第1章緒論課程代碼：XXXXXXXX主講人：李偉通信的基本概念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)的性能評價指標07通信系統(tǒng)仿真緒論

通信是人類社會發(fā)展的重要組成部分，它可以讓人們實現(xiàn)遠距離的信息交流。隨著科技的不斷進步，通信技術也得到了極大的發(fā)展。從最初的煙火信號、飛鴿傳書，到現(xiàn)在的移動通信、衛(wèi)星通信等，通信技術已經(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領域中的重要研究方向，它可以幫助人們更好地理解和設計通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)建模是指將通信系統(tǒng)的各個組成部分抽象成數(shù)學模型，仿真則是指通過計算機模擬真實世界的通信環(huán)境和信號傳輸過程，以驗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)建模與仿真的相關技術和應用，介紹通信系統(tǒng)建模的基本原理和常用方法，以及仿真技術的理論基礎和實際應用。通過對通信系統(tǒng)建模和仿真技術的研究，我們可以更好地理解和應用通信技術，進一步推動通信技術的發(fā)展和進步。緒論通過本章的學習，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進行的信息傳輸。隨著信息化與智能化技術的發(fā)展與普及，信息與通信逐漸成為現(xiàn)代社會活動的根基。信息只有通過傳播交流才能發(fā)揮其價值，通信作為信息傳輸?shù)氖侄?，隨著計算機技術與微電子技術的發(fā)展，逐漸數(shù)字化、高度化、寬帶化、綜合化。在未來，通信將對人們生活的方方面面產(chǎn)生重大的影響，如經(jīng)濟發(fā)展、生活方式、政治等。通信的基本概念

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

隨著科技的不斷進步，通信技術也得到了極大的發(fā)展。19世紀末期，電報技術的出現(xiàn)使得信息傳輸速度得到了大幅提升。20世紀初期，電話技術的發(fā)展使得人們可以通過電話進行語音通信。20世紀中期，無線電技術的出現(xiàn)使得人們可以通過無線電波進行遠距離通信。20世紀末期，互聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)使得人們可以通過網(wǎng)絡進行全球范圍內的信息交流。

在現(xiàn)代，通信技術已經(jīng)變得非常普及和便捷。人們可以通過手機、電視、計算機等設備進行語音、視頻、文字等多種形式的通信。同時，通信技術的應用也越來越廣泛，涉及生產(chǎn)、生活、醫(yī)療、教育、金融等各個領域?？傊?，通信技術的發(fā)展是人類社會進步的重要標志之一，它不斷地推動著人類社會的發(fā)展和進步。1.1.1通信的發(fā)展通信的基本概念通信技術的發(fā)展史主要經(jīng)歷了三個階段，分別是初級通信階段（以1839年電報的發(fā)明作為標志）、近代通信階段（以1948年信息論的提出作為標志）、現(xiàn)代通信階段（以20世紀80年代以后誕生的互聯(lián)網(wǎng)、光纖通信、移動通信等技術作為標志）。通信的基本概念1837年，美國人塞繆爾·摩爾斯（SamuelMorse）利用自己設計的電碼將信息轉換成一段電脈沖發(fā)送到目的地，在目的地再將其轉換為原來的信息，利用電信號作為傳輸信息的載體，開啟了人類通信技術發(fā)展的新時代。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，實現(xiàn)了長途電報通信。1864年，英國物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（J.C.Maxwell）提出了一套電磁理論，預言了電磁波的存在，提出電磁波與光都是以光速進行傳播的學說。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，在波士頓與紐約之間進行了長途電話的實驗，獲得了成功。1888年，德國物理學家海因里?！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)芬蘭之間進行了摩爾斯無限電信息通信的實驗，為后來移動通信的發(fā)展奠定了基礎。到了20世紀70年代，貝爾實驗室提出了蜂窩的概念。1992年，歐洲移動運營商們開啟了移動通信的商用時代，其從一開始的1G、2G一直發(fā)展到今天的5G移動通信。通信的基本概念從發(fā)明電報開始，通信技術快速發(fā)展，從同軸電纜到光導纖維，從固定電話、衛(wèi)星通信到移動手機，從模擬通信技術到數(shù)字通信技術。通信技術的每一次發(fā)展演進都極大提升了通信網(wǎng)絡的能力，擴展了通信的業(yè)務。如今，通信技術已經(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的生活形態(tài)。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ο?，它可以是語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)等。在通信中，消息需要被轉換成信號才能進行傳輸。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、文字、計算機數(shù)據(jù)等。信息（Information）是指消息中包含的內容，信息是消息的內在表現(xiàn)形式。如天氣預報通過語音進行傳輸，即語音是消息，天氣預報的情況信息。在當今的社會中，信息是人類交流的寶貴的資源，有效地進行信息傳輸是至關重要的。在通信中，接收方需要對信號進行譯碼（解碼）、恢復，才能得到原始的信息。信號（Signal）是消息傳輸?shù)妮d體，信號具有多個參量，如頻率、相位、幅度等，消息攜載在信號的參量上。消息與信號的轉換通常通過各種傳感器實現(xiàn)。例如，聲音傳感器可以將聲波轉換為音頻電信號，溫度傳感器能將溫度轉換為溫度電信號，日常生活中的攝像設備可以將圖像轉換為視頻電信號。信號可用來表示圖像、文字等信息，從表現(xiàn)形式上可分為模擬信號與數(shù)字信號。1.1.2消息、信息與信號通信的基本概念其中，模擬信號（AnalogSignal）的信號參量在時間上的取值是連續(xù)的，如電壓、電流、電話發(fā)出的語音信號等。模擬信號有時候也可以稱為連續(xù)信號，在這里，連續(xù)的含義是指信號載荷的參量連續(xù)變化，即在某一個范圍內的取值是連續(xù)的，但在時間上不一定連續(xù)，圖1-1所示為幾種常見的模擬信號的波形。而數(shù)字信號（DigitalSignal）的信號參量在時間上的取值是離散的，如計算機的輸出信號等。(a)正弦波(c)阻尼震蕩波(d)指數(shù)衰減波(b)調幅波圖1-1模擬信號波通信的基本概念綜上所述，消息與信號、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，信息是消息的內涵，信號是消息的傳輸載體。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，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、自動化、綜合化的方向前進，為人們的生活和工作提供更加便捷、高效的通信服務。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系統(tǒng)的總稱，是指用于傳輸信息的一系列設備、技術和方法。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引介質中的傳輸機理來實現(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)議實現(xiàn)通信，可以根據(jù)傳輸?shù)姆椒ā㈩l率，以及可傳輸?shù)姆秶M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)絡通信系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)等。有線通信系統(tǒng)是指利用光纖、金屬等介質傳輸信息的系統(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、保密性強，不易受干擾等優(yōu)點，但一般建設的費用較高。通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的目標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。為了實現(xiàn)這個目標，通信系統(tǒng)需要采用一系列技術和方法，包括編碼、調制、解調、差錯控制和加密等。編碼是指將原始信息轉換成數(shù)字信號，以便于傳輸和處理。調制是指將數(shù)字信號轉換成模擬信號，以適應信道傳輸?shù)囊?。解調是指將模擬信號轉換成數(shù)字信號，以便于接收和處理。差錯控制是指在傳輸過程中檢測和糾正傳輸中出現(xiàn)的錯誤。加密是指確保信息的安全，防止對信息的未經(jīng)授權的訪問和使用。通信系統(tǒng)在現(xiàn)代社會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。通信系統(tǒng)廣泛應用于電信、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、衛(wèi)星通信、電視廣播等領域。隨著技術的發(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，為人類社會的進步和發(fā)展做出貢獻。通信系統(tǒng)模型03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行描述。信息論是一種數(shù)學理論，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計通信系統(tǒng)。通過對通信系統(tǒng)模型進行分析，可以確定通信系統(tǒng)的性能指標，如傳輸速率、誤碼率等。基于這些性能指標，人們可以選擇適當?shù)募夹g和方法來滿足通信系統(tǒng)的要求。通信系統(tǒng)模型也可用于教學和科研。通信系統(tǒng)模型是通信理論的基礎，通過對通信系統(tǒng)模型的學習和研究，人們可以深入理解通信系統(tǒng)的工作原理和性能特點，為通信技術的發(fā)展和創(chuàng)新提供支持和指導。總之，通信系統(tǒng)模型是通信系統(tǒng)理論研究和應用的基礎，是通信技術發(fā)展的重要組成部分。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)姆绞綐嫵赏ㄐ畔到y(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)端設備）、信道（傳輸媒介）、信宿（收端設備）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)基本模型通信系統(tǒng)模型1.信源信源是通信系統(tǒng)中的起點，指產(chǎn)生信息的設備或系統(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、攝像機等）輸出連續(xù)的模擬信號，數(shù)字信源（如計算機等終端設備）輸出離散的數(shù)字信號。模擬信源可以通過采樣與量化操作轉換為數(shù)字信源。在通信過程中，信源與信宿的不同會對信息傳輸?shù)乃俾试斐捎绊?，不同的信源與信宿對傳輸系統(tǒng)的要求也不同。通信系統(tǒng)模型2.信宿信宿是相對于信源而言的，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還原成原始信息，同時對自身有用的信息加以利用，直接或間接地為某一目的服務，在信息的再生產(chǎn)過程中，能起到巨大的反饋作用。信宿可以是人，也可以是電視機、計算機、雷達等設備。在信宿處，接收到的信息需要進行譯碼和解壓縮等處理，以便于人們理解和使用。信宿的性能對于通信系統(tǒng)的通信質量和效率有重要的影響。通信系統(tǒng)模型3.發(fā)送設備和接收設備發(fā)送設備包括編碼器和調制器等。編碼器的主要作用是將模擬信號轉換為數(shù)字信號，并進行數(shù)據(jù)壓縮、加密等處理，以提高傳輸效率和信息的安全性。調制器的主要作用是將數(shù)字信號轉換為模擬信號，并進行調制，以適應信道傳輸?shù)囊?。調制器的主要參數(shù)包括頻率、幅度、相位和調制方式等，不同的調制方式對于不同的信道具有不同的適應性。接收設備包括譯碼器和解調器等。譯碼器的主要作用是將數(shù)字信號轉換為原始信息的形式，并進行譯碼，以便于人們理解和使用。解調器的主要作用是將模擬信號轉換為數(shù)字信號，并進行解調，以便于在接收端對信號進行處理。接收設備的性能對于通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的影響。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，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，并對信息進行傳輸和傳導。信號在信道中傳輸時，一般會受到干擾、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)對于通信系統(tǒng)的性能和可靠性具有重要的影響。通信系統(tǒng)模型在模擬通信系統(tǒng)中，模擬信號是指在通信過程中傳輸?shù)脑夹盘枺]有經(jīng)過數(shù)字化處理，保留了原始信號的連續(xù)性和精度。模擬信號的特點是其數(shù)值是連續(xù)變化的，可以采用無限多個值來表示。模擬信號的頻率和幅度可以隨著時間的變化而變化，可以表示復雜的信息和信號特征。模擬信號的處理和傳輸需要使用模擬電路和模擬信號處理技術，涉及的設備如濾波器、放大器、調制器等。模擬信號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的形式傳輸?shù)浇邮赵O備。模擬信號可以通過模擬信號發(fā)生器產(chǎn)生，模擬信號的產(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，需要對模擬信號進行數(shù)字化處理，將其轉換為離散的數(shù)字信號。數(shù)字信號具有一定的精度和采樣頻率，但無法完全反映原始信號的連續(xù)性，因此數(shù)字通信系統(tǒng)在信號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)模型通信系統(tǒng)模型模擬信號具有以下優(yōu)點：（1）模擬信號的分辨率比數(shù)字信號更準確，在理想的情況下，模擬信號的分辨率趨于無限；（2）模擬信號在表現(xiàn)上更為直觀，相對更容易實現(xiàn)；（3）由于沒有量化誤差，模擬信號更能準確地描述真實物理量的具體值；（4）在對信號的處理方法上，處理模擬信號的環(huán)節(jié)相比數(shù)字信號更加簡單方便。通信系統(tǒng)模型模擬信號具有以下缺點：（1）模擬信號本身較弱，更容易被雜訊影響；（2）模擬信號無法進行遠距離傳輸，只能與距離較近的設備進行信息傳輸；（3）模擬信號的抗干擾能力較弱，在傳輸過程中容易受到各種噪音的干擾，從而使通信的質量與效率下降，極大影響信息傳輸?shù)臏蚀_性與完整性；（4）模擬信號的保密性較差，信息傳輸?shù)倪^程中容易被竊取，這使得模擬信號的傳輸在安全性方面較弱。通信系統(tǒng)模型圖1-3所示時模擬通信系統(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之間的變換，完成這個變換的組成部分是信源和信宿；二是基帶信號與已調信號之間的變換，完成這個變換的組成部分通常是調制器與解調器。模擬通信系統(tǒng)在歷史上曾經(jīng)占據(jù)主導地位，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)基本模型通信系統(tǒng)模型在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號的特點是其數(shù)值是離散的，只能取有限個值，這些值通常以二進制的形式進行表示。數(shù)字信號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)字信號的處理和傳輸需要使用數(shù)字電路和數(shù)字信號處理技術，涉及的設備如濾波器、數(shù)字調制器、解調器等。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號可以表示不同種類的信息，如語音、圖像、視頻等。例如，在手機通信中，人的聲音經(jīng)過麥克風采集后，需要被轉換為數(shù)字信號，然后通過數(shù)字通信系統(tǒng)進行傳輸，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)字信號的形式被傳輸給接收設備。數(shù)字信號可以通過數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生，數(shù)字信號的產(chǎn)生需要考慮信號的采樣頻率、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)中進行傳輸和處理。1.3.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型數(shù)字信號具有以下優(yōu)點：（1）數(shù)字信號的抗干擾能力較強。由于數(shù)字信號的取值為離散值，在信號傳輸?shù)倪^程中遇到持續(xù)的噪聲干擾時，當信噪比惡化時，在適當?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，與模擬信號相比可應用于長距離的信息傳輸；（2）相比模擬信號，數(shù)字信號的加密處理在實現(xiàn)方面較為容易。經(jīng)過數(shù)字變換后的信號可以用簡單的加解密運算進行信號處理；（3）數(shù)字信號能夠適應多種通信業(yè)務要求，可應用于多種綜合業(yè)務。其采用數(shù)字傳輸?shù)姆绞?，通過數(shù)字交換設備進行數(shù)字交換，實現(xiàn)傳輸與交換的綜合；（4）數(shù)字信號便于存儲、交換，易于被計算機接收和處理。數(shù)字信號的二進制形式與計算機中信號的形式一致，便于利用計算機實現(xiàn)對數(shù)字信號的存儲與交換，聯(lián)網(wǎng)后可使通信網(wǎng)絡在計算機的管理維護下更加智能；（5）數(shù)字信號可采用時分多路復用進行傳輸，通信設備便于集成化、微型化；（6）數(shù)字信號的安全性、保密性相比模擬信號更高通信系統(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，而在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。數(shù)字信號雖然可以通過對模擬信號進行采樣、量化和編碼等處理得到，但數(shù)字信號的處理和傳輸需要使用數(shù)字電路和數(shù)字信號處理技術，以保證其質量和可靠性。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)模型中有兩個基本功能，一是將數(shù)字信號進行壓縮處理，即數(shù)據(jù)壓縮，減少冗余，通過某種壓縮編碼技術對碼元數(shù)目進行縮減，從而降低碼元的速率。二是將信源的模擬信號轉換為電信號，完成模/數(shù)（A/D）轉換，以實現(xiàn)數(shù)字化傳輸。

數(shù)字信號在傳輸?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)對信息碼元進行相應的處理，對可能出現(xiàn)的差錯進行控制，組成所謂“抗干擾編碼”。在信息的接收端，信道譯碼按照相應的逆規(guī)則進行譯碼，對錯誤進行糾正，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，在信息的接收端對接收到的數(shù)字序列進行解密（Decryption），從而得到原始信息。

數(shù)字調制是指將數(shù)字基帶的信號頻譜遷移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?。基本的?shù)字調制方式有振幅鍵控（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或者非相干解調對數(shù)字的基帶信號進行還原。通過調制，使信號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>

通信系統(tǒng)類型04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分類方式通信系統(tǒng)類型2.按信號特征分類在現(xiàn)實的通信系統(tǒng)建模仿真操作中，人們通常不關心系統(tǒng)的內部構造及函數(shù)運行的原理，而關心通過給定的參數(shù)及輸入函數(shù)，系統(tǒng)給出了什么樣的輸出，是否可以滿足實驗的要求。對于給定的輸入，參數(shù)如果不隨著時間而變化，則稱該系統(tǒng)為恒參系統(tǒng)，如果隨著時間的變化參數(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)是服從隨機分布的隨機過程，則稱該系統(tǒng)為隨機系統(tǒng)。隨機系統(tǒng)自身帶有很強的隨機性和不確定性。在通信建模仿真中，在數(shù)學上，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)關系。通信系統(tǒng)類型如果對于自變量的每個值，系統(tǒng)的輸出僅僅取決于當前時刻系統(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，如純電阻系統(tǒng)。反之，如果系統(tǒng)具有保留或存儲不是當前時刻輸入信息的功能，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)，又稱動態(tài)系統(tǒng)，如電容系統(tǒng)。在數(shù)學上，無記憶系統(tǒng)的輸入x(t)和輸出y(t)的關系可表示為y(t)=f[x(t)]，其中t表示時間。對于記憶系統(tǒng)，若輸入和輸出在時間和取值上是離散的，則為離散記憶系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入和輸出的關系需用差分方程來表示；若輸入和輸出在時間和取值上是連續(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)只有一個輸入信號和一個輸出信號，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)有兩個及以上的輸入和兩個及以上的輸出，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)。對于記憶系統(tǒng)，若輸入信號和輸出信號中同時存在連續(xù)信號和離散信號，則需要同時用微分方程與差分方程進行表示。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)學中，通常用矩陣來表達線性狀態(tài)方程。通信系統(tǒng)類型3.按網(wǎng)絡層次分類網(wǎng)絡層：在通信系統(tǒng)中，最高層次為網(wǎng)絡層。在網(wǎng)絡層中，通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、信號處理點（通信節(jié)點）及將這些節(jié)點連接起來的通信鏈路組成。在網(wǎng)絡層中，對信息流的控制與分配是建模仿真的主要目標，通信信號的具體傳輸過程通常不被關心，網(wǎng)絡層次設計和分析的主要工作是對于傳輸協(xié)議的優(yōu)化與驗證。鏈路層：鏈路層位于網(wǎng)絡層下面，鏈路層的任務是對通信節(jié)點與傳輸信號的具體化。通信鏈路由調制器、解調器、編碼器、濾波器、放大器、傳輸信道、譯碼器等元素構成，這些元素在通信鏈路中負責信號的處理與傳輸。在鏈路層中，我們通常研究和考察信號的傳輸過程、信號處理所用的算法對傳輸質量的影響等，并不關心算法和傳輸過程中具體的實現(xiàn)方法是什么。在通信網(wǎng)絡中，鏈路層的模型分析與仿真設計的主要任務是：設計編譯碼算法，分析算法對傳輸?shù)目煽啃?、容量、錯誤率的影響，對算法的有效性進行調制。

通信系統(tǒng)類型電路層：在通信系統(tǒng)的設備方面，鏈路層中的元素可采用硬件實現(xiàn)，也可以軟硬件結合，形成軟硬件的混合體，還可以僅采用相同功能的軟件實體，而不再僅僅采用純硬件系統(tǒng)（如傳統(tǒng)的電路）來實現(xiàn)。例如，對信號進行處理的數(shù)字電弧、模擬電路等，就是對鏈路層模型中元素的具體化，即電路層模型。對于電路實現(xiàn)，在通信模型中，人們通常更關心具體功能的實現(xiàn)，如電路硬件的設計、算法的分析及程序函數(shù)的設計等，而不關心通信系統(tǒng)的性能指標。綜上所述，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，對網(wǎng)絡層進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)絡全局的性能設計問題，具體為通信傳輸協(xié)議的設計與分析，如何協(xié)調網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量、信息負載均衡及網(wǎng)絡協(xié)議最大化等，但不關心通信節(jié)點之間的信號如何傳輸。而對于鏈路層上的通信系統(tǒng)建模，節(jié)點傳輸?shù)男阅苁且芯康闹饕獑栴}，如調制解調方式、編譯碼問題、傳輸性能等，但不關心信號處理的具體實現(xiàn)。在電路層中，研究對象為信號單元的具體處理實現(xiàn)及優(yōu)化，對于硬件、算法的采用都要進行考慮，包括指標要求及輸出的波形實現(xiàn)，但不關心上層的系統(tǒng)性能指標。通信系統(tǒng)類型對于通信網(wǎng)絡中的不同層次的模型，使用的建模和仿真技術也有所不同。在網(wǎng)絡層中，通常首先通過事件驅動的仿真軟件對信息流及數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡中的流動過程進行仿真，并根據(jù)仿真的結果對諸如響應時間、網(wǎng)絡的吞吐量、資源利用率等指標進行估計，以此作為設計節(jié)點處理器速度、緩沖區(qū)大小及多種網(wǎng)絡參數(shù)的設計依據(jù)。根據(jù)網(wǎng)絡層模型的仿真結果，可以完成對通信協(xié)議及通信鏈路中的拓撲結構等的設計和驗證的工作。在鏈路層中，通常針對不同物理信道中的信息傳輸問題進行研究。其中，物理信道包含有線信道、光纖信道、自由空間等。對數(shù)字通信系統(tǒng)進行模型仿真的指標通常為傳輸?shù)乃俾始氨忍劐e誤率等，對于模型中的模塊，如調制器、解調器、濾波器、信道等僅進行功能的描述。在電路層中，通過對輸入、輸出信息的仿真來驗證通信鏈路的設計是否滿足仿真所要求的鏈路質量指標。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，對電路系統(tǒng)的性能進行處理，驗證其是否達到了鏈路層系統(tǒng)所要求的功能指標。例如，若鏈路層給出濾波器的帶寬等指標，則電路層需要通過仿真來研究設計的濾波器是否滿足系統(tǒng)要求。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、復用方式、傳輸介質等分類方式，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)。通信系統(tǒng)類型

光纖即光導纖維，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纖維作為傳輸介質，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，分別負責光的發(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通過中繼器進行放大，形成一定強度的光信號，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，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，抗干擾能力較強；而光纖模擬通信系統(tǒng)傳輸模擬信號，適用于短距離傳輸和模擬電視圖像信號的傳輸；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，設備較為復雜；全光通信系統(tǒng)不需要進行光電轉換，通信的質量較高；波分復用通信系統(tǒng)可在一根光纖上傳輸多個載波信號，通信質量好，成本較低。通信系統(tǒng)類型通俗地講，衛(wèi)星通信（SatelliteCommunicationSystem，SCS）就是以衛(wèi)星作為中繼轉發(fā)微波信號，是在地球上（包括地面、低層大氣中等）多個無線電通信站間進行的通信，衛(wèi)星通信實質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)星通信的目的是實現(xiàn)對地面信息的全覆蓋，具有通信范圍大的優(yōu)點，即只要在衛(wèi)星發(fā)射電波的覆蓋范圍內，任何兩點之間都可以進行通信。衛(wèi)星通信不容易受到自然災害的影響，其可靠性較高，只要在地球站設置電路即可開通，電路的設置較為靈活，可同時在多處接收信息，實現(xiàn)多址通信，同一信道可在不同方向進行多址連接。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)通過先進的空間與電子技術，解決信號傳播時延帶來的影響，保證衛(wèi)星高度穩(wěn)定與高可靠性的工作。通信系統(tǒng)類型微波通信系統(tǒng)（MicrowaveCommunicationSystem，MCS）由交換機、數(shù)字終端機、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——微波進行通信，具有傳輸容量大、通信質量好且可遠距離傳輸?shù)奶攸c，普遍適用于各種專用通信網(wǎng)絡，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)終端設備與計算機系統(tǒng)連接起來，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲和處理。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是計算機與通信的集合，其將多個獨立的計算機系統(tǒng)連接起來，便于計算機資源的共享。典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由三部分組成，分別是中央計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設備、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)機實時系統(tǒng)、遠程批量處理系統(tǒng)和分時處理系統(tǒng)三類。聯(lián)機實時系統(tǒng)將從終端輸入的數(shù)據(jù)在中央計算機系統(tǒng)上進行處理，并將處理結果直接返回數(shù)據(jù)終端設備，適用于對實時性要求較高的場景。聯(lián)機實時系統(tǒng)能夠處理隨機產(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)、情報收集系統(tǒng)等。遠程批量處理系統(tǒng)獲取結果的方式有兩種，一是從中央計算機系統(tǒng)外圍設備作業(yè)中獲取，二是從數(shù)據(jù)終端設備向中央計算機系統(tǒng)投入作業(yè)從而獲取。分時處理系統(tǒng)根據(jù)將中央計算機系統(tǒng)劃分的時間片，使數(shù)據(jù)終端設備按照時間片的形式依次輪流使用中央計算機系統(tǒng)。其特點是一臺中央計算機可以同時連接多個控制臺，聯(lián)機用戶同時使用計算機，以會話形式控制作業(yè)的運行。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、接收端采用多路復用終端設備，發(fā)送端的若干個端口輸入互不相關的各路信號，對信號進行適當?shù)淖儞Q處理后將其合并送入信道。接收端將合成的信號還原為彼此互不干擾的各路信號，再由不同端口輸出。在公共信道中，由于發(fā)送端設備輸出的信號的參量有區(qū)別，因此各路信號在傳輸中互不干擾。根據(jù)頻率和時間的參量不同，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)是將各路信號用不同的碼型結構序列組成的多路通信系統(tǒng)。1.4.6多路通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型不同類型多路通信系統(tǒng)的特點如下：（1）頻分多路通信系統(tǒng)設備較簡單，但對信道的線性要求較高，不需要嚴格同步，但需要避免產(chǎn)生非線性互調干擾；（2）時分多路通信系統(tǒng)對信道的線性要求較低，但對同步系統(tǒng)的精度要求較高；（3）碼分多路通信系統(tǒng)的保密性較強，各路的連接變換較為靈活，同樣對同步系統(tǒng)的精度要求較高，抗窄頻帶干擾能力較強。通信方式05通信方式在選擇通信方式時，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)結構，可將通信方式分為三類，分別是點對點通信、點對多點通信、多點之間通信。其中，點對點通信又稱專線通信。點對點通信可以實現(xiàn)網(wǎng)內任意兩個用戶之間的信息交換，在點對點通信中，只有1個用戶可以發(fā)送消息，1個用戶可以收到消息。如今的點對點通信大部分是全雙工通信。點對多點通信用于在一個發(fā)送方與多個接收方之間進行通信。在點對多點通信中，發(fā)送方可以同時向多個接收方發(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)。多點之間通信又稱網(wǎng)通信。在多點之間通信中，存在多個發(fā)送方與接收方，由發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)包被鏈路上相應的多個目標設備接收和處理。1.5.1按照系統(tǒng)結構分類通信方式根據(jù)信息的傳輸方向與時間進行分類，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，同一時間內只允許一方發(fā)送信息、一方接收信息，即通信雙方不能同時發(fā)送和接收信息，如對講機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)在兩個方向同時進行傳輸，發(fā)送方與接收方可以同時傳輸信息。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、計算機與外接鍵盤的通信等。1.5.2依照信息傳輸方向與時間分類通信方式按照數(shù)字通信中信號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)字信號序列按照時間順序在信道上一個接一個地傳輸，每一位數(shù)據(jù)占有固定的時間長度，適用于計算機與計算機之間、外設設備之間的遠距離通信。在并行通信中，數(shù)字信號序列以成組的方式進行傳輸，且在多條信道上并行、同時傳輸。數(shù)字通信一般采用串行通信的方式，因為并行通信對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，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)絡的形式分類

按照通信網(wǎng)絡的形式進行分類，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，必須連接中轉站，經(jīng)中轉站轉接后傳輸信息；在交換方式中，需要對終端之間的線路進行連接，通過程序進行數(shù)據(jù)交換，是通過終端之間交換設備進行線路交換的一種通信方式，兼具實時與延時兩種選擇。1.5.3按照數(shù)據(jù)碼元傳輸?shù)臅r序分類通信系統(tǒng)的性能評價指標06通信系統(tǒng)的性能評價指標通信系統(tǒng)的性能評價指標主要分為兩部分，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間的多少，可靠性是指信息傳輸?shù)臏蚀_程度，因此，有效性與可靠性是相互矛盾的。在實際的通信系統(tǒng)應用中，通常是在一定的有效性指標下，盡量提高通信系統(tǒng)的傳輸質量，或在一定的可靠性指標下，使信息的傳輸速率盡可能提高。在信道容量一定時，可靠性與有效性可以適當進行相互交換。1.6.1有效性在通信模擬系統(tǒng)的信源信號的傳輸中，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，信號的帶寬與調制的方式有關。評估有效性指標的依據(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。通信系統(tǒng)的性能評價指標

通信系統(tǒng)的性能評價指標

通信系統(tǒng)的性能評價指標

在通信系統(tǒng)正常工作時，用于評估系統(tǒng)可靠性指標的是差錯率，差錯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與噪聲功率比（S/N）來度量，它可以表示信號經(jīng)過傳輸后的保真程度與抗噪聲能力。1.6.2可靠性通信系統(tǒng)的性能評價指標

通信系統(tǒng)仿真07通信系統(tǒng)仿真現(xiàn)實中通信系統(tǒng)的組成與功能都相對復雜，在對原有的通信系統(tǒng)進行功能上的改造或升級時，一般需要對其先進行建模與仿真，在仿真模型的基礎上進行設計與分析，并根據(jù)仿真的結果衡量方案設計的可行性，對方案的細節(jié)進行修改，調整參數(shù)配置與系統(tǒng)位置，以達到理想狀態(tài)，從中選擇最可行的方案應用到實際通信系統(tǒng)的改造中。通過通信系統(tǒng)仿真，我們能將數(shù)字和經(jīng)驗模型深入結合，根據(jù)信號與真實設備的特點對通信系統(tǒng)進行設計與分析，能夠更大限度利用現(xiàn)有的設計空間，進而降低設計與研發(fā)的成本。1.7.1通信系統(tǒng)仿真的概念和意義通信系統(tǒng)仿真

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

1.7.2通信系統(tǒng)仿真的一般流程通信系統(tǒng)仿真（1）仿真建模，即根據(jù)實際的通信系統(tǒng)建立通信系統(tǒng)仿真模型的過程，是通信系統(tǒng)建模的關鍵步驟，因為仿真模型的質量與后續(xù)的仿真結果的優(yōu)劣是直接關聯(lián)的，所以應在建模時確保數(shù)據(jù)與結構的真實性和準確性。（2）仿真實驗是以系統(tǒng)技術、數(shù)學理論及應用理論等為基礎，以計算機與各種物理效應設備為工具，進行的一系列針對仿真模型的測試。在仿真實驗的過程中，通常需要對模型的輸入信號的參數(shù)值進行多次修改，分別觀察與分析仿真模型在不同輸入信號下表現(xiàn)出來的結果與性能。在進行仿真實驗時，通常選擇具有代表性的輸入信號，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驗后，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，通過對這些原始系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析與處理，我們可獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度，如最大值、最小值、方差、標準差等，從而得出對于仿真模型的性能的全面評價，進而將其應用到實際的通信系統(tǒng)中。通信系統(tǒng)仿真需要注意的是，即使對以上每個步驟的操作都嚴格把控，仿真的結果與理想狀態(tài)之間依然可能存在誤差，因為在仿真實驗的過程中，輸入信號具有隨機性，無法避免誤差。在仿真分析的過程中，如果用戶認為仿真結果不夠理想，應當修改最開始的仿真模型數(shù)據(jù)，多次重復進行仿真實驗。下面通過一個實例來演示通信系統(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進行初速度為0的運動，稱為自由落體運動。自由落體運動是一種理想狀態(tài)下的物理模型。下面我們利用Syslab（MWORKS.Syslab是一個科學計算軟件，將在第2章具體介紹）提供的圖像處理功能對該運動過程進行仿真，以便更好地觀察自由落體的運動過程。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。請分析，經(jīng)過多長時間小球能到達地面，并繪制小球在自由落體過程中的高度、速度曲線。通信系統(tǒng)仿真數(shù)學模型首先設置一個時間最大值tmax=6，接著定義繪制曲線所需的記號點和時間間隔，如dt=0.1，t=0:dt:tmax,其中t表示從0到tmax的時間里，每隔0.1s建立一個時間變量，然后寫出小球的高度、速度的表達式。仿真模型設計根據(jù)數(shù)學模型可知，小球的自由落體運動為加速度運動，每一時刻的運動不相同，繪制其高度與速度曲線的Syslab代碼如下。通信系統(tǒng)仿真（1）繪制小球的高度曲線。tmax=6;#時間最大值dt=0.1;#記號點t=0:dt:tmax;;#時間間隔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"時間/s",fontsize=15);ylabel(raw"高度/m",fontsize=15);通信系統(tǒng)仿真運行程序，結果如圖1-9所示，記錄了隨著時間變化的小球的高度。圖1-9小球的高度曲線通信系統(tǒng)仿真（2）繪制小球的速度曲線。tmax=6;#時間最大值dt=0.1;#記號點t=0:dt:tmax;;#時間間隔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"時間/s",fontsize=15);