蒙特卡罗仿真的原理及应用

蒙特卡罗仿真的原理及应用 【】，，，内容摘要蒙特卡罗法又称随机抽样技巧法或统计试验法在目前结构可靠度计算中它被认为是一种相对精确法具有在计 ，。算机上实现蒙特卡罗计算时程序结构清晰简单便于编制和调试的特点 ; ; ; 【】关键词通信技术蒙特卡罗法仿真误码率 【】，作者单位戚苇苇江苏省扬州技师学院 、; ( 、) 一通信仿真概述号数字信源如电传机计算机等各种数字终端设备输出 ( ) 。一通信的基本概念以及分类通信是通过某种媒体 。离散的数字信号 。、、，古代人们通过驿站飞鸽传 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 烽火报警 进行的信息传递2, 。、变换器因语声图像等原始的消息不能以电磁波来 。，，今天随着科学水平的飞速发展相 等方式进行信息传递，传送所以需要通过变换器将原始的非电消息变换成电信 ，，，继出现了无线电固话手机互联网甚至可视电话等各种通 ，，号并再对这种电信号进一步转换使其变换成适合某种具。，对于点到点之间的通信按消息传送的方向与时间 信方式 。。体信道传输的电信号这种电信号同样载有原有的信息: 、、单工通信半双工通信全双工通 ，的关系通信方式可分为 ，例如电话机的送话器就是将语声变换成幅度连续变化的电。，，数字通信中按照数字信号码元排列方法不同通信方 信，。 话信号再进一步转换后送到信道上去: 。串行传输和并行传输 式可分为3, 。，，信道信道是指传输信号的通道可以是有线的也 ( ) 。二通信系统的组成 。信道既给信 ，可以是无线的有线和无线均有多种传输媒质1, 。，信息源信源是发出信息的源其作用是把各种可能 。传输媒质的固有 ，号以通路也对信号产生各种干扰和噪声。。 信源可分为模拟信源和数字信源消息转换成原始电信号。 特性和干扰直接关系到通信的质量( 、) 模拟信源如电话机电视摄像机输出连续幅度的模拟信 4, 。反变换器反变换器的基本功能是完成变换器的反 ，，。继续提升水头管涌便不断向上游发展直至达到临界坡降坏治理的优选方法堤基管涌通道能否趋于稳定与管涌口 ，。，此时管涌通道便不能趋于稳定不断有砂粒起动运移一直到 是否涌砂有很大关系所以反滤压盖阻止堤基管涌通道内 。，管涌通道趋 与上游连通连通的管涌水流强力冲刷堤基并最终导致堤基 的砂粒持续涌出应当作为抗洪抢险时的首选。: 管涌通道的发展使管涌通道前端堤基 于稳定的主要原因是整体破坏和溃堤 ，砂层的水平渗透比降逐渐降低和管涌口垂直破坏坡降不断 : 产生上述现象的原因是孔口处出现沙沸使地基砂体液 。 ，增大直至等于砂层的局部破坏比降 ，，，化继续增加水头砂粒便会从沙沸处向外涌出形成砂环由 ，于堤基砂层的水平破坏坡降比垂直破坏坡降要小得多因此 ，地基便会有砂粒从沙沸处涌出形成管涌通道在未达到临界 【】参考文献，坡降前管涌通道最终趋于稳定这是由于砂粒向沙沸处输 1, , ，，刘忠玉乐金朝苗天德无黏性土中管涌的毛管模型及其 ，，送积聚在孔口附近具有了一定的反滤作用从而加大了局 J,, 2004,，应用岩石力学与工程学报 ，部水头损失还有管涌通道中的砂粒被水流带出堆积在沙沸 2, , ，，，毛昶熙段祥宝蔡金傍茹建辉堤基渗流管涌发展的理 。由于地 ，处形成砂环从而抬升了水位降低了有效作用水头J,, 2004,，论分析水利学报 ，， 基砂粒的离散性具有随机性因此这种稳定需要很长时间3, , J,,，,李广信周晓杰堤基管涌发生发展过程的试验模拟 ，条件的微小改变就有可能打破这种稳定因此时间是影响管 ，2005水利水电科技进展 。 涌破坏发生与否非常重要的因素4, ，, 姚秋玲丁留谦单层和双层堤基管涌砂槽模型试验研究 ( ) 。三管涌破坏位置分析管涌产生的位置都是发生在 ,J,, ，2007水利水电技术 ，，强弱透水层接触面的浅层对深层地基的渗流并无影响其 5, ，，, 陈建生李兴文赵维炳堤防管涌产生集中渗漏通道机理 : 一是堤基砂层顶面的渗径最短因此此处水平水 主要原因是J,, ，2000水利学报 ,与探测方法研究; 二是堤基砂层的水平破坏坡降比垂直破坏坡降 力坡降最大6, ，, 朱伟山村和也日本阿武隈川的洪水灾害及其综合治理 。 要小得多,J,, 2000，河海大学学报 、三结语 7, , D,, ,郭书亮堤基管涌模型试验及形成机理研究河北工程 堤基管涌发展的原因主要是在水平渗透力作用下的水 2012 ，大学 2012 年第 11 卷第 17 期 ，、、。，。变换即进行解调译码解码等等它的任务是从带有干扰与维数无关计算时间仅与维数成正比例但一般数值计算 ，、，，。方法比如在计算多重积分时达到同样的误差点数与维 的接收信号中正确恢复出相应的原始信号来对于多路复 。。这 ， ， 数的幂次成正比例即计算量要随维数的幂次方而增加用信号接收设备还具有解除多路复用和实现正确分路的功能 5, 。，。信宿信宿是传输信息的归宿其作用是将复原的原 二是受问 一特性决定了蒙特卡罗法对多维问题的适用性 。，。三是程序结构简单在计算机上实 题的条件限制的影响小始信号转换成相应的消息 。四 ，6, 。现蒙特卡罗计算时程序结构清晰简单便于编制和调试噪声源噪声源是信道中的噪声以及分散在通信系 是对于仿真像粒子输运等物理问题具有其他数值计算方法。 统其他各处的噪声的集中表示 反变换 。，。不能替代的作用蒙特卡罗的弱点是收敛速度慢误差大 变换器信源信道信宿 。，这一情况在解粒子输运问题中仍然存在除此以外对于大 ，，系统蒙特卡罗通常不适用但其他数值方法往往很适应能 。 ，因此已有人将数值方法与蒙特卡罗方法 噪声源算出较好的结果 。 ，，联合起来使用克服这种局限性取得了一定的效果 图 1 通信系统的一般模型( ) 。二实施蒙特卡罗法三个主要步骤 ，1通信系统的一般模型如图 现代通信系统要运行在功 1, 。构造或描述概率过程对于本身就具有随机性质的 。这些要求相矛 ，率和宽带有限的条件下还要支持高速数据 ，，问题如粒子输运问题主要是正确描述和模拟这个概率过。，由于系统复杂再 ，盾导致了复杂的调制和脉冲成形技术 ( ) 不基于仿真方 ，加上环境恶劣设计和分析问题使用传统的 ; ，，程对于本来不是随机性质的确定性问题比如计算定积分。，随着计算机的发展仿真成了 法不再是易于解析处理的了 ，就必须事先构造一个人为的概率过程它的某些参量正好是。一个开发得很好的仿 深入理解系统特性的有价值的工具，所要求问题的解即要将不具有随机性质的问题转化为随机 ，真跟在实验室实现一个系统很类似可以很方便地对要研究 。 性质的问题，，的系统进行多点测量也可很容易作参数研究因为可以任 2, 。，实现从已知概率分布抽样构造了概率模型以后由 ( SN,) ，等参数而且还能很快地 意改动滤波器带宽和信噪比于各种概率模型都可以看作是由各种各样的概率分布构成 。可以很容易地产生时 观察到这些改变对系统性能的影响 ( ) ，、、、、或随机向量就成 信号谱图眼图信号星座图直方图和许多其他图 ，域波形的因此产生已知概率分布的随机变量 ( B,) 。E尽管我们经常采用仿真在获得误比特率之 形显示，为实现蒙特卡罗方法模拟实验的基本手段这也是蒙特卡罗 ，，类变量的数值但是仿真的主要作用不在于获得数值而在 。、、最简单最基本最重要的一 方法被称为随机抽样的原因。 于获得深入的理解( 0，1) ( ) 。上的均匀分布或称矩形分布随机数 个概率分布是、二计算机仿真中的蒙特卡罗方法原理 ，就是具有这种均匀分布的随机变量随机数序列就是具有这 计算机仿真就是利用计算机对一个实际系统的结构和 ，种分布的总体的一个简单子样也就是一个具有这种分布的 ，，行为进行动态模拟由此了解系统变化的特性为行动和决 。，产生随机数的问题就是从这个 相互独立的随机变数序列。，( Monte Carlo) 随机模拟方法也称蒙特卡罗方 策提供依据。，在计算机上可以用物理方法产生随机 分布的抽样问题，，法是计算机仿真技术中一个极为重要的方法这个方法的 。、、另一种方法是用数学 ，，，物理工程技术以及生产管理等 数但价格昂贵不能重复使用不便，基本思想是为了求解数学 ，，方面的问题首先建立一个概率模型使它的参数等于问题 ，，，递推公式产生这样产生的序列与真正的随机数序列不同，的解然后通过对模型或过程在计算机上生成随机数来计算 ，。所以称为伪随机数或伪随机数序列不过经过多种统计检，，所求参数最后给出所求解的近似值而解的精度可由参数 ，，验表明它与真正的随机数或随机数序列具有相似的性质。 估值的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差来表示 。因此可把它作为真正的随机数来使用从已知分布随机抽。蒙特卡罗方法扩大了抽样技术的应用范围由于整个 ( 0，1) ，，样有多种方法与从上均匀分布抽样不同这些方法都 ，，试验是在计算机上进行的排除了人为因素的影响保证了 ，，是借助于随机序列来实现的也就是说都是以产生随机数 ，试验每次在完全独立的条件下进行由试验结构更能较准确 。，由此可见随机数是我们实现蒙特卡罗模拟的基 为前提的。随着计算机技术的进步及其应用 地对实际问题作出判断。 本工具、系统地应用 ，范围的日益广泛不同领域的人们在有意识地3, 。，建立各种估计量一般来说构造了概率模型并能从 ，随机抽样试验来解决问题蒙特卡罗方法目前已成为计算数 。 学的一个新的重要分支 ，，，中抽样后即实现模拟实验后我们就要确定一个随机变量，蒙特卡罗方法研究的问题大致可分为两种类型一种是 ，。作为所要求的问题的解我们称它为无偏估计量建立各种 ，，，，估计量相当于对模拟实验的结果进行考察和登记从中得 问题本身就是随机的另一种本身属于确定性问题但可以 。 到问题的解建立它的解与特定随机变量或随机过程的数字特征或分布 ，。函数之间的联系因而也可用随机模拟方法解决如计算多 、、，微分方程非线性方程组求矩阵的 ，重积分求解积分方程 【】参考文献。 逆等1, ( ) , ( MATLAB ) ———，美普罗克斯刘树棠现代通信系统版 ( ) 。一蒙特卡罗方法特点一是收敛速度与问题维数无 ,M,, : ，2005 国外电子与通信教材系列北京电子工业出版社 ，，，关换句话说要达到同一精度用蒙特卡罗方法选取的点数2, , MATLAB 李建新现代通信系统分析与仿真 通信工具箱 ,M,,: ，2000西安西安电子科技大学出版社 3, ( ) LG, ( Leond G, azovsy) , iKk，?美卡佐夫斯基光纤张肇仪 ,M,, : ，1999通信系统北京人民邮电出版社