现代通信系统建模与仿真 - 中国高校教材图书网
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书名： |
现代通信系统建模与仿真
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| ISBN： | 978-7-5606-1834-0 |
责任编辑： | |
| 作者： |
陈树新， 邓妍， 姚如贵
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥21.00
折扣价：￥19.95
折扣：0.95
节省了1.05元
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字数： |
397千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 出版日期： |
2007-06-01 |
每包册数： |
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| 国家规划教材： |
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省部级规划教材： |
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| 入选重点出版项目： |
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获奖信息： |
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| 内容简介： |
本书全面、 系统地介绍了通信系统建模与仿真的基本理论、 方法和实现技术， 重点介绍利用波形级仿真技术来评估通信系统性能的方法。 全书共分9章，内容包括绪论（主要讲述建模与仿真的基本概念）、 仿真与建模方法论、 仿真中的随机过程分析、 蒙特卡洛仿真与随机数的产生、 通信系统的建模、 通信信道及其模型、 仿真中的参数估计、 仿真中的性能指标估计以及案例研究： ＣＤＭＡ系统的性能评估。
本书的编排注意理论与实践的结合， 讲述由浅入深， 简明透彻， 概念清晰， 重点突出， 既便于教师教学，又利于学生自学。
本书可作为电子信息及通信工程类专业本科生和研究生的教材， 也可供相关专业的教学、 科研及工程技术人员阅读和参考。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
第1章 绪论 1
1.1 系统、模型与仿真 1
1.1.1 系统 1
1.1.2 模型 2
1.1.3 仿真 3
1.2 通信系统中的仿真 4
1.2.1 通信系统仿真的方法 5
1.2.2 通信系统分层仿真观点 6
1.2.3 仿真在通信系统设计中的应用 7
思考与练习 8
第2章 仿真与建模方法论 9
2.1 仿真的方法论 9
2.1.1 仿真与分析 9
2.1.2 通信仿真的方法论 10
2.2 建模的基本概念 11
2.2.1 建模的层次结构 11
2.2.2 系统建模的基本方法 12
2.2.3 虚拟系统建模 13
2.2.4 混合仿真 15
2.3 性能评估方法 15
2.4 仿真中的误差源 17
2.4.1 系统建模误差 18
2.4.2 设备建模误差 19
2.4.3 随机过程建模误差 20
2.4.4 处理误差 22
2.5 系统仿真的验证 24
2.5.1 设备模型的验证 25
2.5.2 随机过程模型的验证 26
2.5.3 系统模型的验证 27
2.6 时间连续信号的采样 27
2.6.1 采样及采样定理 27
2.6.2 时间连续信号的恢复 30
2.6.3 多速率采样 31
2.7 仿真在通信系统设计中的作用 33
2.7.1 仿真在通信系统不同设计阶段的应用 33
2.7.2 通信系统中的有效性分析 34
2.7.3 仿真技术的具体应用 35
小结 37
思考与练习 38
第3章 仿真中的随机过程分析 39
3.1 概率论基础 39
3.1.1 随机事件与概率 39
3.1.2 随机变量与概率分布 41
3.1.3 单随机变量模型 43
3.2 随机过程的基本概念 48
3.2.1 随机过程的一般表述 48
3.2.2 随机过程的统计特性 49
3.3 平稳随机过程及其特性分析 51
3.3.1 平稳随机过程及其各态历经性 51
3.3.2 平稳随机过程的特性分析 53
3.4 噪声 55
3.4.1 调制信道模型简介 55
3.4.2 噪声的分类 56
3.4.3 起伏噪声 57
3.4.4 白噪声和带限白噪声模型 59
3.4.5 量化噪声 60
3.5 随机过程的模型 66
3.5.1 随机序列 66
3.5.2 泊松过程 71
3.5.3 高斯随机过程 74
3.6 随机过程通过线性系统 76
3.6.1 基本概念 76
3.6.2 窄带随机过程 78
3.6.3 正弦波加窄带高斯噪声 80
小结 81
思考与练习 82
第4章 蒙特卡洛仿真与随机数的产生 85
4.1 蒙特卡洛仿真原理 85
4.1.1 蒙特卡洛仿真的定义 85
4.1.2 蒙特卡洛仿真的变形——准解析仿真 87
4.2 随机数的产生 88
4.2.1 均匀分布随机数的产生 88
4.2.2 由任意概率密度函数生成随机数的方法 91
4.2.3 高斯随机变量的产生 95
4.3 独立随机序列的产生 97
4.3.1 高斯白噪声序列 97
4.3.2 二进制伪随机序列 98
4.3.3 M进制伪随机序列 105
4.4 相关随机序列的产生 107
4.4.1 相关高斯标量序列 108
4.4.2 相关高斯矢量序列 110
4.4.3 相关非高斯序列 112
4.5 随机数产生器的测试 112
4.5.1 平稳性与非相关性 113
4.5.2 拟合优良度检测 115
小结 117
思考与练习 118
第5章 通信系统的建模 119
5.1 通信系统建模的方法与原则 119
5.2 信源及信源编码 120
5.2.1 信源 120
5.2.2 信源编码 122
5.3 数字基带 125
5.3.1 逻辑到逻辑的映射 125
5.3.2 逻辑到波形的映射 127
5.3.3 二进制数字基带通信系统仿真 129
5.4 信道编码 130
5.4.1 分组码 130
5.4.2 卷积码 134
5.4.3 编码通信的链路仿真 138
5.5 调制系统 138
5.5.1 模拟调制 139
5.5.2 数字调制 140
5.5.3 仿真与实现 143
5.6 解调与检测 144
5.6.1 相干解调 145
5.6.2 非相干解调 146
5.7 同步 148
5.7.1同步技术对仿真的影响 149
5.7.2载波同步恢复 151
5.7.3位同步恢复 153
5.8仿真的标校 155
5.8.1信号功率 155
5.8.2噪声功率 156
小结 157
思考与练习 158
第6章 通信信道及其模型 159
6.1 准自由空间信道 159
6.1.1 晴空大气(对流层)信道 159
6.1.2 降雨大气信道 160
6.1.3 电离层相位信道 160
6.2 衰落与多径信道 161
6.2.1 阴影衰落 162
6.2.2 多径衰落 163
6.3 多径衰落信道的结构模型 167
6.3.1 弥散多径信道模型 167
6.3.2 离散多径信道模型 170
6.3.3 抽头增益过程的生成 172
6.4 有限状态信道模型 173
6.4.1 有限状态无记忆模型 174
6.4.2 隐马尔可夫模型(HMM) 174
6.4.3 Fritchman模型 177
6.5 衰落信道中通信系统的仿真方法 178
6.5.1 波形级仿真 178
6.5.2 码元级仿真 180
6.5.3 语音编码级仿真 180
6.6 移动信道的参考模型 180
6.6.1 线路损耗模型 181
6.6.2 信道冲激响应模型 181
小结 182
思考与练习 183
第7章 仿真中的参数估计 184
7.1 参数估计的基本概念 184
7.1.1 理论背景和基本概念 184
7.1.2 估计器的性能 186
7.2 波形平均电平和平均功率估计 188
7.2.1 波形平均电平估计 188
7.2.2 波形平均功率估计 191
7.3 波形幅度概率密度和分布函数估计 193
7.3.1 经验分布 193
7.3.2 直方图 194
7.4 信号功率谱密度估计 196
7.4.1 估计器的基本形式 196
7.4.2 估计器的修正形式 198
7.4.3 估计器的期望值与方差 200
7.4.4 实现PSD的估计器 202
7.5 时延和相位估计 204
7.5.1 无噪声环境下载波相位和定时同步的估计 204
7.5.2 分组估计器 205
7.6 性能的目测指标 208
7.6.1 眼图 208
7.6.2 散布图 209
小结 209
思考与练习 210
第8章 仿真中的性能指标估计 211
8.1 信噪比估计 211
8.1.1 信噪比估计器的形式 211
8.1.2 估计器的统计特性 213
8.1.3 估计器的实现 214
8.2 数字系统性能估计的基本概念 216
8.2.1 性能描述和运行时间 216
8.2.2 理论框架 217
8.3 数字系统性能估计的MC方法 219
8.3.1 估计器形式 219
8.3.2 MC估计器的置信区间 220
8.3.3 MC估计器的均值和方差 223
8.4 尾部外推法 225
8.4.1 估计器形式 225
8.4.2 估计器的性能分析与实现 228
8.5 重要事件采样法 229
8.5.1 重要事件采样法的工作原理 229
8.5.2 偏差概率密度函数的选择 230
8.6 准解析方法 232
8.6.1 准解析方法的基本原理 232
8.6.2 用于二进制系统的QA方法 233
小结 235
思考与练习 235
第9章 案例研究： CDMA系统的性能评估 236
9.1 CDMA系统性能仿真的总体思路 236
9.2 CDMA系统介绍 238
9.2.1 CDMA系统原理及特点 238
9.2.2 频率和信道规范 239
9.2.3 CDMA上行信道 240
9.2.4 CDMA下行信道 241
9.3 上行链路仿真 242
9.3.1 上行链路的仿真模型 243
9.3.2 仿真运行 246
9.4 下行链路仿真 247
9.4.1 下行链路的仿真模型 247
9.4.2 仿真运行 249
9.5 有限状态信道特性 249
9.5.1 离散信道建模 250
9.5.2 模型分析 253
小结 254
附录 255
附录1 傅里叶变换 255
附录2 离散傅里叶变换(DFT) 256
附录3 几种通信系统仿真中常用的概率分布 258
附录4 误差函数表 259
参考文献 261
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
随着通信技术的飞速发展， 通信系统的结构和功能变得越来越复杂， 从而迫使人们在通信系统的研究与开发上投入更多的时间和精力。 为了及时、 高效、 省力地完成各类研发工作， 需要使用强大的计算机辅助分析和设计工具。 因此， 利用计算机仿真技术对通信系统进行分析和研究， 就形成了现代通信系统建模与仿真这一新兴的研究方向。 与这个研究方向相关的基本理论、 方法和实现技术是本书的论述中心。
全书共分9章， 重点介绍利用波形级仿真技术来评估通信系统性能的基本理论、 方法和实现技术。 具体章节内容安排如下：
第1章介绍了系统、 模型与仿真的基本概念， 并结合通信系统的特点， 介绍了通信系统仿真的方法、 通信系统分层仿真观点以及仿真在通信系统设计中的应用。
第2章讨论了仿真与建模方法论的有关内容， 这些内容涉及到高效、 简洁和准确地进行仿真建模的具体实施手段。 当然， 在建模与仿真的过程中， 其准确性、 复杂性和计算资源之间需要根据实际情况进行权衡。
第3章在简要介绍了概率论基础之后， 介绍了通信系统仿真过程所必需的随机过程理论， 内容包括随机信号与噪声的特征表述， 以及它们通过线性系统后的基本性能分析。
第4章在学习了蒙特卡洛仿真原理的基础上， 主要介绍了产生随机过程采样值的一些方法（这些随机序列是用于驱动MC仿真的）， 最后对所产生的输入波形， 即随机序列的质量进行了评估。
第5章对通信系统的主要模块进行了分析研究， 这些模块包括信源及信源编译码部分、 数字基带传输子系统、 信道编码部分、 调制与解调子系统、 同步子系统等， 最后介绍了仿真的标校过程。 本章通过对这些模块的研究， 能够使读者基本掌握通信系统的建模过程。
第6章介绍了几种通信信道模型的构建方法， 为研究通信系统的性能提供了保障。
第7章以通信系统仿真为背景， 介绍了信号参数估计的理论和方法， 重点分析了参数估计的精度与运行时间的关系， 为确定最佳的估计方案提供了理论依据。
第8章研究了仿真中的性能指标的估计方法， 对于模拟通信系统， 其性能指标是指信噪比； 对于数字通信系统， 其性能指标是指误码率。
第9章结合对IS95标准CDMA移动通信系统性能的评估， 从仿真方法论的角度提出问题， 并指出了具体解决问题的思路。
本书以电子信息和通信工程类学科为应用背景， 在选材上， 强调建模仿真的基本理论、 方法和实现技术， 以及对其结果的研究与分析， 尽量减小与具体仿真语言或环境的关联性， 充分提高学生提出、 研究、 分析通信问题的实际能力； 在编排上， 强调内容的提炼， 避免抽象的理论表述与复杂的数学推导， 加强必要的物理概念和应用背景的讲解； 在内容上， 力求简明扼要、 深入浅出， 着重基本概念、 基本原理和基本技术的阐述。 本书的参考学时为54学时， 当然， 讲授内容也可以根据课程设置的具体情况、 专业特点和教学要求自由取舍。
本书第1、 5、 7、 8、 9章及附录由陈树新编写， 第2、 3、 4章由邓妍编写， 第6章由姚如贵编写。 全书由陈树新规划并统稿。
在本书的编写过程中， 作者参阅了大量的国内外文献， 在此向这些文献的作者表示敬意和感谢。
由于现代通信系统建模与仿真的理论和技术的发展十分迅速， 加之作者水平有限， 因此书中难免存在错误和不足， 恳请读者批评指正。
作者联系方式E-mail: chenshuxin68@163.com
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