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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

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