詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)呈現(xiàn)出越來越強大的活力，它大大節(jié)省了人力、物力和時間成本，在當今教學(xué)、科研、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。MATLAB憑借其強大的功能在眾多的計算機仿真軟件中脫穎而出，成為國際上最流行的科學(xué)與工程計算的工具軟件。MATLAB不僅功能強大而且易于操作，使用戶能集中精力于所研究的問題上，而不必在編程上花費過多時間。世界各國在通信系統(tǒng)的教學(xué)中，均采用MATLAB及Simulink作為輔助教學(xué)軟件，一方面可以擺脫繁雜的大規(guī)模計算；另一方面還可以使學(xué)生有機會自己動手構(gòu)建模型，所花的代價要遠小于實際建模?！　∧壳?，系統(tǒng)地介紹MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)仿真設(shè)計的書非常少，很多書的重點都是各種模塊的設(shè)計和性能分析的基本理論，缺少通過大量實例講解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計的內(nèi)容，本書就是為嘗試彌補這方面的不足而編寫的。　　本書共分12章，可分為三大部分?！　〉?部分包括第1～2章，主要介紹MATLAB的基礎(chǔ)知識、MATLAB/Simulink集成環(huán)境、M語言編程環(huán)境，以及Simulink模塊的使用，使讀者對MATLAB/Simulink能有一個基本的了解。　　第2部分包括第3～8章，主要介紹使用MATLAB/Simulink進行通信系統(tǒng)仿真中各個常用模塊使用方法，包括通信信號與系統(tǒng)分析、信道、模擬調(diào)制與解調(diào)、數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字信號載波傳輸、信道編碼/譯碼，以及交織等模塊。讀者通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可掌握通信系統(tǒng)常用模塊的仿真方法與技術(shù)，并能學(xué)會搭建簡單的系統(tǒng)模型?！　〉?部分包括第9～12章，是通信系統(tǒng)的綜合仿真實例，包括OFDM系統(tǒng)仿真、CDMA系統(tǒng)仿真、多址接入?yún)f(xié)議概述及MIMO系統(tǒng)仿真。它們都是當前通信界的研究熱點，讀者通過學(xué)習(xí)，將會對通信系統(tǒng)有一個更深入的了解，同時對使用MATLAB/Simulink進行通信系統(tǒng)仿真的方法會有更大的提高。　　本書的最大特點就是將理論與實際緊密結(jié)合，內(nèi)容通俗易懂，使讀者對使用MATLAB/Simulink進行通信系統(tǒng)仿真應(yīng)用有一個基本的認識。本書的另一大特色就是注重仿真應(yīng)用的系統(tǒng)化，書中嚴格按照各種理論系統(tǒng)進行仿真過程的設(shè)計，使所有的仿真內(nèi)容都可以找到理論根源，從而鞏固加深了讀者對理論的理解?！　”緯溆泄獗P1張，包含書中所有實例的程序源代碼和相關(guān)的教學(xué)視頻，方便讀者學(xué)習(xí)和使用。所有的程序都用MATLAB/Simulink進行了驗證。此外，還有大量的上機習(xí)題，讀者如果能認真分析相應(yīng)習(xí)題，對整個通信系統(tǒng)的工作會獲得更加生動、具體的認識。書中的綜合案例，讀者稍加修改，便可以應(yīng)用于自己的工作中或者完成自己的課題，可以說是物有所值?！　”緯饕杏蓜W(xué)勇編著，參與編寫的還有張玉蘭、李龍、魏勇、王華、李輝、劉峰、徐浩、李建國、馬建軍、唐愛華、蘇小平、朱麗云、馬淑娟、周毅等。　　由于時間倉促，同時限于作者的水平，書中難免存在一些錯誤和不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書著重講述MATLAB/Simulink通信仿真的應(yīng)用，通過理論與實例相結(jié)合的方式，詳細介紹了MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計的方法和技巧。全書共分12章。第1-2章為MATLAB/Simulink基礎(chǔ)篇，簡要介紹了MATLAB/Simulink的使用。第3-8章介紹通信系統(tǒng)常用模塊仿真，重點對信號與信道、調(diào)制與解調(diào)、信道編碼/譯碼等模塊的建模與仿真技術(shù)進行介紹。第9-12章是通信系統(tǒng)綜合仿真實例，深入淺出地剖析了OFDM通信系統(tǒng)、CDMA通信系統(tǒng)、多址接入?yún)f(xié)議，以及MIMO通信系統(tǒng)的建模與仿真設(shè)計，這幾個案例典型實用，是當前通信系統(tǒng)的研究熱點。
　　本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富詳實，突出了以實例為中心的特點。隨書配有光盤1張，包含書中所有實例的程序源代碼和相關(guān)的教學(xué)視頻。
　　本書既適合高等院校通信工程、電子信息、自動控制等專業(yè)的高年級本科生和研究生使用，也適合相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 MATLAB基礎(chǔ)與通信系統(tǒng)仿真
　1.1 MATLAB簡介
　　1.1.1 MATLAB的起源
　　1.1.2 MATLAB的特點
　1.2 MATLAB程序設(shè)計
　　1.2.1 MATLAB工作環(huán)境
　　1.2.2 MATLAB的幫助系統(tǒng)
　　1.2.3 MATLAB的基本操作
　　1.2.4 MATLAB圖形處理和數(shù)據(jù)可視化
　　1.2.5 M文件編程
　　1.2.6 文件操作
　1.3 通信系統(tǒng)仿真
　　1.3.1 通信仿真的概念
　　1.3.2 通信仿真的基本方法
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第2章 Simulink仿真基礎(chǔ)
　2.1 Simulink簡介
　2.2 Simulink工作環(huán)境
　2.3 Simulink仿真的基本方法
　　2.3.1 Simulink模塊庫
　　2.3.2 搭建仿真模型
　2.4 創(chuàng)建自己的模塊庫
　　2.4.1 模塊合成
　　2.4.2 創(chuàng)建新模塊
　　2.4.3 模塊的封裝
　2.5 S-函數(shù)的編寫
　　2.5.1 S-函數(shù)的工作原理
　　2.5.2 S-函數(shù)的基本概念
　　2.5.3 M文件S-函數(shù)
　　2.5.4 M文件S-函數(shù)的編寫示例
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第3章 通信信號與系統(tǒng)分析
　3.1 離散信號和系統(tǒng)
　　3.1.1 離散信號
　　3.1.2 離散時間系統(tǒng)
　　3.1.3 信號的能量和功率
　3.2 Fourier分析
　　3.2.1 連續(xù)時間信號的Fourier變換
　　3.2.2 離散時間信號的Fourier變換
　　3.2.3 離散Fourier變換
　3.3 帶通信號的低通等效
　　3.3.1 解析信號與Hilbert變換
　　3.3.2 帶通信號的低通表示
　3.4 隨機信號分析
　　3.4.1 平穩(wěn)隨機過程的相關(guān)函數(shù)與功率譜密度
　　3.4.2 帶通隨機過程
　　3.4.3 隨機過程通過線性系統(tǒng)
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第4章 信道
　4.1 加性高斯白噪聲信道
　　4.1.1 awgn函數(shù)
　　4.1.2 randn函數(shù)
　　4.1.3 AWGN信道仿真示例
　　4.1.4 Simulink中的AWGN模塊仿真
　4.2 多徑衰落信道
　　4.2.1 多徑衰落信道的特點
　　4.2.2 多徑衰落信道的仿真
　　4.2.3 Simulink中的多徑衰落信道模塊仿真
　小結(jié)
　習(xí)題
　　
第5章 模擬調(diào)制
　5.1 幅度調(diào)制
　　5.1.1 調(diào)幅（AM）
　　5.1.2 抑制載波雙邊帶調(diào)制（DSBSC）
　　5.1.3 單邊帶調(diào)制（SSB）
　5.2 角度調(diào)制
　　5.2.1 調(diào)頻（FM）
　　5.2.2 FM信號的解調(diào)
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第6章 數(shù)字基帶傳輸
　6.1 概述
　6.2 二進制基帶信號傳輸
　　6.2.1 二進制基帶信號的最佳接收
　　6.2.2 正交信號在AWGN信道下的傳輸性能
　　6.2.3 雙極性信號在AWGN信道下的傳輸性能
　　6.2.4 單極性信號在AWGN信道下的傳輸性能
　6.3 基帶PAM信號傳輸
　　6.3.1 基帶4-PAM的信號波形
　　6.3.2 基帶4-PAM信號在AWGN信道下的最佳接收
　　6.3.3 基帶4-PAM信號在AWGN信道下的傳輸性能
　6.4 帶限信道的信號傳輸
　　6.4.1 帶限信道
　　6.4.2 帶限信道信號無ISI的條件
　　6.4.3 帶限信道信號傳輸?shù)姆抡?br />　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第7章 數(shù)字信號載波傳輸
　7.1 概述
　7.2 載波幅度調(diào)制（PAM）
　　7.2.1 載波PAM信號的產(chǎn)生
　　7.2.2 載波PAM信號的解調(diào)
　　7.2.3 載波PAM信號的仿真
　7.3 載波相位調(diào)制（PSK）
　　7.3.1 載波PSK信號的產(chǎn)生
　　7.3.2 載波PSK信號的解調(diào)
　　7.3.3 載波PSK信號的仿真
　　7.3.4 差分PSK(DPSK)及其性能
　7.4 正交幅度調(diào)制（QAM）
　　7.4.1 QAM信號的產(chǎn)生
　　7.4.2 QAM信號的解調(diào)
　　7.4.3 QAM信號的仿真
　7.5 載波頻率調(diào)制（FSK）
　　7.5.1 FSK信號的產(chǎn)生
　　7.5.2 FSK信號的解調(diào)
　　7.5.3 FSK信號的仿真
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第8章 信道編碼和交織
　8.1 概述
　　8.1.1 差錯控制方式
　　8.1.2 糾錯碼的分類
　　8.1.3 編碼效率
　8.2 線性分組碼
　　8.2.1 Hamming碼
　　8.2.2 循環(huán)碼
　　8.2.3 BCH碼
　　8.2.4 RS碼
　　8.2.5 CRC校驗碼
　8.3 卷積碼
　　8.3.1 卷積碼的原理
　　8.3.2 卷積碼的描述
　　8.3.3 卷積碼的譯碼
　　8.3.4 卷積碼仿真
　8.4 交織器
　小結(jié)
　習(xí)題 　　
第9章 OFDM系統(tǒng)仿真
　9.1 OFDM基本原理
　　9.1.1 串并變換
　　9.1.2 子載波調(diào)制
　　9.1.3 OFDM的IDFT/DFT實現(xiàn)
　　9.1.4 保護間隔與循環(huán)前綴
　9.2 基于OFDM的802.11a系統(tǒng)
　　9.2.1 802.11a的幀結(jié)構(gòu)
　　9.2.2 802.11a OFDM物理層編碼過程
　　9.2.3 系統(tǒng)參數(shù)
　　9.2.4 訓(xùn)練符號
　　9.2.5 Signal域
　　9.2.6 Data域的擾碼及解擾
　　9.2.7 卷積編碼器和Viterbi譯碼
　　9.2.8 交織
　　9.2.9 子載波調(diào)制與解調(diào)
　9.3 IEEE 802.11a系統(tǒng)的仿真
　小結(jié) 　
第10章 CDMA系統(tǒng)仿真
　10.1 擴頻通信基本原理
　　10.1.1 理論基礎(chǔ)
　　10.1.2 擴頻通信系統(tǒng)的分類
　　10.1.3 擴頻通信的重要參數(shù)
　10.2 擴頻碼序列
　　10.2.1 m序列
　　10.2.2 Gold序列
　10.3 直接序列擴頻通信系統(tǒng)仿真
　10.4 cdma 2000通信系統(tǒng)的仿真
　　10.4.1 擴頻速率（SR）與無線配置（RC）
　　10.4.2 cdma-000系統(tǒng)的物理層相關(guān)技術(shù)
　　10.4.3 前向基本信道簡介
　　10.4.4 cdma 2000 RC3 F-FCH的仿真
　小結(jié) 　　
第11章 多址接入?yún)f(xié)議仿真概述
　11.1 多址接入?yún)f(xié)議概述
　11.2 多址接入?yún)f(xié)議分類
　　11.2.1 非競爭（調(diào)度）多址接入?yún)f(xié)議
　　11.2.2 競爭（隨機）多址接入?yún)f(xié)議
　11.3 多址接入?yún)f(xié)議仿真模型
　　11.3.1 仿真系統(tǒng)模型
　　11.3.2 通信信道
　　11.3.3 包產(chǎn)生
　　11.3.4 碰撞
　　11.3.5 產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量
　　11.3.6 吞吐量
　　11.3.7 平均傳輸時延
　　11.3.8 協(xié)議評價指標
　11.4 ALOHA協(xié)議仿真
　11.5 時隙ALOHA協(xié)議仿真
　11.6 非持續(xù)性載波監(jiān)聽（np-CSMA）協(xié)議仿真
　小結(jié) 　　
第12章 MIMO系統(tǒng)仿真
　12.1 MIMO系統(tǒng)概述
　12.2 頻率平坦衰落MIMO信道
　12.3 空時分組碼
　　12.3.1 Alamouti空時編碼
　　12.3.2 多接收天線系統(tǒng)
　12.4 空分復(fù)用和BLAST結(jié)構(gòu)
　　12.4.1 V-BLAST結(jié)構(gòu)
　　12.4.2 V-BLAST結(jié)構(gòu)的迫零（ZF）檢測算法
　　12.4.3 V-BLAST結(jié)構(gòu)的最小均方誤差（MMSE）檢測算法
　小結(jié)
　　　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：

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