現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真教程

內(nèi)容概要

　　計算機仿真技術是分析、研究現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要工具。本書全面而又系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)建模與仿真的基本理論、方法和實現(xiàn)技術，簡要介紹了matlab中通信相關模型參數(shù)的設置和使用方法，重點介紹了利用波形級仿真技術評估通信系統(tǒng)性能的實施過程。全書共分9章，內(nèi)容包括通信系統(tǒng)仿真的基本概念、仿真與建模方法論研究、仿真中的隨機過程分析、蒙特卡羅仿真方法與隨機數(shù)的產(chǎn)生、通信系統(tǒng)的建模、通信信道及其模型、仿真中的參數(shù)估計、仿真中的性能指標評估以及案例研究。
　　編者具有多年教學和科研經(jīng)歷，在本書內(nèi)容編排上注意理論與實踐的結合，講述由淺入深、簡明透徹、概念清晰、重點突出，既便于教師組織教學，又有利于學生自學。
　　《現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真教程(第2版)》可用做電子及通信類專業(yè)本科生和研究生的教材使用，也可供相關專業(yè)教學、科研和工程技術人員閱讀和參考。

書籍目錄

第1章 緒論
　1.1 系統(tǒng)與模型
　1.1.1 系統(tǒng)
　1.1.2 模型
　1.2 仿真
　1.2.1 定義
　1.2.2 相似理論
　1.2.3 仿真的分類
　1.3 通信系統(tǒng)中的仿真理念
　1.3.1 通信系統(tǒng)估計中的計算機輔助技術
　1.3.2 通信系統(tǒng)分層的仿真觀點
　1.4 仿真在通信系統(tǒng)設計中的作用
　1.4.1 仿真在通信系統(tǒng)不同設計階段的應用
　1.4.2 通信系統(tǒng)中的有效性分析
　1.4.3 仿真技術的具體應用
　思考與練習
第2章 仿真與建模方法論
　2.1 仿真的方法論
　2.1.1 仿真理論和方法概述　
　2.1.2 通信仿真的方法論
　2.2 建模的基本概念
　2.2.1 建模的層次結構
　2.2.2 系統(tǒng)建模的基本方法
　2.2.3 虛擬系統(tǒng)建模
　2.2.4 混合建模
　2.3 性能評估方法
　2.3.1 精度分析
　2.3.2 方法改進
　2.4 仿真中的誤差源
　2.4.1 系統(tǒng)建模誤差
　2.4.2 設備建模誤差
　2.4.3 隨機過程建模誤差
　2.4.4 處理誤差
　2.5 系統(tǒng)仿真的驗證
　2.5.1 設備模型的驗證
　2.5.2 隨機過程模型的驗證
　2.5.3 系統(tǒng)模型的驗證
　2.6 時間連續(xù)信號的采樣
　2.6.1 采樣及采樣定理
　2.6.2 時間連續(xù)信號的恢復
　2.6.3 多速率采樣
　2.7 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第3章 仿真中的隨機過程分析
　3.1 概率論基礎
　3.1.1 隨機事件與概率
　3.1.2 隨機變量與概率分布
　3.1.3 單隨機變量模型
　3.2 隨機過程的基本概念
　3.2.1 隨機過程的一般表述
　3.2.2 隨機過程的統(tǒng)計特性
　3.3 平穩(wěn)隨機過程及其特性分析
　3.3.1 平穩(wěn)隨機過程及其各態(tài)歷經(jīng)性
　3.3.2 平穩(wěn)隨機過程的特性分析
　3.4 調(diào)制信道
　3.4.1 信道模型
　3.4.2 恒參信道分析
　3.4.3 變參信道分析
　3.5 噪聲
　3.5.1 噪聲的分類
　3.5.2 起伏噪聲
　3.5.3 白噪聲和帶限白噪聲模型
　3.5.4 量化噪聲
　3.6 隨機過程的模型
　3.6.1 隨機序列
　3.6.2 泊松過程
　3.6.3 高斯隨機過程
　3.7 隨機過程通過線性系統(tǒng)
　3.7.1 基本概念
　3.7.2 窄帶隨機過程
　3.7.3 正弦波加窄帶高斯噪聲
　3.8 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第4章 蒙特卡羅仿真與隨機數(shù)產(chǎn)生
　4.1 蒙特卡羅仿真原理
　4.1.1 蒙特卡羅仿真的定義
　4.1.2 mc方法在通信中的應用
　4.2 準解析mc仿真
　4.2.1 問題提出
　4.2.2 基本原理
　4.2.3 二進制通信系統(tǒng)的qa方法
　4.3 隨機數(shù)產(chǎn)生
　4.3.1 均勻分布隨機數(shù)的產(chǎn)生
　4.3.2 由任意概率密度函數(shù)生成隨機數(shù)的方法
　4.3.3 高斯隨機變量的產(chǎn)生
　4.4 獨立隨機序列的產(chǎn)生
　4.4.1 高斯白噪聲序列
　4.4.2 二進制偽隨機序列
　4.4.3 m進制偽隨機序列
　4.5 相關隨機序列的產(chǎn)生
　4.5.1 相關高斯標量序列
　4.5.2 相關高斯矢量序列
　4.5.3 相關非高斯序列
　4.6 隨機數(shù)發(fā)生器的測試
　4.6.1 平穩(wěn)性與非相關性
　4.6.2 擬合優(yōu)良度檢測
　4.7 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第5章 通信系統(tǒng)建模
　5.1 通信系統(tǒng)建模的方法與原則
　5.2 信源
　5.2.1 模擬信源
　5.2.2 數(shù)字信源
　5.3 信源編譯碼
　5.3.1 模擬信源編譯碼
　5.3.2 數(shù)字信源的編碼
　5.4 數(shù)字基帶
　5.4.1 邏輯到邏輯的映射
　5.4.2 邏輯到波形的映射
　5.4.3 二進制數(shù)字基帶通信系統(tǒng)仿真
　5.5 信道編碼
　5.5.1 分組碼
　5.5.2 卷積碼
　5.5.3 編碼通信的鏈路仿真
　5.6 調(diào)制系統(tǒng)
　5.6.1 模擬調(diào)制
　5.6.2 數(shù)字調(diào)制
　5.6.3 仿真與實現(xiàn)
　5.7 解調(diào)與檢測
　5.7.1 相干解調(diào)
　5.7.2 非相干解調(diào)
　5.8 同步
　5.8.1 同步技術對仿真的影響
　5.8.2 載波同步恢復
　5.8.3 位同步恢復
　5.9 仿真的標校
　5.9.1 信號功率
　5.9.2 噪聲功率
　5.10 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第6章 通信信道及其模型
　6.1 準自由空間信道
　6.1.1 晴空大氣(對流層)信道
　6.1.2 雨衰信道
　6.1.3 電離層相位信道
　6.2 衰落與多徑信道
　6.2.1 陰影衰落
　6.2.2 多徑衰落
　6.2.3 wssus模型的特性分析
　6.2.4 衰落信道的沖擊響應
　6.3 多徑衰落信道的結構模型
　6.3.1 彌散多徑信道模型
　6.3.2 離散多徑信道模型
　6.3.3 抽頭增益過程的生成
　6.3.4 haps多徑信道模型
　6.4 有限狀態(tài)信道模型
　6.4.1 定義和特點
　6.4.2 有限狀態(tài)無記憶模型
　6.4.3 有限狀態(tài)有記憶模型: 隱馬爾可夫模型
　6.4.4 fritchman模型
　6.5 衰落信道中通信系統(tǒng)的仿真方法
　6.5.1 波形級仿真
　6.5.2 碼元級仿真
　6.5.3 語音編碼仿真
　6.6 移動信道的參考模型
　6.6.1 線路損耗模型
　6.6.2 信道沖激響應模型
　6.7 simulink中的信道模塊
　6.7.1 加性高斯白噪聲信道
　6.7.2 二進制對稱信道
　6.7.3 多徑瑞利衰落信道
　6.7.4 多徑萊斯衰落信道
　6.7.5 射頻損耗
　6.8 小結
　思考與練習
　仿真實驗
　實驗案例: ka頻段臨近空間通信信道建模
第7章 仿真中的參數(shù)估計
　7.1 參數(shù)估計的基本概念
　7.1.1 理論背景和基本概念
　7.1.2 估計器的性能
　7.2 波形平均電平和功率估計
　7.2.1 波形平均電平估計
　7.2.2 波形平均功率估計
　7.3 波形幅度概率密度和分布函數(shù)估計
　7.3.1 經(jīng)驗分布
　7.3.2 直方圖
　7.4 信號功率譜密度的估計
　7.4.1 估計器的基本形式
　7.4.2 估計器的修正形式
　7.4.3 估計器的期望值與方差
　7.4.4 實現(xiàn)psd的估計器
　7.5 時延和相位估計
　7.5.1 無噪聲環(huán)境下載波相位和定時同步的估計
　7.5.2 分組估計器
　7.6 性能的目測指標
　7.6.1 眼圖
　7.6.2 散布圖
　7.7 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第8章 仿真中的性能指標估計
　8.1 信噪比估計
　8.1.1 信噪比估計器的形式
　8.1.2 估計器的統(tǒng)計特性
　8.1.3 估計器的實現(xiàn)
　8.2 數(shù)字系統(tǒng)的性能估計
　8.2.1 理論框架
　8.2.2 mc估計器的形式
　8.3 mc估計器的性能指標
　8.3.1 mc估計器的置信區(qū)間
　8.3.2 mc估計器的均值和方差
　8.4 尾部外推法
　8.4.1 估計器的形式
　8.4.2 估計器的性能分析與實現(xiàn)
　8.5 重要事件采樣法
　8.5.1 重要事件采樣法的工作原理
　8.5.2 偏差概率密度函數(shù)的選擇
　8.6 小結
　思考與練習
　仿真實驗
第9章 案例研究: 碼分多址數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)
　9.1 移動通信發(fā)展概述
　9.1.1 第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)
　9.1.2 第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)
　9.1.3 第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)
　9.1.4 第四代數(shù)字移動通信系統(tǒng)
　9.2 系統(tǒng)性能仿真的總體思路
　9.2.1 仿真總體設計
　9.2.2 波形級和碼元級仿真
　9.3 cdma數(shù)字蜂窩系統(tǒng)介紹
　9.3.1 原理和特點
　9.3.2 頻率和信道規(guī)范
　9.3.3 上行信道
　9.3.4 下行信道
　9.4 上行鏈路仿真
　9.4.1 上行鏈路的仿真模型
　9.4.2 仿真運行
　9.5 下行鏈路仿真
　9.5.1 下行鏈路的仿真模型
　9.5.2 仿真運行
　9.6 有限狀態(tài)信道特性
　9.6.1 離散信道建模
　9.6.2 模型分析
　9.7 小結
附錄a 傅里葉變換
附錄b 離散傅里葉變換
附錄c 幾種通信系統(tǒng)仿真中常用的概率分布
附錄d 誤差函數(shù)表
參考文獻
　　

章節(jié)摘錄

版權頁:第1章 緒論隨著計算機技術的發(fā)展，計算機仿真技術已經(jīng)成為分析、研究各種系統(tǒng)，尤其是復雜系統(tǒng)的重要工具，它不僅用于工程領域，如機械、航空、航天、電力、冶金、化工、電子等方面，還廣泛用于非工程領域，如交通管理、生產(chǎn)調(diào)度、庫存控制、生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟等方面。作為今天發(fā)展最為迅猛的通信領域，由于期系統(tǒng)結構和功能變得越來越復雜，迫使人們對通信系統(tǒng)的研究與開發(fā)投入更多的時間和精力，為了及時、高效、省力地完成各類研發(fā)工作，只有利用強大的計算機輔助分析和設計工個才能實現(xiàn)。本章簡要介紹系統(tǒng)仿真和建模的基本概念，并結合通信系統(tǒng)的特點，介紹通信系統(tǒng)仿真的研究內(nèi)容和研究方法。1.1 系統(tǒng)與模型1.1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)一詞最早見于古希臘原子論創(chuàng)始人德謨克利特（公元前460—公元前370年）的著作《世界大系統(tǒng)》一書。該書明確地論述了關于系統(tǒng)的含義，它指出“任何事物都是在聯(lián)系中顯現(xiàn)出來的，都是在系統(tǒng)中存在的，系統(tǒng)的聯(lián)系規(guī)定每一事物，而每一聯(lián)系又能反映系統(tǒng)聯(lián)系的總貌。”著名學者戈登在總結前人思想的基礎上，將系統(tǒng)定義為｜按照某些規(guī)律結合起來，互相作用、互相依存的所有實體的集合或總和“。現(xiàn)在一般認為，系統(tǒng)是指由若干互相關聯(lián)、互相作的事物按一定規(guī)律組合而成的具有特定功能的整體。因此，系統(tǒng)具有整體性和相關性的基本特征。根據(jù)上述分析，首先，，必須明確系統(tǒng)的整體性。也就是說，系統(tǒng)是一個整體，它的各部分是不可分割的。以通信系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)的任務是傳輸消息，這些消息可以是語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)、指令等。為了便于傳輸，先由轉換設備將所傳消息按一定規(guī)則變換為相對應的信號，信號形式多樣，可以是電信號，也可以是光信號，它們通常是隨時間變化的電流、電壓或光強，經(jīng)過適當?shù)男诺溃葱盘杺鬏數(shù)耐ǖ?，如電纜、空間、光纜等）將信號專送到接收方，再轉換為聲音、文字、圖像、數(shù)據(jù)、指令等。可以看出，對于上述通信系統(tǒng)，如果缺少任何一個環(huán)節(jié)或者處理過程都無法將信息有效和可靠地進行傳輸。其次，要明確系統(tǒng)的相關性。系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互之間以一定規(guī)律聯(lián)系者，它們的特定關系形成了具有特定性能的系統(tǒng)。

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