jī)資源的共享。典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由三部分組成，分別是中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路，如圖1-8所示。1.4.5數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)圖1-8數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本組成本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)根據(jù)處理數(shù)據(jù)形式的不同，可分為聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程批量處理系統(tǒng)和分時(shí)處理系統(tǒng)三類。聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)將從終端輸入的數(shù)據(jù)在中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果直接返回?cái)?shù)據(jù)終端設(shè)備，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場景。聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠處理隨機(jī)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，適用場景如訂票系統(tǒng)、氣象觀測系統(tǒng)、情報(bào)收集系統(tǒng)等。遠(yuǎn)程批量處理系統(tǒng)獲取結(jié)果的方式有兩種，一是從中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外圍設(shè)備作業(yè)中獲取，二是從數(shù)據(jù)終端設(shè)備向中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)投入作業(yè)從而獲取。分時(shí)處理系統(tǒng)根據(jù)將中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)劃分的時(shí)間片，使數(shù)據(jù)終端設(shè)備按照時(shí)間片的形式依次輪流使用中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)可以同時(shí)連接多個(gè)控制臺(tái)，聯(lián)機(jī)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)，以會(huì)話形式控制作業(yè)的運(yùn)行。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)類型多路通信指用一條公共信道建立兩條或多條獨(dú)立傳輸信道的通信方式，采用多路通信方式的系統(tǒng)稱為多路通信系統(tǒng)（MultiplexCommunicationSystem，MCS）。為了充分利用通信信道，降低通信成本，增大傳輸容量，許多通信系統(tǒng)采用多路通信方式。在多路通信系統(tǒng)中，信道的發(fā)送端、接收端采用多路復(fù)用終端設(shè)備，發(fā)送端的若干個(gè)端口輸入互不相關(guān)的各路信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q處理后將其合并送入信道。接收端將合成的信號(hào)還原為彼此互不干擾的各路信號(hào)，再由不同端口輸出。在公共信道中，由于發(fā)送端設(shè)備輸出的信號(hào)的參量有區(qū)別，因此各路信號(hào)在傳輸中互不干擾。根據(jù)頻率和時(shí)間的參量不同，多路通信系統(tǒng)可分為頻分多路通信系統(tǒng)、時(shí)分多路通信系統(tǒng)、碼分多路通信系統(tǒng)，其中碼分多路通信系統(tǒng)是將各路信號(hào)用不同的碼型結(jié)構(gòu)序列組成的多路通信系統(tǒng)。1.4.6多路通信系統(tǒng)本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)模型不同類型多路通信系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（1）頻分多路通信系統(tǒng)設(shè)備較簡單，但對(duì)信道的線性要求較高，不需要嚴(yán)格同步，但需要避免產(chǎn)生非線性互調(diào)干擾；（2）時(shí)分多路通信系統(tǒng)對(duì)信道的線性要求較低，但對(duì)同步系統(tǒng)的精度要求較高；（3）碼分多路通信系統(tǒng)的保密性較強(qiáng)，各路的連接變換較為靈活，同樣對(duì)同步系統(tǒng)的精度要求較高，抗窄頻帶干擾能力較強(qiáng)。本課件是可編輯的正常PPT課件通信方式05本課件是可編輯的正常PPT課件通信方式在選擇通信方式時(shí)，一般從不同的角度考慮，通信方式一般有以下幾種分類。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可將通信方式分為三類，分別是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信、多點(diǎn)之間通信。其中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信又稱專線通信。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)任意兩個(gè)用戶之間的信息交換，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中，只有1個(gè)用戶可以發(fā)送消息，1個(gè)用戶可以收到消息。如今的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信大部分是全雙工通信。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信用于在一個(gè)發(fā)送方與多個(gè)接收方之間進(jìn)行通信。在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信中，發(fā)送方可以同時(shí)向多個(gè)接收方發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收方可以從發(fā)送方接收到相同的數(shù)據(jù)。多點(diǎn)之間通信又稱網(wǎng)通信。在多點(diǎn)之間通信中，存在多個(gè)發(fā)送方與接收方，由發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)包被鏈路上相應(yīng)的多個(gè)目標(biāo)設(shè)備接收和處理。1.5.1按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類本課件是可編輯的正常PPT課件通信方式根據(jù)信息的傳輸方向與時(shí)間進(jìn)行分類，可將通信方式可分為三種，分別是單工通信、半雙工通信及全雙工通信。單工通信的信道是單向信道，指信息只能單方向進(jìn)行傳輸。發(fā)送端與接收端的身份是固定的，發(fā)送端發(fā)送信息，接收端接收信息，信息的傳輸是單向進(jìn)行的，單工通信的示例如無線廣播通信、遙控器通信等。在半雙工通信中，同一時(shí)間內(nèi)只允許一方發(fā)送信息、一方接收信息，即通信雙方不能同時(shí)發(fā)送和接收信息，如對(duì)講機(jī)之間的通信便是半雙工通信。在全雙工通信中，允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行傳輸，發(fā)送方與接收方可以同時(shí)傳輸信息。全雙工通信方式要求通信信道為雙向信道，全雙工通信的示例如電話線之間的通信、計(jì)算機(jī)與外接鍵盤的通信等。1.5.2依照信息傳輸方向與時(shí)間分類本課件是可編輯的正常PPT課件通信方式按照數(shù)字通信中信號(hào)代碼排序方式的不同，可將通信方式分為串行通信與并行通信。在串行通信中，數(shù)字信號(hào)序列按照時(shí)間順序在信道上一個(gè)接一個(gè)地傳輸，每一位數(shù)據(jù)占有固定的時(shí)間長度，適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、外設(shè)設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離通信。在并行通信中，數(shù)字信號(hào)序列以成組的方式進(jìn)行傳輸，且在多條信道上并行、同時(shí)傳輸。數(shù)字通信一般采用串行通信的方式，因?yàn)椴⑿型ㄐ艑?duì)傳輸線纜的要求較高，線路成本也是串行通信的若干倍，同時(shí)，在傳輸頻率方面，串行通信的表現(xiàn)更佳。1.5.4按照通信網(wǎng)絡(luò)的形式分類

按照通信網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行分類，可將通信方式分為直通方式、分支方式和交換方式。在直通方式中，終端之間的線路是專用的；在分支方式中，終端之間無法直通信息，必須連接中轉(zhuǎn)站，經(jīng)中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)接后傳輸信息；在交換方式中，需要對(duì)終端之間的線路進(jìn)行連接，通過程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，是通過終端之間交換設(shè)備進(jìn)行線路交換的一種通信方式，兼具實(shí)時(shí)與延時(shí)兩種選擇。1.5.3按照數(shù)據(jù)碼元傳輸?shù)臅r(shí)序分類本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)06本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要分為兩部分，分別是信息傳輸?shù)挠行耘c可靠性。有效性是指傳輸一定的信息量所消耗的信道中帶寬與時(shí)間的多少，可靠性是指信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度，因此，有效性與可靠性是相互矛盾的。在實(shí)際的通信系統(tǒng)應(yīng)用中，通常是在一定的有效性指標(biāo)下，盡量提高通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，或在一定的可靠性指標(biāo)下，使信息的傳輸速率盡可能提高。在信道容量一定時(shí)，可靠性與有效性可以適當(dāng)進(jìn)行相互交換。1.6.1有效性在通信模擬系統(tǒng)的信源信號(hào)的傳輸中，傳輸所需寬帶越小，頻帶利用率就越高，即通信的有效性越高，其中，信號(hào)的帶寬與調(diào)制的方式有關(guān)。評(píng)估有效性指標(biāo)的依據(jù)是信息的傳輸速率，傳輸速率可分為碼元傳輸速率與信息傳輸速率。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

在通信系統(tǒng)正常工作時(shí)，用于評(píng)估系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的是差錯(cuò)率，差錯(cuò)率也有兩種表示方法，分別是誤碼率與誤信率。模擬通信系統(tǒng)的可靠性通常使用信息接收端輸出信號(hào)與噪聲功率比（S/N）來度量，它可以表示信號(hào)經(jīng)過傳輸后的保真程度與抗噪聲能力。1.6.2可靠性本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真07本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真現(xiàn)實(shí)中通信系統(tǒng)的組成與功能都相對(duì)復(fù)雜，在對(duì)原有的通信系統(tǒng)進(jìn)行功能上的改造或升級(jí)時(shí)，一般需要對(duì)其先進(jìn)行建模與仿真，在仿真模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，并根據(jù)仿真的結(jié)果衡量方案設(shè)計(jì)的可行性，對(duì)方案的細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，調(diào)整參數(shù)配置與系統(tǒng)位置，以達(dá)到理想狀態(tài)，從中選擇最可行的方案應(yīng)用到實(shí)際通信系統(tǒng)的改造中。通過通信系統(tǒng)仿真，我們能將數(shù)字和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕钊虢Y(jié)合，根據(jù)信號(hào)與真實(shí)設(shè)備的特點(diǎn)對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，能夠更大限度利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)空間，進(jìn)而降低設(shè)計(jì)與研發(fā)的成本。1.7.1通信系統(tǒng)仿真的概念和意義本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真

通信系統(tǒng)的仿真一般分為三個(gè)步驟，分別是仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)和仿真分析。通信系統(tǒng)仿真是一個(gè)螺旋式的過程，因此，每個(gè)步驟可能要進(jìn)行多次可能才能確定最終的仿真結(jié)果，以下為通信系統(tǒng)仿真的具體工作。

1.7.2通信系統(tǒng)仿真的一般流程本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真（1）仿真建模，即根據(jù)實(shí)際的通信系統(tǒng)建立通信系統(tǒng)仿真模型的過程，是通信系統(tǒng)建模的關(guān)鍵步驟，因?yàn)榉抡婺Ｐ偷馁|(zhì)量與后續(xù)的仿真結(jié)果的優(yōu)劣是直接關(guān)聯(lián)的，所以應(yīng)在建模時(shí)確保數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。（2）仿真實(shí)驗(yàn)是以系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)學(xué)理論及應(yīng)用理論等為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)與各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，進(jìn)行的一系列針對(duì)仿真模型的測試。在仿真實(shí)驗(yàn)的過程中，通常需要對(duì)模型的輸入信號(hào)的參數(shù)值進(jìn)行多次修改，分別觀察與分析仿真模型在不同輸入信號(hào)下表現(xiàn)出來的結(jié)果與性能。在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常選擇具有代表性的輸入信號(hào)，以便能夠從多角度更加全面地分析仿真模型的性能。（3）仿真分析是通信系統(tǒng)仿真的最后一步。經(jīng)過仿真建模與仿真實(shí)驗(yàn)后，我們獲得了充足的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與性能，在仿真分析的過程中，通過對(duì)這些原始系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，我們可獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度，如最大值、最小值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等，從而得出對(duì)于仿真模型的性能的全面評(píng)價(jià)，進(jìn)而將其應(yīng)用到實(shí)際的通信系統(tǒng)中。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真需要注意的是，即使對(duì)以上每個(gè)步驟的操作都嚴(yán)格把控，仿真的結(jié)果與理想狀態(tài)之間依然可能存在誤差，因?yàn)樵诜抡鎸?shí)驗(yàn)的過程中，輸入信號(hào)具有隨機(jī)性，無法避免誤差。在仿真分析的過程中，如果用戶認(rèn)為仿真結(jié)果不夠理想，應(yīng)當(dāng)修改最開始的仿真模型數(shù)據(jù)，多次重復(fù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。下面通過一個(gè)實(shí)例來演示通信系統(tǒng)仿真的基本步驟?！纠?-1】根據(jù)萬有引力可知，常規(guī)物體只在重力的作用下會(huì)進(jìn)行初速度為0的運(yùn)動(dòng)，稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想狀態(tài)下的物理模型。下面我們利用Syslab（MWORKS.Syslab是一個(gè)科學(xué)計(jì)算軟件，將在第2章具體介紹）提供的圖像處理功能對(duì)該運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行仿真，以便更好地觀察自由落體的運(yùn)動(dòng)過程。首先，給出通信系統(tǒng)仿真建模所需數(shù)據(jù)參數(shù)。一個(gè)小球在離地面30m的高度自由下落，其中，重力加速度為10m/s2，空氣阻力忽略不計(jì)。請分析，經(jīng)過多長時(shí)間小球能到達(dá)地面，并繪制小球在自由落體過程中的高度、速度曲線。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型首先設(shè)置一個(gè)時(shí)間最大值tmax=6，接著定義繪制曲線所需的記號(hào)點(diǎn)和時(shí)間間隔，如dt=0.1，t=0:dt:tmax,其中t表示從0到tmax的時(shí)間里，每隔0.1s建立一個(gè)時(shí)間變量，然后寫出小球的高度、速度的表達(dá)式。仿真模型設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)學(xué)模型可知，小球的自由落體運(yùn)動(dòng)為加速度運(yùn)動(dòng)，每一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)不相同，繪制其高度與速度曲線的Syslab代碼如下。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真（1）繪制小球的高度曲線。tmax=6;#時(shí)間最大值dt=0.1;#記號(hào)點(diǎn)t=0:dt:tmax;;#時(shí)間間隔x=30.-5.*t.^2;#小球高度v=10.*t;#速度a=10;#加速度figure(1);plot(t,x,"-o");grid("on");title("小球的高度",fontsize=15);xlabel(raw"時(shí)間/s",fontsize=15);ylabel(raw"高度/m",fontsize=15);本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真運(yùn)行程序，結(jié)果如圖1-9所示，記錄了隨著時(shí)間變化的小球的高度。圖1-9小球的高度曲線本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真（2）繪制小球的速度曲線。tmax=6;#時(shí)間最大值dt=0.1;#記號(hào)點(diǎn)t=0:dt:tmax;;#時(shí)間間隔x=30.-5.*t.^2;#高度v=10.*t;#速度a=10;#加速度figure(2);plot(t,v,"-o");grid("on");title("小球的速度",fontsize=15);xlabel(raw"時(shí)間/s",fontsize=15);ylabel(raw"速度/m·s^-1",fontsize=15);本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真運(yùn)行程序，結(jié)果如圖1-10所示，記錄了隨著時(shí)間變化的小球的速度。圖1-10小球的速度曲線本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真

【例1-2】對(duì)乒乓球的彈跳過程進(jìn)行仿真，忽略空氣阻力對(duì)乒乓球的影響。乒乓球的運(yùn)功狀態(tài)為垂直下落，忽略平面對(duì)乒乓球的摩擦力，乒乓球接觸落點(diǎn)后立即反彈，考慮彈跳中的能量損耗，反彈前后的瞬時(shí)速率不變，方向相反；考慮撞擊損耗，速率降低。請通過仿真得出乒乓球位移隨時(shí)間變化的曲線。

數(shù)學(xué)模型首先設(shè)置乒乓球的重力加速度、質(zhì)量、初始速度與開始時(shí)所在的位置，設(shè)置起始時(shí)間t0=0、彈跳損耗系數(shù)K=0.65，設(shè)置前進(jìn)的步數(shù)與步長，并令水平方向的速度為1。

仿真模型根據(jù)數(shù)學(xué)模型，乒乓球做彈跳運(yùn)動(dòng)，繪制乒乓球位移隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線的代碼如下。本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真

仿真模型根據(jù)數(shù)學(xué)模型，乒乓球做彈跳運(yùn)動(dòng)，繪制乒乓球位移隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線的代碼如下。

tmax=6;#時(shí)間最大值g=9.8;#重力加速度

v0=0;#初始速度y0=1;#初始位置m=1;#乒乓球的質(zhì)量t0=0;#起始時(shí)間K=0.65;#彈跳損耗系數(shù)N=1000;#仿真的總前進(jìn)步數(shù)dt=0.005;#步長v=v0;y=y0;vx=1;#水平方向速度

x=0;fork=1:N#乒乓球的運(yùn)動(dòng)過程計(jì)算ify>0

v=v-g*dt;y=y+v*dt;

elsey=-K.*v*dt;v=-K.*v-g*dt;endx=x+vx*dt;holdonplot(x,y,"o");xlabel("時(shí)間/s");ylabel("位移/m");axis([-21001]);end本課件是可編輯的正常PPT課件通信系統(tǒng)仿真運(yùn)行程序，結(jié)果如圖1-11所示，記錄了隨著時(shí)間變化的乒乓球的位移。圖1-11乒乓球位移隨時(shí)間變化的曲線本課件是可編輯的正常PPT課件緒論本章小結(jié)通信的目的是傳輸信息，信息是消息的內(nèi)涵，消息是信息的物理表現(xiàn)形式。信號(hào)是消息的傳輸載體，信號(hào)根據(jù)信號(hào)參量的取值是否連續(xù)可分為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。通信系統(tǒng)有不同的分類方式，按照信道中所傳輸?shù)男盘?hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)可將通信系統(tǒng)分為數(shù)字通信系統(tǒng)與模擬通信系統(tǒng)。如今，數(shù)字通信系統(tǒng)已成為當(dāng)前通信技術(shù)的主流。數(shù)字通信系統(tǒng)相較于模擬通信系統(tǒng)，其抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控，同時(shí)可將來自不同信源的信號(hào)綜合起來一起傳輸，易于集成、成本較低。其缺點(diǎn)是對(duì)于同步的要求較高，占用帶寬大。

按照信息的傳輸方向與時(shí)間的關(guān)系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信與全雙工通信，根據(jù)數(shù)據(jù)碼元的排列順序，通信方式可分為串行通信與并行通信。

評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)是有效性與可靠性，兩者互相矛盾又在一定程度上相互統(tǒng)一。模擬通信系統(tǒng)中的有效性根據(jù)帶寬進(jìn)行衡量，可靠性根據(jù)輸出信噪比進(jìn)行衡量，數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性依據(jù)頻帶利用率進(jìn)行衡量，可靠性依據(jù)誤碼率、誤信率進(jìn)行衡量。

通常，碼元傳輸速率在數(shù)值上小于或等于信息傳輸速率，碼元傳輸速率決定了發(fā)送信號(hào)時(shí)所需的傳輸帶寬。本課件是可編輯的正常PPT課件緒論習(xí)題11．通信系統(tǒng)的組成部分是什么？2．信號(hào)有哪幾種，它們的特點(diǎn)是什么？3．通信系統(tǒng)仿真的定義是什么？4．通信系統(tǒng)仿真的一般流程是什么？5．通信系統(tǒng)仿真中的信道模型是什么？解釋不同類型的信道模型如何影響仿真結(jié)果。6．仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)于通信系統(tǒng)仿真非常重要。列舉至少三個(gè)因素，這些因素可能會(huì)影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。7．在通信系統(tǒng)仿真中，如何表示數(shù)字信號(hào)？解釋一下模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的區(qū)別。8．什么是調(diào)制？為什么在數(shù)字通信系統(tǒng)中需要進(jìn)行調(diào)制？請簡要描述調(diào)制的基本原理和分類。9．什么是信道編碼？為什么在數(shù)字通信系統(tǒng)中需要進(jìn)行信道編碼？請簡要描述最常見的信道編碼方案和它們的特點(diǎn)。10．什么是信道容量？它與什么因素有關(guān)？請簡要描述如何計(jì)算信道容量及如何提高信道容量。本課件是可編輯的正常PPT課件THANKS第2章MWORKS科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真基礎(chǔ)MWORKS.Sysplorer建模與仿真03目錄CONTENTSMWORKS概述0102科學(xué)計(jì)算與Julia語言MWORKS概述01MWORKS產(chǎn)品家族MWORKS是由一個(gè)基于科學(xué)計(jì)算與統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達(dá)的智能設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證平臺(tái)，提供完整的系統(tǒng)研制產(chǎn)品體系。MWORKS將虛擬仿真、數(shù)據(jù)可視化和建模集中在一個(gè)自主可控的環(huán)境中，內(nèi)置強(qiáng)大完備的模型庫與工具箱，支持理論、實(shí)驗(yàn)、仿真、數(shù)據(jù)四種范式，目前已經(jīng)過大量工程驗(yàn)證，可為裝備數(shù)字化工程與裝備元宇宙建設(shè)提供全生命周期支持。MWORKS產(chǎn)品家族包括三大核心軟件及一系列擴(kuò)展工具箱，MWORKS是整個(gè)仿真建模與科學(xué)計(jì)算體系的底座，它為體系中其他工具的工業(yè)軟件提供了集成環(huán)境。MWORKS.Syslab、MWORKS.Syslink和MWORKS.Sysplorer稱為MWORKS三大軟件。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS產(chǎn)品家族MWORKS.Syslab是一個(gè)科學(xué)計(jì)算軟件，是MWORKS平臺(tái)基于高性能計(jì)算語言Julia構(gòu)造的一個(gè)支持高效的科學(xué)與工程計(jì)算的環(huán)境，為高級(jí)程序設(shè)計(jì)交互式編程提供了功能完備的環(huán)境，內(nèi)置科學(xué)計(jì)算函數(shù)庫，可應(yīng)用在機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、算法設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。MWORKS.Syslink是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)同與模型管理軟件，在系統(tǒng)研制過程中提供協(xié)同建模，支持模型的云端仿真、模型管理、Web模型可視化等多種產(chǎn)品功能，為基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）環(huán)境中的數(shù)據(jù)模型及相關(guān)工件提供協(xié)同管理解決方案。MWORKS.Sysplorer是一個(gè)系統(tǒng)建模仿真驗(yàn)證軟件，基于多領(lǐng)域統(tǒng)一建模規(guī)范Modelica，全面支持各種數(shù)學(xué)函數(shù)及矩陣計(jì)算模型，為系統(tǒng)建模、編譯分析、求解計(jì)算提供了有效的技術(shù)支撐。支持基于物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)模型集成與驗(yàn)證，在減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷、驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方案、優(yōu)化產(chǎn)品性能和提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)用度等方面具有重要價(jià)值。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS產(chǎn)品家族在MWORKS三大軟件的基礎(chǔ)上，同元軟控為用戶提供了包含豐富資源的擴(kuò)展工具箱MWORKS.Toolbox，目前，MWORKS產(chǎn)品的工具箱已涵蓋模型優(yōu)化與標(biāo)定、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、故障仿真、頻率估算、功能模型接口（FunctionalMock-upInterface，F(xiàn)MI）、分布式聯(lián)合仿真與KineTrans等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，豐富實(shí)用的功能可滿足多樣化的工業(yè)軟件開發(fā)需求。MWORKS.Library模型庫是同元軟控經(jīng)過大量工程驗(yàn)證推出的一個(gè)設(shè)計(jì)、仿真一體化模型庫，目前已覆蓋液壓、控制、動(dòng)力學(xué)、電氣多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用在航空航天、能源動(dòng)力、車輛機(jī)械等多個(gè)行業(yè)，支持系統(tǒng)、子系統(tǒng)、單機(jī)多個(gè)模式的工業(yè)軟件設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS的發(fā)展及特點(diǎn)1998年，同元軟控團(tuán)隊(duì)早期在華中科技大學(xué)CAD國家工程中心開展工作，創(chuàng)始人陳立平教授從事CAD約束求解引擎開發(fā)，團(tuán)隊(duì)自1998年起開始研究多體動(dòng)力學(xué)，模仿國外軟件進(jìn)行機(jī)械專業(yè)建模仿真軟件的設(shè)計(jì)，并仿照ADAMS和RecurDyn開發(fā)了原型。2001年，同元軟控團(tuán)隊(duì)了解到Modelica多領(lǐng)域統(tǒng)一建模，該技術(shù)誕生于1997年，基于其開放性和規(guī)范性的特點(diǎn)，該技術(shù)被應(yīng)用在機(jī)械、電子、控制、液壓等多個(gè)領(lǐng)域。2004年，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行原型系統(tǒng)的開發(fā)，包括Modelica編譯器、求解器、代碼生成器、數(shù)據(jù)可視化建模工具的原型，在Modelica多領(lǐng)域統(tǒng)一規(guī)模關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，花了兩年時(shí)間進(jìn)行了原型的研究。2006年，初步的建模仿真原型被推出，團(tuán)隊(duì)走向?qū)I(yè)化，開始了正式產(chǎn)品的研發(fā)。2009年，同元軟控推出系統(tǒng)仿真軟件MWORKS，支持Modelica多體模型庫，行業(yè)應(yīng)用之路正式開啟。目前，MWORKS在系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)、協(xié)同建模與模型管理方面已實(shí)現(xiàn)對(duì)一系列工業(yè)軟件的替代和超越，為多個(gè)國家級(jí)大型工程提供了技術(shù)支持與服務(wù)保障。本課件是可編輯的正常PPT課件科學(xué)計(jì)算與Julia語言02變量與常量在Julia語言中，變量相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)識(shí)符與值的綁定（如x=1）。變量的命名規(guī)則如下：（1）區(qū)分大小寫字母；（2）不能將數(shù)字作為變量名的首字符，變量名中不能包含空格符、換行符、制表符；（3）可以使用數(shù)學(xué)符號(hào)作為變量名；（4）不能使用Julia中的單詞關(guān)鍵字作為變量名。函數(shù)的命名規(guī)則與變量的命名規(guī)則一致，用戶在自定義函數(shù)時(shí)也應(yīng)避免其與Julia語言中的內(nèi)置函數(shù)重名。本課件是可編輯的正常PPT課件變量與常量表Julia中的單詞關(guān)鍵字類型示例程序定義abstract、primitive、type、struct、function、macro、new權(quán)限聲明global、local、mutable、const、outer定義模塊module、baremodule、using、import、export控制流程where、for、while、break、continue、if、elseif、else、in、return代碼塊定義begin、quote、let、end、do錯(cuò)誤處理catch、finally、try表示值false、true本課件是可編輯的正常PPT課件變量與常量在Julia語言中，通常使用const來定義常量（如constx,y=1,2）。根據(jù)Julia語言的語法規(guī)則，在全局定義中，應(yīng)使用常量，在局部定義中，應(yīng)使用變量。Julia語言中的常量分為多種類型。Julia語言中的常量類型類型示例整型1，2，-1，-2浮點(diǎn)型0．1，0.2，-0.1，-0.2有理數(shù)型1/3，-1/3字符型“a”，“b”，“c”字符串型“hello”，“world”復(fù)數(shù)型1+2im，1-2im，-1+2im八進(jìn)制數(shù)型0o11，0o19十六進(jìn)制數(shù)型0xaa，-0x33本課件是可編輯的正常PPT課件矩陣運(yùn)算矩陣運(yùn)算是MWORKS.Syslab中最重要的計(jì)算，因?yàn)镸WORKS.Syslab在進(jìn)行科學(xué)計(jì)算時(shí)，大部分的計(jì)算都建立在矩陣的基礎(chǔ)上。MWORKS.Syslab提供了多種矩陣運(yùn)算類型，包含矩陣的算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算。矩陣的算術(shù)運(yùn)算遵循的規(guī)則與普通算術(shù)運(yùn)算相同，包括運(yùn)算符的優(yōu)先順序，但其乘除運(yùn)算與普通運(yùn)算存在差異。MWORKS.Syslab除提供了運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)運(yùn)算外，還提供了一些矩陣運(yùn)算相關(guān)函數(shù)以供用戶使用。在對(duì)矩陣元素群進(jìn)行運(yùn)算時(shí)與將矩陣作為整體進(jìn)行運(yùn)算時(shí)在符號(hào)上有區(qū)別，需在運(yùn)算符號(hào)前加“.”表示運(yùn)算為矩陣元素群運(yùn)算。針對(duì)矩陣元素群，MWORKS.Syslab提供了幾乎所有的初等函數(shù)，這些函數(shù)分別作用于矩陣的每個(gè)元素。本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制1.順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，按照解決問題的順序依次編寫相應(yīng)的語句即可，符合一般的邏輯思維習(xí)慣，執(zhí)行順序?yàn)樽陨隙?，是任何一個(gè)算法都離不開的基本結(jié)構(gòu)?！纠?-5】使用MWORKS.Syslab順序結(jié)構(gòu)，計(jì)算兩數(shù)之和與乘積。julia>a=1;b=2;s=a+b;p=a*b;julia>s3julia>p2本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制2．選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)通?；谝粋€(gè)條件表達(dá)式的結(jié)果來確定程序的執(zhí)行路徑。條件表達(dá)式通常是一個(gè)邏輯表達(dá)式，其結(jié)果為真（true）或假（false）。根據(jù)條件表達(dá)式的結(jié)果，選擇結(jié)構(gòu)可以決定執(zhí)行哪個(gè)代碼塊。在選擇結(jié)構(gòu)中，常用的控制語句是條件語句（ConditionalStatement），其中最常見的是if語句。if語句根據(jù)條件表達(dá)式的結(jié)果選擇性地執(zhí)行特定的代碼塊。if語句通常具有以下形式：

if條件表達(dá)式:

#如果條件為真，執(zhí)行這里的代碼塊

else:

#如果條件為假，執(zhí)行這里的代碼塊本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制2．選擇結(jié)構(gòu)【例2-6】編寫一個(gè)程序，接收一個(gè)整數(shù)作為輸入，判斷該整數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，并輸出相應(yīng)的提示信息。num=parse(Int64,readline())ifnum%2==0println("$num是偶數(shù)。")elseprintln("$num是奇數(shù)。")endjulia>22是偶數(shù)julia>55是奇數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn)：重復(fù)性、判斷性、函數(shù)性。在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)中，總有一個(gè)步驟要重復(fù)執(zhí)行若干次，而且每次的操作完全相同。每個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)都包含一個(gè)終止條件，循環(huán)變量在函數(shù)執(zhí)行中也起著至關(guān)重要的作用。在Julia中主要提供兩種循環(huán)方式：while循環(huán)和for循環(huán)。本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn)：重復(fù)性、判斷性、函數(shù)性。在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)中，總有一個(gè)步驟要重復(fù)執(zhí)行若干次，而且每次的操作完全相同。每個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)都包含一個(gè)終止條件，循環(huán)變量在函數(shù)執(zhí)行中也起著至關(guān)重要的作用。在Julia中主要提供兩種循環(huán)方式：while循環(huán)和for循環(huán)。本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)while語句一般格式如下：while條件表達(dá)式#循環(huán)體end 當(dāng)條件表達(dá)式的值為真時(shí)，執(zhí)行循環(huán)體；當(dāng)條件表達(dá)式的值為假時(shí)，終止該循環(huán)?！纠?-7】利用while循環(huán)計(jì)算1～50的和。julia>sum=0i=1whilei<=50sum+=ii+=1endjulia>print(sum)1275本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)for語句一般格式如下：for迭代變量=可迭代數(shù)集（便利操作符“=”、“in”、“∈”等價(jià)，任選其一，可帶的內(nèi)容包括集合、數(shù)組、列表等）#循環(huán)體end其中，迭代變量是用于迭代訪問可迭代數(shù)集中的元素的變量，可迭代數(shù)集可以是集合、數(shù)組、列表或其他可迭代的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在每次迭代時(shí)，循環(huán)體代碼塊會(huì)被執(zhí)行一次。在循環(huán)體中，你可以執(zhí)行任意的操作，包括條件判斷、計(jì)算、打印輸出等。循環(huán)體執(zhí)行完畢后，程序?qū)⒎祷氐窖h(huán)的開頭，繼續(xù)下一次迭代，直到遍歷完所有的元素。當(dāng)所有元素都被迭代完畢后，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)后的代碼。本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)【例2-8】利用for循環(huán)計(jì)算1～50的和。julia>sum=0fori=1:50sum+=iendjulia>print(sum)1275本課件是可編輯的正常PPT課件程序流程控制3．循環(huán)結(jié)構(gòu)在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，與循環(huán)結(jié)構(gòu)一起使用的還有break語句和continue語句。break語句表示強(qiáng)制退出循環(huán)，在多層循環(huán)嵌套時(shí)，只退出當(dāng)前所在的那層循環(huán)，continue語句表示讓循環(huán)跳過當(dāng)前迭代，強(qiáng)制進(jìn)入下一層循環(huán)的迭代，在多層循環(huán)嵌套時(shí)只影響所在層，不影響內(nèi)層或外層的循環(huán)結(jié)構(gòu)。break語句與continue語句在for循環(huán)和while循環(huán)中的使用方式相同?！纠?-10】編寫程序，求在50～100之間第一個(gè)能被9整除的整數(shù)。julia>fori=50:100ifi%9==0print(i)break;endend54本課件是可編輯的正常PPT課件腳本文件腳本文件類似于DOS操作系統(tǒng)中的批處理文件，它可以將不同的命令組合起來，并按確定的順序自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行，用戶可通過文本編輯器創(chuàng)建腳本文件，運(yùn)行腳本文件后，所產(chǎn)生的變量都保存在MWORKS.Syslab工作空間中。

編寫腳本文件，實(shí)現(xiàn)圖像繪制本課件是可編輯的正常PPT課件圖形繪制數(shù)據(jù)可視化是MWORKS.Syslab中Julia語言的基礎(chǔ)語法，使用繪圖可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。例如，可在MWORKS.Syslab中創(chuàng)建腳本文件，使用圖形、圖像函數(shù)以編程的方式顯示數(shù)據(jù)的分布；又如，可以通過比較多組數(shù)據(jù)，跟蹤數(shù)據(jù)隨時(shí)間發(fā)生的變化更改或顯示數(shù)據(jù)。表2-8列出了MWORKS.Syslab中的圖形繪制函數(shù)。

表2-8MWORKS.Syslab中的圖形繪制函數(shù)函數(shù)描述plot繪制二維線圖stairs繪制階梯圖errorbar繪制含誤差條的線圖area填充區(qū)二維繪圖loglog繪制雙對(duì)數(shù)刻度圖semilogx繪制半對(duì)數(shù)圖（x軸有對(duì)數(shù)刻度）semiology繪制半對(duì)數(shù)圖（y軸有對(duì)數(shù)刻度）fplot繪制表達(dá)式或函數(shù)fimplicit繪制隱函數(shù)histogram2繪制二元直方圖meshgrid2繪制二維網(wǎng)格boxchart繪制箱線圖scatter繪制散點(diǎn)圖spy繪制可視化矩陣的稀疏模式plotmatrix繪制散點(diǎn)圖矩陣pie繪制餅圖heatmap繪制熱圖sortx對(duì)熱圖行中的元素進(jìn)行排序sorty對(duì)熱圖列中的元素進(jìn)行排序wordcloud使用文本數(shù)據(jù)繪制文字云圖bar繪制條形圖barh繪制水平條形圖pareto繪制帕累托圖stem繪制針狀圖polarlpot在極坐標(biāo)中繪制線條polarscatter繪制極坐標(biāo)中的散點(diǎn)圖polarhistogram繪制極坐標(biāo)中的直方圖ezpolar易用的極坐標(biāo)繪圖函數(shù)contour繪制矩陣的等高線圖contourf填充的二維等高線圖fcontour繪制等高線本課件是可編輯的正常PPT課件圖形繪制1．二維圖形繪制1）基本繪圖函數(shù)在MWOERKS.Syslab中，最常用的繪圖函數(shù)為plot，plot函數(shù)用于繪制二維線圖。、【例2-12】繪制三條余弦曲線，每條曲線之間存在較小的相移。第一條余弦曲線使用藍(lán)色虛線，帶圓形標(biāo)記。第二條余弦曲線使用綠色實(shí)線，不帶標(biāo)記。第三條余弦曲線使用黃色星號(hào)標(biāo)記。x=0:pi/10:2*piy1=cos.(x)y2=cos.(x.-0.25)y3=cos.(x.-0.5)figure()plot(x,y1,"b--o",x,y2,"g",x,y3,"y*")運(yùn)行程序，結(jié)果如圖所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖形繪制1．二維圖形繪制2）特殊圖形繪制在MWORKS.Syslab中，使用繪圖函數(shù)可以繪制一些特殊的圖形，如直方圖、散點(diǎn)圖、餅圖等。（1）直方圖：基于分類為25個(gè)等距bin（直方圖柱狀條）的200個(gè)隨機(jī)數(shù)繪制二元直方圖，代碼如下：x=randn(200,1)y=randn(200,1)nbins=25h=histogram2(x,y,nbins)（2）散點(diǎn)圖：繪制散點(diǎn)圖，其中x為0～2之間的100個(gè)等距值，y為帶隨機(jī)干擾的余弦值，代碼如下：x=LinRange(0,2*pi,100)y=cos.(x)+randn(100)scatter(x,y)

本課件是可編輯的正常PPT課件