|
|
|
理論的更新與技術的發展促使系統建模仿真日益成熟，使其成為分析、研究通信理論、技術和系統的重要工具之一。本書在系統介紹建模仿真基本理論的基礎上，分析研究了系統建模仿真原理技術在通信領域的應用實現，以及Matlab/Simulink中的典型應用模組。
全書共分7章，具體內容包括系統建模仿真的基本概念、隨機過程與雜訊、隨機變數的產生、系統建模原理與方法、系統模擬原理與方法、通信系統建模仿真實現，以及通信模擬中的參數與性能估計。編者從事通信領域教學科研工作多年，注重理論與實踐的結合，關注學習者能力素質的培養，因此，在本書的內容編排上，以建模仿真理論和技術為起點，以通信領域中的應用為目標，內容講述由淺入深，簡明透徹，概念清晰，重點突出，既便于教師組織教學，又有利於學生開展自學。本書可用作電子資訊類專業高年級本科生和碩士研究生的教材，也可供相關專業教學、科研和工程技術人員閱讀和參考。
陳樹新
博士，教授，博士生導師，陝西省教學名師，“通信原理”陝西省線下一流本科課程負責人，大學優秀博士論文指導教師。1987年畢業于國防科學技術大學，長期從事通信和導航領域教學與科研工作。主持國家自然科學基金等各類科研專案多項，獲陝西省教學成果特等獎l項，國家發明專利2項。出版譯著2部，主編教材7部，其中包括國家級規劃教材2部。在國內外學術刊物上發表論文百餘篇，其中被SCI、EI收錄四十餘篇。主持和參與建成的慕課及微課已在“學堂線上”和“軍職線上”正式上線。
第1章 緒論1
1.1系統與模型1
1.1.1系統1
1.1.2模型2
1.1.3數學模型分類3
1.2模擬4
1.2.1定義4
1.2.2相似理論5
1.2.3模擬的分類6
1.3系統建模與模擬的發展7
1.3.1歷史回顧7
1.3.2發展趨勢8
1.4建模仿真在通信系統開發中的作用10
1.4.1有效性分析10
1.4.2不同階段的應用11
1.4.3典型案例分析12
小結14
思考與練習14
第2章 隨機過程與雜訊15
2.1概率論基礎15
2.1.1隨機事件與概率15
2.1.2隨機變數與概率分佈17
2.1.3單隨機變數模型19
2.2隨機過程的基本概念24
2.2.1基本概念24
2.2.2統計描述25
2.3平穩隨機過程及其特性分析26
2.3.1平穩隨機過程及其各態歷經性27
2.3.2平穩隨機過程的特性分析28
2.4過程類雜訊30
2.4.1雜訊的分類31
2.4.2起伏雜訊31
2.4.3白色雜訊33
2.5處理類雜訊34
2.5.1基本概念35
2.5.2均勻量化的雜訊36
2.5.3非均勻量化的雜訊37
2.5.413折線的雜訊39
2.6隨機過程的模型41
2.6.1隨機序列41
2.6.2泊松過程43
2.6.3高斯過程46
2.7隨機過程通過線性系統48
2.7.1基本概念48
2.7.2窄帶高斯隨機過程50
2.7.3正弦波加窄帶高斯雜訊51
小結53
思考與練習54
模擬實驗55
第3章 隨機變數的產生57
3.1要求與特點57
3.2隨機數的產生58
3.2.1均勻分佈隨機數的產生59
3.2.2任意概率密度函數隨機數的生成61
3.2.3高斯隨機變數的產生65
3.3獨立隨機序列的產生67
3.3.1高斯白色雜訊序列67
3.3.2二進位偽隨機序列 68
3.3.3M進制偽隨機序列74
3.4相關隨機序列的產生76
3.4.1相關高斯標量序列78
3.4.2相關高斯向量序列81
3.4.3相關非高斯序列83
3.5隨機數產生器的測試83
3.5.1主要性能測試84
3.5.2擬合優良度檢測86
小結88
思考與練習88
模擬實驗89
第4章 系統建模原理與方法90
4.1建模基本概念90
4.1.1分類與準則90
4.1.2實施步驟91
4.1.3思維方法93
4.2建模實現方法95
4.2.1基本思想95
4.2.2通信系統建模的實現方法96
4.3建模誤差分析99
4.3.1系統建模誤差99
4.3.2設備建模誤差100
4.3.3過程建模誤差102
4.4連續系統描述104
4.4.1時域描述104
4.4.2傳遞函數105
4.4.3狀態空間105
4.5連續系統建模107
4.5.1微分方程建模法107
4.5.2頻域建模法108
4.5.3分佈參數系統建模法111
4.6離散事件系統描述112
4.6.1基本要素112
4.6.2部件結構113
4.7離散事件系統典型建模方法115
4.7.1Petri網建模115
4.7.2活動循環圖表建模117
4.7.3實體流圖建模119
小結121
思考與練習122
模擬實驗122
第5章 系統模擬原理與方法123
5.1模擬的基本概念123
5.1.1模擬的策略123
5.1.2通信系統分層模擬125
5.1.3案例： 鏈路層模擬126
5.1.4通信系統性能評估127
5.2系統模擬驗證129
5.2.1設備模型驗證129
5.2.2過程模型驗證130
5.2.3系統模型驗證131
5.3連續系統數值模擬方法132
5.3.1數學原理132
5.3.2實現方法133
5.3.3穩定性分析136
5.4蒙特卡洛模擬原理137
5.4.1MC模擬的定義137
5.4.2MC法在通信中的應用139
5.5准解析MC模擬140
5.5.1問題提出140
5.5.2基本原理141
5.5.3二進位通信系統的QA法142
5.6離散事件系統模擬基本策略144
5.6.1事件調度法144
5.6.2活動掃描法146
5.6.3進程交互法148
5.6.4時鐘推進機制150
小結152
思考與練習153
模擬實驗154
第6章 通信系統建模仿真實現155
6.1通信系統的建模仿真方法與原則155
6.2信源與編碼156
6.2.1模擬信源157
6.2.2數字信源159
6.2.3類比信號數字化160
6.2.4數字信源的編碼161
6.3差錯控制編碼163
6.3.1分組碼164
6.3.2卷積碼169
6.3.3編碼通信的鏈路模擬173
6.4數字基帶176
6.4.1邏輯到邏輯的映射176
6.4.2邏輯到波形的映射179
6.4.3二進位數字基帶通信系統模擬180
6.5頻帶傳輸181
6.5.1信號調製181
6.5.2非相干解調187
6.5.3相干解調189
6.6同步系統192
6.6.1同步技術對模擬的影響192
6.6.2載波同步恢復195
6.6.3位同步恢復197
6.7通信通道198
6.7.1准自由空間通道198
6.7.2衰落與多徑通道200
6.7.3WSSUS模型特性203
6.7.4通道的結構模型206
6.7.5衰落通道中的模擬211
6.7.6Simulink中的通道模組213
6.8模擬標校218
6.8.1信號功率219
6.8.2雜訊功率220
小結221
思考與練習222
模擬實驗223
第7章 通信模擬中的參數與性能估計225
7.1模擬估計的基本概念225
7.1.1理論背景225
7.1.2性能描述227
7.2平均電平和功率估計229
7.2.1平均電平估計229
7.2.2平均功率估計233
7.3概率密度和分佈函數估計234
7.3.1經驗分佈234
7.3.2長條圖235
7.4功率譜密度的估計237
7.4.1基本形式238
7.4.2修正形式239
7.4.3期望與方差242
7.4.4估計器的實現243
7.5時延和相位估計245
7.5.1無雜訊環境下的估計245
7.5.2分組估計器246
7.6模擬通信系統性能估計249
7.6.1信噪比估計器的形式249
7.6.2估計器的統計特性251
7.6.3估計器的實現方法252
7.7數字通信系統性能估計254
7.7.1理論框架254
7.7.2MC估計器的形式256
7.7.3估計器的置信區間257
7.7.4估計器的均值和方差260
7.8尾部外推法261
7.8.1估計器形式261
7.8.2估計器的性能分析與實現264
7.9重要事件採樣法265
7.9.1工作原理265
7.9.2偏差概率密度函數的選擇266
7.10性能的目測工具268
7.10.1眼圖268
7.10.2散佈圖269
小結270
思考與練習271
模擬實驗272
參考文獻273
附錄A 傅裡葉變換274
附錄B 離散傅裡葉變換（DFT）276
附錄C 幾種通信系統模擬中常用的概率分佈278
附錄D 誤差函數表280
