论文同步误差对通信系统性能影响教学，本文是关于通信系统方面学术论文怎么写跟通信系统和误差和性能方面论文范文资料.
李锋,罗新民
（西安交通大学电子与信息工程学院,陕西西安710049）
摘 要：本文对“通信原理”教学中同步误差对通信系统性能的影响进行了初步探索.分别从频域及时域,针对同步误差对解调性能的影响,及定时误差对匹配滤波器性能的影响两个教学案例,探讨了其教学方法.
关键词：非理想因素；通信原理；性能分析
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）27-0192-02
“通信原理”课程是信息工程及通信工程等学科的专业主干课.掌握通信系统性能分析方法是其核心教学目标之一[1].另一方面,以第五代移动通信系统为代表的各种通信理论及技术呈现爆炸式发展趋势,为“通信原理”课程教学内容和方法提出了许多新的要求和挑战.随着通信系统,尤其是无线通信系统数据传输速率的提高,实际通信系统中的诸多非理想因素对系统性能的恶化也越来越严重,例如定时误差、频率偏移、相位噪声和信道估计滤波器系数误差等因素.如何在教学过程中讲授这些非理想因素对系统性能影响的科学分析方法？如何让学生获得定性或定量的认知？这些都是“通信原理”课程教学改革迫切需要解决的问题.
这部分内容的教学既要考虑授课对象的知识体系、能力与水平,又要符合教学规划及要求,如何在不超出教学大纲的前提下,达到上述教学目的已成为各大专院校需要认真考量的问题.
本文尝试对上述问题进行初步探索,以两种非理想因素为例：同步误差对解调系统性能的影响及定时误差对匹配滤波器性能的影响,讨论了其上的教学方法.
一、同步误差对解调性能的影响
以双边带（DSB）相干解调为例,这部分内容可放在对其抗噪性能分析之后,可按如下步骤进行讲解：
1.问题的提出.采用相干解调的前提是在接收端获得和发送载波同频同相的正弦波.但实际系统中无论采用何种方法,两者总会存在误差.这种误差可分为两种情况：频率误差和相位误差,分别对应频率不同步和相位不同步的问题.这两种不同步问题会对系统性能产生严重影响.
2.系统模型.为了对非理想因素对系统性能的影响进行科学分析,需要先建立其数学模型.实际上,作为发送载波的正弦波及解调器产生的正弦波的不同步可用其频率差和相位差表示,设发送载波的频率为ω0,初相为0,则其可表示为f0（t）等于cosω0t,设解调器生成的载波的频率为ω1,初相为Δφ,令两路正弦波的频率差为Δω,即Δω等于ω1-ω0,则解调器产生的载波可表示为f1（t）等于cos 蓘（ω0+Δω）t+Δφ蓡.
这里考虑的DSB解调系统如图1所示.设调制信号为f（t）,则DSB调制信号可表示为fDSB（t）等于f（t）cosω0t.设解调器输入端的加性高斯白噪声为n（t）.BPF和LPF分别表示带通及低通滤波器.
3.评价指标的选取.为了对其性能影响进行科学的分析,首先需选定一种评价指标,即用什么指标来衡量系统性能？显然,解调端的载波是否同步并不影响系统的有效性,即并没有对系统占据的带宽产生直接影响.因此,和理想解调器类似,基于模拟调制系统的特点,从系统可靠性角度考虑,选定非理想因素影响下的信噪比作为评价指标,并将其和理想情况做出比较.
4.输出信噪比的计算.为了计算输出信噪比,需分别计算信号和噪声的功率.解调器可看作一个线性系统,信号与噪声互不耦合.因此将信号和噪声功率分开计算是合理的.
不失一般性,假设调制信号f（t）为满足各态历经性且均值为零的平稳随机过程.在解调器端,用本地生成的载波与接收信号相乘,对于信号部分,可知：
上式双横线对应的是高频信号成分,一般的,Δω远远小于ω0,因此单横线对应的项可视为低频信号成分（下同）.经过低通滤波器后,高频部分被滤掉,通过低通滤波器的信号成分如式（1）所示.
5.结果分析.可以看到,理想情况下的输出信噪比是,式（3）的两倍[1].并且,式（3）中的信噪比和频率差以及相位差的大小无关,这是因为计算过程中获得的是平均信噪比,而非瞬时值.因此,可以看到,DSB解调器生成的相干载波的非理想特性使输出信噪比变为理想情况的一半,恶化了系统性能.
二、定时误差对匹配滤波器性能的影响
1.问题的提出.匹配滤波器是在已知发送信号x（t）的情况下设计的一种线性滤波器.在加性高斯白噪声的干扰条件下,滤波器的输出信号在某一时刻具有最大信噪比[1].然而在实际系统中,定时误差总是存在的,即真正的判决时刻总会和理想时刻存在误差,会降低信噪比,恶化性能.因此在系统设计时,需要考虑定时误差的影响.
2.数学模型.设匹配滤波器在t等于T时刻进行判决可获得最大输出信噪比.设系统产生的定时时钟在t等于T1时刻进行判决,并且T1-T等于ΔT.设匹配滤波器的输出信号为y（t）,则判决时刻的信号值从y（T）变为y（T1）等于y（T+ΔT）.
3.分析.令信号的自相关函数为R（t）,则匹配滤波器的输出可表示为y（t）等于kR（t-T）,其中k为常数.从自相关函数的性质可知R（t）≤R（0）,进而有y（T1）≤y（T）,因此,定时误差必然会造成输出信噪比下降,两种情况下的信噪比比值为：
从定时误差的角度讲,设计信号单元时,要尽量使其自相关函数在最大值附近缓慢变化,否则高速震荡会使自相关值快速衰减.此时,在匹配滤波器判决时刻,即使很小的ΔT,也会引起输出信噪比较大幅度的衰减,恶化系统性能.极端情况下,T1时刻的信号采样值为零,即完全丢失有用信息,匹配滤波器实效.因此,在实际系统中,要尽量减小定时误差,提高匹配滤波器的性能.
三、教学组织形式
这部分内容的教学可采用较为灵活的方式,可在课堂上进行系统性能分析之后讲解,也可采用讨论课或大作业的形式.通过引入非理想因素的概念,引导学生进行自主思考：可能的非理想因素有哪些？有可能对系统性能产生什么样的影响？如何进行科学的评判？如何进行数学建模？选定何种指标进行量化分析？对通信系统设计有哪些启示？
四、结语
本文对“通信原理”课程中非理想因素对通信系统性能影响的教学方法进行了初步探索,并介绍了两个实例.教学实践表明,这部分内容并未超出教学规划和要求,并能帮助学生建立非理想因素的概念,强化对系统性能进行定量或定性分析的能力,深化对通信系统的理解,同时也激发了学生的学习兴趣.下一步,将尝试对非理想因素的内容做一专题,以期让学生获得更系统深刻的认知.
参考文献：
[1]罗新民,薛少丽,田琛.现代通信原理[M].北京：高等教育出版社,2008.
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