信息與通信系統(tǒng)仿真

前言

　　計算機技術的飛速發(fā)展，使得仿真技術的應用領域不斷擴大，在物理學、航空航天、電力、物流管理、教育培訓、機械制造、經(jīng)濟學和社會學等學科領域的科研和生產(chǎn)實踐中都占據(jù)了相當重要的位置。計算機仿真已經(jīng)成為工科學生必須掌握的基本理論和技術手段?！　【托畔⑴c通信類學科而言，通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)系統(tǒng)日益復雜，傳統(tǒng)的分析和設計手段都已不能滿足現(xiàn)實需要，計算機仿真技術作為一種低成本的性能評估手段，在信息與通信系統(tǒng)的科學研究、標準化、設計和運營等各個階段發(fā)揮著越來越重要的作用。有相當一部分信息與通信類專業(yè)學生在今后的工作和學習中會接觸到大量的仿真任務。另一方面，很多信息與通信理論課難以開設覆蓋全面的實驗課程，計算機仿真能夠作為一種替代手段幫助學生深入理解和鞏固其他專業(yè)理論課程中的相關知識。因此，在信息與通信類專業(yè)高年級有必要開設計算機仿真課程。這是一門實踐性很強的課程，同時也兼具理論性。通過對這門課程的學習，學生既要掌握一般的仿真理論和仿真方法，又要提高運用仿真建模方法解決實際問題的能力，為今后的工作和進一步深造打下良好的基礎。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了信息與通信系統(tǒng)仿真的基本知識，在介紹系統(tǒng)仿真一般理論和通用仿真工具的基礎上，重點討論了在matlab／simulink環(huán)境下進行信息與通信系統(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，詳細介紹了使用matlab通信工具箱和信息處理工具箱進行數(shù)字通信系統(tǒng)仿真的常用函數(shù)。本書最后給出綜合性較強的三個實例演示了通信系統(tǒng)鏈路級仿真和系統(tǒng)級（網(wǎng)絡）仿真的方法和技巧。    本書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)本科生和相關專業(yè)的研究生系統(tǒng)仿真課程的教材或參考書，還可作為通信工程專業(yè)技術人員進行仿真評估的參考資料。

書籍目錄

第1章　計算機仿真概論　　1.1　系統(tǒng)、模型與仿真　　1.2　計算機仿真的一般步驟　　1.3　計算機仿真的分類　　1.4　仿真的必要性和優(yōu)勢　　　1.4.1　仿真的必要性　　　1.4.2　仿真的優(yōu)勢　　1.5　計算機仿真的應用　　1.6　計算機仿真在信息與通信領域中的應用　　1.7　小結(jié)　　思考題與習題　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　實體　　　3.1.2　事件　　　3.1.3　活動　　　3.1.4　進程　　　3.1.5　仿真時鐘　　　3.1.6　統(tǒng)計計數(shù)器　　3.2　離散事件仿真策略　　　3.2.1　事件調(diào)度法　　　3.2.2　活動掃描法　　　3.2.3　進程交互法　　　3.2.4　三階段法　　3.3　三階段法實例　　3.4　小結(jié)　　思考題與習題　第4章　計算機仿真工具　　4.1　高級語言編程仿真　　4.2　matlab與simulink　　4.3　專業(yè)級仿真工具　　4.4　信息與通信系統(tǒng)專業(yè)級仿真工具概述　　　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)　　思考題與習題　第5章　matlab基礎　　5.1　matlab的優(yōu)勢和特點　　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　矩陣相關信息的獲取　　　5.4.4　矩陣運算　　　5.4.5　稀疏矩陣　　5.5　matlab程序設計　　　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控制流語句　　5.6　matlab程序設計技巧　　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)值計算　　　5.8.1　數(shù)據(jù)插值　　　5.8.2　曲線擬合　　　5.8.3　多項式計算　　　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符號運算　　　5.9.1　建立符號對象　　　5.9.2　符號表達式運算　　　5.9.3　符號微積分　　　5.9.4　符號方程求解　　5.10　小結(jié)　　思考題與習題　第6章　matlab信號處理　　6.1　信號處理基礎　　　6.1.1　信號的表示　　　6.1.2　信號生成　　　6.1.3　信號的基本運算　　　6.1.4　離散傅里葉變換　　　6.1.5　信號的能量和功率　　　6.1.6　多速率信號處理　　6.2　線性時不變系統(tǒng)的表示及分析　　　6.2.1　線性時不變系統(tǒng)的基本模型　　　6.2.2　卷積　　　6.2.3　線性時不變系統(tǒng)的頻域分析　　6.3　濾波器的設計、分析與實現(xiàn)　　　6.3.1　數(shù)字線性濾波器設計的基本概念　　　6.3.2　模擬濾波器和無限沖激響應（iir）數(shù)字濾波器設計　　　6.3.3　fir濾波器設計　　　6.3.4　濾波器實現(xiàn)與分析　　6.4　隨機信號分析　　　6.4.1　隨機信號序列特征參量的計算　　　6.4.2　譜分析　　6.5　小結(jié)　　思考題與習題　第7章　simulink基礎　　7.1　簡單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)仿真的多學科性特征　　　8.1.2　通信系統(tǒng)仿真的層次性特點　　8.2　蒙特卡羅仿真原理　　　8.2.1　蒙特卡羅方法求解問題的一般步驟　　　8.2.2　二進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　實例　　8.4　小結(jié)　　思考題與習題　第9章　隨機變量的產(chǎn)生　　9.1　均勻分布隨機數(shù)發(fā)生器　　　9.1.1　線性同余（linear　congruence）　　　9.1.2　復合線性同余法　　　9.1.3　其他隨機數(shù)產(chǎn)生方法　　　9.1.4　matlab中（0，1）區(qū)間上均勻分布隨機變量的產(chǎn)生　　9.2　其他分布隨機變量產(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　高斯分布隨機變量的產(chǎn)生　　　9.3.1　均勻隨機變量求和　　　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中高斯隨機變量的產(chǎn)生　　9.4　有色高斯隨機過程的產(chǎn)生　　　9.4.1　產(chǎn)生具有給定相關系數(shù)的高斯分布隨機變量　　　9.4.2　生成具有給定功率譜密度的高斯隨機過程　　9.5　隨機數(shù)發(fā)生器測試　　　9.5.1　平穩(wěn)性測試　　　9.5.2　不相關性測試　　　9.5.3　擬合度測試　　9.6　小結(jié)　　思考題與習題　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　信號處理工具箱簡介　　　10.2.2　通信工具箱簡介　　　10.2.3　信號處理模塊集簡介　　　10.2.4　通信模塊集簡介　　10.3　信源產(chǎn)生　　10.4　信源編譯碼　　　10.4.1　量化　　　10.4.2　對數(shù)壓擴　　　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實現(xiàn)　　10.10　同步　　10.11　小結(jié)　　思考題與習題　第11章　通信系統(tǒng)仿真實例　　11.1　cdma系統(tǒng)rake接收機性能仿真　　　11.1.1　cdma與rake接收機原理　　　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　隨機多址接人協(xié)議性能仿真比較　　　11.3.1　通用仿真假設　　　11.3.2　純aloha　　　11.3.3　時隙aloha　　　11.3.4　非連續(xù)性csma　　11.4　小結(jié)　　思考題與習題　參考文獻　

章節(jié)摘錄

　　臨時實體按一定規(guī)律不斷地到達（產(chǎn)生），在永久實體約束下通過系統(tǒng)，最后離開系統(tǒng)，整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出動態(tài)過程?！　∠到y(tǒng)中還有一類元素，被稱為“資源”，資源與實體具有一些類似的特征，但是在特定應用的模型中不需要單獨顯式建模。資源一般具有一定的數(shù)量，如排隊的隊列長度就是一種資源。系統(tǒng)中的元素是建模為一個實體還是一個資源是建模者要決定的一個問題，取決于仿真目的。如在無線通信系統(tǒng)仿真中，終端、基站等可能被建模為實體，功率、帶寬等被建模為資源。　　系統(tǒng)中的實體還有主動實體和被動實體之分，主動實體是那些可以主動產(chǎn)生活動的實體，如排隊系統(tǒng)中的顧客，它的到達將產(chǎn)生排隊活動或服務活動；被動實體本身不能激發(fā)活動，只能在主動成分作用下發(fā)生狀態(tài)變化?！　嶓w類似于面向?qū)ο蠼Ｖ械膶ο蟮母拍睿哂蓄愃铺卣鞯膶ο笸ǔＲ灶惖姆绞竭M行組織，每個類有不同的屬性，同一類的不同對象對應的屬性值可能不同。屬性值通常有兩個作用，第一個作用是用于進行集合劃分，具有相同屬性的一些對象有時會被組織為一個集合，另一個作用是用于控制實體的行為，這類屬性與特定值之間的關系稱為條件。

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