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第1章 绪论1

1.1系统与模型1

1.1.1系统1

1.1.2模型2

1.2仿真4

1.2.1定义4

1.2.2相似理论5

1.2.3仿真的分类6

1.3通信系统中的仿真理念7

1.3.1通信系统估计中的计算机辅助技术8

1.3.2通信系统分层的仿真观点9

1.4仿真在通信系统设计中的作用10

1.4.1仿真在通信系统不同设计阶段的应用10

1.4.2通信系统中的有效性分析11

1.4.3仿真技术的具体应用12

思考与练习14

第2章 仿真与建模方法论15

2.1仿真的方法论15

2.1.1仿真理论和方法概述15

2.1.2通信仿真的方法论16

2.2建模的基本概念18

2.2.1建模的层次结构18

2.2.2系统建模的基本方法20

2.2.3虚拟系统建模21

2.2.4混合建模22

2.3性能评估方法23

2.3.1精度分析23

2.3.2方法改进24

2.4仿真中的误差源25

2.4.1系统建模误差26

2.4.2设备建模误差27

2.4.3随机过程建模误差28

2.4.4处理误差30

2.5系统仿真的验证33

2.5.1设备模型的验证33

2.5.2随机过程模型的验证34

2.5.3系统模型的验证35

2.6时间连续信号的采样36

2.6.1采样及采样定理36

2.6.2时间连续信号的恢复38

2.6.3多速率采样40

2.7小结41

思考与练习42

仿真实验43

第3章 仿真中的随机过程分析44

3.1概率论基础44

3.1.1随机事件与概率44

3.1.2随机变量与概率分布46

3.1.3单随机变量模型48

3.2随机过程的基本概念53

3.2.1随机过程的一般表述53

3.2.2随机过程的统计特性54

3.3平稳随机过程及其特性分析56

3.3.1平稳随机过程及其各态历经性56

3.3.2平稳随机过程的特性分析58

3.4调制信道60

3.4.1信道模型60

3.4.2恒参信道分析61

3.4.3变参信道分析63

3.5噪声66

3.5.1噪声的分类66

3.5.2起伏噪声67

3.5.3白噪声和带限白噪声模型68

3.5.4量化噪声69

3.6随机过程的模型75

3.6.1随机序列75

3.6.2泊松过程79

3.6.3高斯随机过程82

3.7随机过程通过线性系统84

3.7.1基本概念84

3.7.2窄带随机过程86

3.7.3正弦波加窄带高斯噪声87

3.8小结89

思考与练习90

仿真实验91

第4章 蒙特卡罗仿真与随机数产生93

4.1蒙特卡罗仿真原理93

4.1.1蒙特卡罗仿真的定义93

4.1.2 MC方法在通信中的应用94

4.2准解析MC仿真96

4.2.1问题提出96

4.2.2基本原理96

4.2.3二进制通信系统的QA方法98

4.3随机数产生99

4.3.1均匀分布随机数的产生100

4.3.2由任意概率密度函数生成随机数的方法102

4.3.3高斯随机变量的产生107

4.4独立随机序列的产生109

4.4.1高斯白噪声序列109

4.4.2二进制伪随机序列110

4.4.3 M进制伪随机序列117

4.5相关随机序列的产生119

4.5.1相关高斯标量序列120

4.5.2相关高斯矢量序列124

4.5.3相关非高斯序列125

4.6随机数发生器的测试126

4.6.1平稳性与非相关性127

4.6.2拟合优良度检测129

4.7小结131

思考与练习132

仿真实验132

第5章 通信系统建模134

5.1通信系统建模的方法与原则134

5.2信源135

5.2.1模拟信源136

5.2.2数字信源138

5.3信源编译码139

5.3.1模拟信源编译码139

5.3.2数字信源的编码140

5.4数字基带142

5.4.1逻辑到逻辑的映射143

5.4.2逻辑到波形的映射145

5.4.3二进制数字基带通信系统仿真147

5.5信道编码148

5.5.1分组码149

5.5.2卷积码153

5.5.3编码通信的链路仿真157

5.6调制系统160

5.6.1模拟调制161

5.6.2数字调制163

5.6.3仿真与实现167

5.7解调与检测168

5.7.1相干解调169

5.7.2非相干解调170

5.8同步173

5.8.1同步技术对仿真的影响174

5.8.2载波同步恢复176

5.8.3位同步恢复179

5.9仿真的标校180

5.9.1信号功率181

5.9.2噪声功率182

5.10小结183

思考与练习183

仿真实验184

第6章 通信信道及其模型185

6.1准自由空间信道185

6.1.1晴空大气（对流层）信道186

6.1.2雨衰信道187

6.1.3电离层相位信道188

6.2衰落与多径信道189

6.2.1阴影衰落190

6.2.2多径衰落191

6.2.3 WSSUS模型的特性分析194

6.2.4衰落信道的冲击响应196

6.3多径衰落信道的结构模型197

6.3.1弥散多径信道模型197

6.3.2离散多径信道模型200

6.3.3抽头增益过程的生成202

6.3.4 HAPS多径信道模型203

6.4有限状态信道模型204

6.4.1定义和特点205

6.4.2有限状态无记忆模型205

6.4.3有限状态有记忆模型：隐马尔可夫模型206

6.4.4 Fritchman模型209

6.5衰落信道中通信系统的仿真方法210

6.5.1波形级仿真210

6.5.2码元级仿真212

6.5.3语音编码仿真212

6.6移动信道的参考模型212

6.6.1线路损耗模型213

6.6.2信道冲激响应模型213

6.7 Simulink中的信道模块215

6.7.1加性高斯白噪声信道215

6.7.2二进制对称信道216

6.7.3多径瑞利衰落信道216

6.7.4多径莱斯衰落信道218

6.7.5射频损耗218

6.8小结220

思考与练习220

仿真实验221

实验案例：Ka频段临近空间通信信道建模222

第7章 仿真中的参数估计226

7.1参数估计的基本概念226

7.1.1理论背景和基本概念226

7.1.2估计器的性能228

7.2波形平均电平和功率估计231

7.2.1波形平均电平估计231

7.2.2波形平均功率估计234

7.3波形幅度概率密度和分布函数估计236

7.3.1经验分布236

7.3.2直方图237

7.4信号功率谱密度的估计239

7.4.1估计器的基本形式239

7.4.2估计器的修正形式241

7.4.3估计器的期望值与方差244

7.4.4实现PSD的估计器245

7.5时延和相位估计247

7.5.1无噪声环境下载波相位和定时同步的估计248

7.5.2分组估计器249

7.6性能的目测指标252

7.6.1眼图252

7.6.2散布图253

7.7小结254

思考与练习255

仿真实验255

第8章 仿真中的性能指标估计256

8.1信噪比估计256

8.1.1信噪比估计器的形式256

8.1.2估计器的统计特性258

8.1.3估计器的实现259

8.2数字系统的性能估计261

8.2.1理论框架261

8.2.2 MC估计器的形式263

8.3 MC估计器的性能指标265

8.3.1 MC估计器的置信区间265

8.3.2 MC估计器的均值和方差268

8.4尾部外推法270

8.4.1估计器的形式270

8.4.2估计器的性能分析与实现272

8.5重要事件采样法274

8.5.1重要事件采样法的工作原理274

8.5.2偏差概率密度函数的选择275

8.6小结277

思考与练习277

仿真实验278

第9章 案例研究：码分多址数字蜂窝移动通信系统279

9.1移动通信发展概述279

9.1.1第一代模拟蜂窝移动通信系统279

9.1.2第二代数字蜂窝移动通信系统280

9.1.3第三代数字蜂窝移动通信系统281

9.1.4第四代数字移动通信系统282

9.2系统性能仿真的总体思路283

9.2.1仿真总体设计283

9.2.2波形级和码元级仿真284

9.3 CDMA数字蜂窝系统介绍285

9.3.1原理和特点285

9.3.2频率和信道规范286

9.3.3上行信道288

9.3.4下行信道289

9.4上行链路仿真290

9.4.1上行链路的仿真模型290

9.4.2仿真运行293

9.5下行链路仿真294

9.5.1下行链路的仿真模型294

9.5.2仿真运行296

9.6有限状态信道特性297

9.6.1离散信道建模297

9.6.2模型分析300

9.7小结301

附录A傅里叶变换302

附录B离散傅里叶变换304

附录C几种通信系统仿真中常用的概率分布306

附录D误差函数表307

参考文献308