Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實例分析

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)地介紹了通信建模仿真方法和模型驗證技術(shù)，并結(jié)合作者近年在教學(xué)科研中所設(shè)計的大量基礎(chǔ)的和較深入的建模仿真實例，重點討論了建模仿真原理和相關(guān)的數(shù)值計算方法、模擬通信系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、調(diào)制與編碼、信道模擬、載波與符號同步、信道均衡、跳頻系統(tǒng)和直接擴頻系統(tǒng)、通信模型正確性評估、仿真數(shù)據(jù)驗證和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等內(nèi)容，并在仿真實例中展示了科學(xué)研究論文和報告所需的數(shù)據(jù)處理和表現(xiàn)技巧。　　本書可作為高等院校通信工程、電子信息類專業(yè)本科生和研究生系統(tǒng)仿真課程教材或參考書，也可作為相關(guān)專業(yè)綜合性實踐教學(xué)的指導(dǎo)材料，還可供通信工程專業(yè)技術(shù)人員、教師等作為解決通信系統(tǒng)設(shè)計、評估和建模仿真領(lǐng)域?qū)嶋H問題的參考資料。

作者簡介

邵玉斌，男，副教授，碩士。電子科技大學(xué)通信與電子系統(tǒng)碩士畢業(yè)?，F(xiàn)任昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院通信工程系副主任，主講《數(shù)字通信》、《通信仿真技術(shù)》（雙語教學(xué)）等課程。參與過科研項目6項。其中國家863項目1項，云南省自然科學(xué)基金1項（第2完成人），橫向科研課題2項（第2完成人），主持完成學(xué)院教改基金項目1項。參與在研橫向科研課題1項。指導(dǎo)碩士研究生累計16人（已畢業(yè)12人）。發(fā)表論文30余篇。其中被EI檢索收錄5篇，核心期刊15篇。出版論著2部。獲得2002昆明理工大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)獎三等獎，獲2000年、2002年昆明理工大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果獎（分別排名第二，第三）。2006年8月至2007年8月在澳大利亞新南威爾士大學(xué)電子與電訊工程學(xué)院做訪問學(xué)者。主要研究方向是：移動通信和個人通信系統(tǒng)，軟件無線電技術(shù)及系統(tǒng)仿真與實現(xiàn)技術(shù)。專著：[1] 邵玉斌 ，《MATLAB/SIMULINK通信系統(tǒng)建模與仿真實例分析（高等學(xué)校教材?電子信息）》，清華大學(xué)出版社， 2008-06-01[2] 徐明遠 邵玉斌 ，《MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社，2005-04-27

書籍目錄

第1章　通信系統(tǒng)仿真的原理和方法論　1.1　通信系統(tǒng)仿真的現(xiàn)實意義　1.2　計算機仿真的過程　　1.2.1　系統(tǒng)仿真的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　　1.2.2　計算機仿真的一般過程　1.3　通信系統(tǒng)模型的分類　　1.3.1　按照系統(tǒng)層次分類　　1.3.2　按照信號類型分類　　1.3.3　按照系統(tǒng)特征分類　1.4　通信系統(tǒng)仿真的方法　　1.4.1　基于動態(tài)系統(tǒng)模型的狀態(tài)方程求解方法　　1.4.2　基于概率模型的蒙特卡羅方法　　1.4.3　混合方法　1.5　通信系統(tǒng)仿真的優(yōu)點和局限性　1.6　系統(tǒng)建模仿真方法與仿真工具　　1.6.1　系統(tǒng)建模仿真方法與仿真工具的關(guān)系　　1.6.2　仿真環(huán)境的構(gòu)成和要求　　1.6.3　常用仿真工具的選擇　1.7　小結(jié)與文獻綜述　1.8　思考題第2章　Matlab/Simulink系統(tǒng)建模和仿真基礎(chǔ)　2.1　Matlab編程仿真的方法　　2.1.1　概述　　2.1.2　靜態(tài)系統(tǒng)的Matlab編程仿真　　2.1.3　連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)的Matlab編程仿真　　2.1.4　離散動態(tài)系統(tǒng)的Matlab編程仿真　　2.1.5　基于數(shù)據(jù)流和基于時間流的仿真方法　2.2　Simulink仿真基礎(chǔ)　　2.2.1　系統(tǒng)模型的方程和圖形化描述　　2.2.2　Simulink仿真平臺　　2.2.3　構(gòu)建一個簡單的Simulink仿真系統(tǒng)　　2.2.4　Simulink子系統(tǒng)構(gòu)建、封裝和自定義模塊庫　2.3　Simulink的工作原理——S函數(shù)　　2.3.1　S函數(shù)的工作原理　　2.3.2　用Matlab語言編寫S函數(shù)　2.4　用S函數(shù)編寫Simulink基本模塊　　2.4.1　信源模塊　　2.4.2　信宿和信號顯示模塊　　2.4.3　信號傳輸模塊　2.5　Simulink仿真的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程調(diào)用方法　　2.5.1　Simulink中數(shù)據(jù)流的向量和矩陣形式　　2.5.2　Simulink中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換　　2.5.3　Simulink與Matlab的交互　　2.5.4　編程調(diào)用仿真模型　2.6　Simulink在電子與通信系統(tǒng)仿真中的幾個關(guān)鍵問題　　2.6.1　系統(tǒng)仿真速率的設(shè)計和選擇　　2.6.2　并/串轉(zhuǎn)換和混合速率系統(tǒng)仿真　　2.6.3　不同層次的仿真模型　　2.6.4　用Simulink求解方程　　2.6.5　同一數(shù)學(xué)模型的多種計算機仿真實現(xiàn)方法　2.7　聲卡在Simulink仿真模型中的應(yīng)用　　2.7.1　Matlab與聲卡的接口函數(shù)　　2.7.2　Simulink與聲卡的接口模塊　　2.7.3　在Simulink中組建虛擬儀器　2.8　小結(jié)與文獻綜述　2.9　思考題第3章　基本通信模塊的建模與分析　3.1　濾波器模型　　3.1.1　濾波器的類型、參數(shù)指標與設(shè)計　　3.1.2　濾波器的實現(xiàn)　3.2　信源模型　　3.2.1　確定信源　　3.2.2　偽隨機碼源　　3.2.3　統(tǒng)計信源——噪聲源　3.3　信號參數(shù)的測量和分析　　3.3.1　信號的能量和功率　　3.3.2　信號直流分量和交流分量　　3.3.3　離散時間信號的統(tǒng)計參數(shù)　　3.3.4　信號的頻域參數(shù)　3.4　信道模型　　3.4.1　加性高斯白噪聲信道　　3.4.2　帶限加性噪聲信道　　3.4.3　離散時間信道指標的定量計算　　3.4.4　錯誤概率信道　3.5　調(diào)制與解調(diào)　　3.5.1　調(diào)制的通帶和基帶模型　　3.5.2　模擬調(diào)制與解調(diào)模型　　3.5.3　數(shù)字調(diào)制與解調(diào)模型　3.6　鎖相環(huán)和載波提取　　3.6.1　鎖相環(huán)的構(gòu)成和建模仿真　　3.6.2　用于載波提取的鎖相環(huán)仿真　　3.6.3　鎖相頻率合成器的仿真　3.7　小結(jié)與文獻綜述　3.8　思考題第4章　構(gòu)建通信系統(tǒng)仿真模型　4.1　通信系統(tǒng)的基本模型　　4.1.1　模擬通信系統(tǒng)基本模型　　4.1.2　數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型　4.2　通信系統(tǒng)主要性能指標　4.3　通信系統(tǒng)建模的要點　4.4　小結(jié)和文獻綜述　4.5　思考題第5章　模擬通信系統(tǒng)的建模仿真　5.1　調(diào)幅廣播系統(tǒng)的仿真　5.2　調(diào)幅的包絡(luò)檢波和相干解調(diào)性能仿真比較　5.3　頻分復(fù)用和超外差接收機的仿真模型　5.4　自動增益控制（AGC）原理與仿真　5.5　調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)的建模仿真　　5.5.1　調(diào)頻立體聲廣播的信號結(jié)構(gòu)和仿真模型　　5.5.2　調(diào)頻立體聲接收機模型　5.6　單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的建模仿真　　5.6.1　希爾伯特變換　　5.6.2　單邊帶調(diào)幅與解調(diào)原理　　5.6.3　一個簡化的單邊帶電臺仿真　5.7　彩色電視系統(tǒng)的建模仿真　　5.7.1　電視掃描原理的仿真　　5.7.2　彩色電視信號的構(gòu)成和頻譜仿真　　5.7.3　簡化的彩色電視接收機仿真　5.8　小結(jié)與文獻綜述　5.9　思考題第6章　模擬信號數(shù)字化　6.1　采樣定理的原理仿真　6.2　A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的仿真　6.3　PCM編碼和解碼　　6.3.1　信號的壓縮和擴張　　6.3.2　PCM編碼和解碼　6.4　DPCM編碼與解碼　6.5　增量調(diào)制　6.6　小結(jié)與文獻綜述　6.7　思考題第7章　數(shù)字通信系統(tǒng)的建模仿真　7.1　二進制傳輸?shù)腻e誤率仿真　7.2　基帶傳輸碼型設(shè)計　　7.2.1　二電平碼　　7.2.2　三電平碼　7.3　帶限基帶傳輸系統(tǒng)的仿真　　7.3.1　眼圖和無碼間串擾波形　　7.3.2　基帶傳輸系統(tǒng)的仿真　　7.3.3　定時提取系統(tǒng)的仿真　　7.3.4　信道的時域均衡　7.4　數(shù)字調(diào)制的仿真　　7.4.1　信號的向量表示　　7.4.2　數(shù)字調(diào)制信號的向量表示和仿真　7.5　擴頻系統(tǒng)的仿真　　7.5.1　偽隨機碼的產(chǎn)生　　7.5.2　直接序列擴頻系統(tǒng)　　7.5.3　跳頻擴頻系統(tǒng)　7.6　小結(jié)與文獻綜述　7.7　思考題第8章　通信系統(tǒng)建模仿真的評估　8.1　概述　8.2　概率模型和蒙特卡羅方法　8.3　隨機數(shù)的產(chǎn)生和常用隨機分布　　8.3.1　均勻分布隨機數(shù)的產(chǎn)生　　8.3.2　產(chǎn)生其他常用隨機分布的方法　　8.3.3　產(chǎn)生任意指定區(qū)間上的均勻分布　　8.3.4　三角分布　　8.3.5　指數(shù)分布　　8.3.6　標準正態(tài)分布　　8.3.7　指定均值和方差的正態(tài)分布　　8.3.8　對數(shù)正態(tài)分布　　8.3.9　柯西分布　　8.3.10　χ2分布　　8.3.11　瑞利分布　　8.3.12　廣義瑞利分布（χ分布）　　8.3.13　賴斯分布和廣義賴斯分布　　8.3.14　Γ分布　　8.3.15　Beta分布　　8.3.16　Erlang分布　　8.3.17　兩點分布　　8.3.18　二項分布　　8.3.19　負二項分布　　8.3.20　幾何分布　　8.3.21　超幾何分布　　8.3.22　泊松分布　　8.3.23　t分布　　8.3.24　F分布　8.4　隨機分布的辨識和參數(shù)估計　　8.4.1　概率密度函數(shù)對比——直方圖估計法　　8.4.2　概率分布的假設(shè)檢驗和參數(shù)估計　8.5　蒙特卡羅仿真的精度分析　　8.5.1　蒙特卡羅仿真次數(shù)和精度的關(guān)系　　8.5.2　蒙特卡羅仿真次數(shù)的序貫算法　8.6　仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)處理　　8.6.1　插值　　8.6.2　擬合　8.7　小結(jié)與文獻綜述　8.8　思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　通信系統(tǒng)仿真的原理和方法論　　1.1  通信系統(tǒng)仿真的現(xiàn)實意義　　隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，特別是與計算機技術(shù)的相互融合，通信系統(tǒng)和信號處理技術(shù)變得越來越復(fù)雜。同時，各種新技術(shù)、新器件不斷涌現(xiàn)，如廉價高速的數(shù)字信號處理芯片（DSP）、超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷⒓晒鈱W(xué)器件以及微波單片集成電路和光纖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信號編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、信號檢測和處理方式都產(chǎn)生了重大的影響。而硬件系統(tǒng)的高度集成化和信號處理的軟件化迫使工程設(shè)計人員投入更多的時間和精力進行系統(tǒng)性能分析和評估，并對系統(tǒng)設(shè)計問題進行研究。強大的計算機輔助分析與設(shè)計工具和系統(tǒng)仿真方法，作為將新技術(shù)理論成果轉(zhuǎn)換為實際產(chǎn)品的高效且低成本途徑越來越受到業(yè)界青睞。　　近年來，在通信系統(tǒng)建模、分析和仿真評估領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了大量的計算機輔助技術(shù)，這些技術(shù)大致可劃分為三大類?！　。?）基于理論分析的解析方法，如利用計算機對復(fù)雜的系統(tǒng)性能評估公式進行數(shù)值計算等?；诶碚摲治龅慕馕龇椒ㄍ糜谙到y(tǒng)設(shè)計和性能分析的初期，通過計算了解系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)性能之間的大致關(guān)系。解析分析往往建立在對系統(tǒng)模型大量簡化的基礎(chǔ)上，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)和方案，通過解析方法評估性能往往極為困難，甚至是不可能的，即便存在簡化模型下的解析結(jié)果，這種結(jié)果往往也和實際結(jié)果之間存在較大的差別?！　。?）結(jié)合通信系統(tǒng)硬件原型和測試設(shè)備的計算機輔助仿真方法，通常應(yīng)用于原型系統(tǒng)實現(xiàn)的中后期和原型系統(tǒng)調(diào)試中。例如在通信系統(tǒng)硬件原型和測試設(shè)備的支持下，利用計算機模擬信源以及信道環(huán)境進行系統(tǒng)的閉環(huán)測試等，以驗證原型系統(tǒng)是否滿足設(shè)計要求。基于系統(tǒng)硬件原型和測試設(shè)備的方法成本高，時間長，受到技術(shù)和設(shè)備條件的限制，而且必須在硬件系統(tǒng)原型實現(xiàn)后進行，所以不可能用于系統(tǒng)方案的設(shè)計階段。　　……

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