信息與通信系統(tǒng)仿真

前言

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在物理學(xué)、航空航天、電力、物流管理、教育培訓(xùn)、機(jī)械制造、經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)實(shí)踐中都占據(jù)了相當(dāng)重要的位置。計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為工科學(xué)生必須掌握的基本理論和技術(shù)手段?！　【托畔⑴c通信類學(xué)科而言，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)系統(tǒng)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)手段都已不能滿足現(xiàn)實(shí)需要，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為一種低成本的性能評(píng)估手段，在信息與通信系統(tǒng)的科學(xué)研究、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。有相當(dāng)一部分信息與通信類專業(yè)學(xué)生在今后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)接觸到大量的仿真任務(wù)。另一方面，很多信息與通信理論課難以開(kāi)設(shè)覆蓋全面的實(shí)驗(yàn)課程，計(jì)算機(jī)仿真能夠作為一種替代手段幫助學(xué)生深入理解和鞏固其他專業(yè)理論課程中的相關(guān)知識(shí)。因此，在信息與通信類專業(yè)高年級(jí)有必要開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真課程。這是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，同時(shí)也兼具理論性。通過(guò)對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生既要掌握一般的仿真理論和仿真方法，又要提高運(yùn)用仿真建模方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的工作和進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地介紹了信息與通信系統(tǒng)仿真的基本知識(shí)，在介紹系統(tǒng)仿真一般理論和通用仿真工具的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了在matlab／simulink環(huán)境下進(jìn)行信息與通信系統(tǒng)建模與仿真的方法。以數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成為線索，詳細(xì)介紹了使用matlab通信工具箱和信息處理工具箱進(jìn)行數(shù)字通信系統(tǒng)仿真的常用函數(shù)。本書(shū)最后給出綜合性較強(qiáng)的三個(gè)實(shí)例演示了通信系統(tǒng)鏈路級(jí)仿真和系統(tǒng)級(jí)（網(wǎng)絡(luò)）仿真的方法和技巧。    本書(shū)可作為高等院校通信工程、信息工程和電子信息工程等專業(yè)本科生和相關(guān)專業(yè)的研究生系統(tǒng)仿真課程的教材或參考書(shū)，還可作為通信工程專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行仿真評(píng)估的參考資料。

書(shū)籍目錄

第1章　計(jì)算機(jī)仿真概論　　1.1　系統(tǒng)、模型與仿真　　1.2　計(jì)算機(jī)仿真的一般步驟　　1.3　計(jì)算機(jī)仿真的分類　　1.4　仿真的必要性和優(yōu)勢(shì)　　　1.4.1　仿真的必要性　　　1.4.2　仿真的優(yōu)勢(shì)　　1.5　計(jì)算機(jī)仿真的應(yīng)用　　1.6　計(jì)算機(jī)仿真在信息與通信領(lǐng)域中的應(yīng)用　　1.7　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第2章　連續(xù)系統(tǒng)仿真方法　　2.1　一般連續(xù)系統(tǒng)模型　　2.2　數(shù)值積分的基本概念　　　2.2.1　歐拉法　　　2.2.2　龍格庫(kù)塔法　　　2.2.3　近似精度　　　2.2.4　線性多步法　　2.3　信息與通信系統(tǒng)中的連續(xù)系統(tǒng)仿真　　2.4　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第3章　離散事件系統(tǒng)仿真方法　　　3.1　離散事件仿真中的一些基本概念　　　3.1.1　實(shí)體　　　3.1.2　事件　　　3.1.3　活動(dòng)　　　3.1.4　進(jìn)程　　　3.1.5　仿真時(shí)鐘　　　3.1.6　統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器　　3.2　離散事件仿真策略　　　3.2.1　事件調(diào)度法　　　3.2.2　活動(dòng)掃描法　　　3.2.3　進(jìn)程交互法　　　3.2.4　三階段法　　3.3　三階段法實(shí)例　　3.4　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第4章　計(jì)算機(jī)仿真工具　　4.1　高級(jí)語(yǔ)言編程仿真　　4.2　matlab與simulink　　4.3　專業(yè)級(jí)仿真工具　　4.4　信息與通信系統(tǒng)專業(yè)級(jí)仿真工具概述　　　4.4.1　ccss（cocentrie　system　studio）　　　4.4.2　signal　processing　designer（spd）　　　4.4.3　mldesigner　　　4.4.4　opnet　　　4.4.5　glomosim／qualnet　　　4.4.6　ns2　　　4.4.7　omnett　　4.5　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第5章　matlab基礎(chǔ)　　5.1　matlab的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)　　5.2　matlab工作環(huán)境　　5.3　matlab的數(shù)據(jù)類型　　5.4　matlab基本矩陣操作　　　5.4.1　矩陣的構(gòu)造　　　5.4.2　元素的引用　　　5.4.3　矩陣相關(guān)信息的獲取　　　5.4.4　矩陣運(yùn)算　　　5.4.5　稀疏矩陣　　5.5　matlab程序設(shè)計(jì)　　　5.5.1　解釋執(zhí)行　　　5.5.2　腳本m文件與函數(shù)m文件　　　5.5.3　幾種特殊的matlab函數(shù)　　　5.5.4　matlab控制流語(yǔ)句　　5.6　matlab程序設(shè)計(jì)技巧　　5.7　matlab圖形處理　　　5.7.1　二維繪圖　　　5.7.2　繪圖的輔助操作　　　5.7.3　其他二維繪圖　　　5.7.4　常用三維繪圖函數(shù)　　5.8　matlab數(shù)值計(jì)算　　　5.8.1　數(shù)據(jù)插值　　　5.8.2　曲線擬合　　　5.8.3　多項(xiàng)式計(jì)算　　　5.8.4　線性方程組求解　　　5.8.5　非線性方程數(shù)值求解　　　5.8.6　常微分方程初值問(wèn)題的數(shù)值解法　　　5.8.7　函數(shù)極值　　　5.8.8　數(shù)值積分　　　5.8.9　數(shù)值微分　　5.9　matlab符號(hào)運(yùn)算　　　5.9.1　建立符號(hào)對(duì)象　　　5.9.2　符號(hào)表達(dá)式運(yùn)算　　　5.9.3　符號(hào)微積分　　　5.9.4　符號(hào)方程求解　　5.10　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第6章　matlab信號(hào)處理　　6.1　信號(hào)處理基礎(chǔ)　　　6.1.1　信號(hào)的表示　　　6.1.2　信號(hào)生成　　　6.1.3　信號(hào)的基本運(yùn)算　　　6.1.4　離散傅里葉變換　　　6.1.5　信號(hào)的能量和功率　　　6.1.6　多速率信號(hào)處理　　6.2　線性時(shí)不變系統(tǒng)的表示及分析　　　6.2.1　線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本模型　　　6.2.2　卷積　　　6.2.3　線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析　　6.3　濾波器的設(shè)計(jì)、分析與實(shí)現(xiàn)　　　6.3.1　數(shù)字線性濾波器設(shè)計(jì)的基本概念　　　6.3.2　模擬濾波器和無(wú)限沖激響應(yīng)（iir）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)　　　6.3.3　fir濾波器設(shè)計(jì)　　　6.3.4　濾波器實(shí)現(xiàn)與分析　　6.4　隨機(jī)信號(hào)分析　　　6.4.1　隨機(jī)信號(hào)序列特征參量的計(jì)算　　　6.4.2　譜分析　　6.5　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第7章　simulink基礎(chǔ)　　7.1　簡(jiǎn)單simulink模型的建立　　7.2　simulink工作原理　　7.3　子系統(tǒng)　　　7.3.1　子系統(tǒng)創(chuàng)建　　　7.3.2　子系統(tǒng)的條件執(zhí)行　　　7.3.3　子系統(tǒng)封裝　　7.4　simulink調(diào)試方法　　7.5　s—函數(shù)　　7.6　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第8章　通信系統(tǒng)仿真方法　　8.1　通信系統(tǒng)仿真的特征　　　8.1.1　通信系統(tǒng)仿真的多學(xué)科性特征　　　8.1.2　通信系統(tǒng)仿真的層次性特點(diǎn)　　8.2　蒙特卡羅仿真原理　　　8.2.1　蒙特卡羅方法求解問(wèn)題的一般步驟　　　8.2.2　二進(jìn)制反極性基帶通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真　　　8.2.3　蒙特卡羅仿真精度分析與仿真量確定方法　　8.3　方差縮減方法：重要性采樣　　　8.3.1　基本概念　　　8.3.2　實(shí)例　　8.4　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第9章　隨機(jī)變量的產(chǎn)生　　9.1　均勻分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器　　　9.1.1　線性同余（linear　congruence）　　　9.1.2　復(fù)合線性同余法　　　9.1.3　其他隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法　　　9.1.4　matlab中（0，1）區(qū)間上均勻分布隨機(jī)變量的產(chǎn)生　　9.2　其他分布隨機(jī)變量產(chǎn)生的一般方法　　　9.2.1　反變換法　　　9.2.2　分布分解法　　　9.2.3　舍選法　　9.3　高斯分布隨機(jī)變量的產(chǎn)生　　　9.3.1　均勻隨機(jī)變量求和　　　9.3.2　box-muller方法　　　9.3.3　舍選法與box-muller算法的組合　　　9.3.4　matlab中高斯隨機(jī)變量的產(chǎn)生　　9.4　有色高斯隨機(jī)過(guò)程的產(chǎn)生　　　9.4.1　產(chǎn)生具有給定相關(guān)系數(shù)的高斯分布隨機(jī)變量　　　9.4.2　生成具有給定功率譜密度的高斯隨機(jī)過(guò)程　　9.5　隨機(jī)數(shù)發(fā)生器測(cè)試　　　9.5.1　平穩(wěn)性測(cè)試　　　9.5.2　不相關(guān)性測(cè)試　　　9.5.3　擬合度測(cè)試　　9.6　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第10章　matlab／simulink通信鏈路仿真　　10.1　通信鏈路基本模型　　10.2　matlab／simulink通信鏈路仿真資源　　　10.2.1　信號(hào)處理工具箱簡(jiǎn)介　　　10.2.2　通信工具箱簡(jiǎn)介　　　10.2.3　信號(hào)處理模塊集簡(jiǎn)介　　　10.2.4　通信模塊集簡(jiǎn)介　　10.3　信源產(chǎn)生　　10.4　信源編譯碼　　　10.4.1　量化　　　10.4.2　對(duì)數(shù)壓擴(kuò)　　　10.4.3　dpcm　　10.5　信道編譯碼　　　10.5.1　線性分組碼　　　10.5.2　卷積碼　　10.6　調(diào)制解調(diào)　　　10.6.1　模擬調(diào)制解調(diào)　　　10.6.2　數(shù)字調(diào)制解調(diào)　　10.7　濾波　　10.8　均衡　　10.9　信道模型　　　10.9.1　信道建模概述　　　10.9.2　離散信道建?！　　?0.9.3　波形信道建?！　　?0.9.4　jakes模型　　　10.9.5　matlab實(shí)現(xiàn)　　10.10　同步　　10.11　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第11章　通信系統(tǒng)仿真實(shí)例　　11.1　cdma系統(tǒng)rake接收機(jī)性能仿真　　　11.1.1　cdma與rake接收機(jī)原理　　　11.1.2　仿真代碼分析　　11.2　卷積編碼ofdm系統(tǒng)性能仿真　　　11.2.1　ofdm系統(tǒng)的基本原理　　　11.2.2　保護(hù)間隔與循環(huán)前綴　　　11.2.3　單抽頭頻域均衡　　　11.2.4　仿真模型組成　　　11.2.5　awgn信道下的仿真配置與代碼分析　　　11.2.6　多徑瑞利衰落信道下的仿真配置與代碼分析　　11.3　隨機(jī)多址接人協(xié)議性能仿真比較　　　11.3.1　通用仿真假設(shè)　　　11.3.2　純aloha　　　11.3.3　時(shí)隙aloha　　　11.3.4　非連續(xù)性csma　　11.4　小結(jié)　　思考題與習(xí)題　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

　　臨時(shí)實(shí)體按一定規(guī)律不斷地到達(dá)（產(chǎn)生），在永久實(shí)體約束下通過(guò)系統(tǒng)，最后離開(kāi)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)過(guò)程?！　∠到y(tǒng)中還有一類元素，被稱為“資源”，資源與實(shí)體具有一些類似的特征，但是在特定應(yīng)用的模型中不需要單獨(dú)顯式建模。資源一般具有一定的數(shù)量，如排隊(duì)的隊(duì)列長(zhǎng)度就是一種資源。系統(tǒng)中的元素是建模為一個(gè)實(shí)體還是一個(gè)資源是建模者要決定的一個(gè)問(wèn)題，取決于仿真目的。如在無(wú)線通信系統(tǒng)仿真中，終端、基站等可能被建模為實(shí)體，功率、帶寬等被建模為資源?！　∠到y(tǒng)中的實(shí)體還有主動(dòng)實(shí)體和被動(dòng)實(shí)體之分，主動(dòng)實(shí)體是那些可以主動(dòng)產(chǎn)生活動(dòng)的實(shí)體，如排隊(duì)系統(tǒng)中的顧客，它的到達(dá)將產(chǎn)生排隊(duì)活動(dòng)或服務(wù)活動(dòng)；被動(dòng)實(shí)體本身不能激發(fā)活動(dòng)，只能在主動(dòng)成分作用下發(fā)生狀態(tài)變化?！　?shí)體類似于面向?qū)ο蠼Ｖ械膶?duì)象的概念，具有類似特征的對(duì)象通常以類的方式進(jìn)行組織，每個(gè)類有不同的屬性，同一類的不同對(duì)象對(duì)應(yīng)的屬性值可能不同。屬性值通常有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是用于進(jìn)行集合劃分，具有相同屬性的一些對(duì)象有時(shí)會(huì)被組織為一個(gè)集合，另一個(gè)作用是用于控制實(shí)體的行為，這類屬性與特定值之間的關(guān)系稱為條件。

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