通信系统仿真原理与无线应用

.1.10 进一步的参考读物 16
第2章 仿真方法论 18
2.1 概述 18
2.2 方法论的各方面 19
2.2.1 将问题映射到仿真模型 19
2.2.2 单个模块的建模 24
2.2.3 随机过程建模与仿真 27
2.3 性能估计 29
2.4 小结 30
2.5 进一步的参考读物 30
2.6 习题 30
第二部分 基本概念与方法
第3章 采样与量化 33
3.1 采样 33
3.1.1 低通采样定理 33
3.1.2 低通随机信号的采样 36
3.1.3 带通采样 37
3.2 量化 39
3.3 重构与内插 43
3.3.1 理想重构 43
3.3.2 上采样与下采样 44
3.4 仿真采样频率 47
3.4.1 通用开发 48
3.4.2 数据符号的独立性 49
3.4.3 仿真采样率 51
3.5 小结 54
3.6 进一步的参考读物 54
3.7 参考文献 55
3.8 习题 55
第4章 带通信号与系统的低通仿真模型 57
4.1 带通信号的低通复包络 57
4.1.1 复包络：时域 57
4.1.2 复包络：频域 65
4.1.3 从鱔(f)推导出xd(f)与xq(f) 66
4.1.4 能量与功率 67
4.1.5 随机带通信号的正交模型 67
4.1.6 信噪比 69
4.2 线性带通系统 71
4.2.1 线性时不变系统 72
4.2.2 从h(f)推导出hd(t)和hq(t) 75
4.3 多载波信号 77
4.4 非线性与时变系统 78
4.4.1 非线性系统 79
4.4.2 时变系统 80
4.5 小结 82
4.6 进一步的参考读物 82
4.7 参考文献 82
4.8 习题 83
4.9 附录a：matlab程序qamdemo 86
4.9.1 主程序 86
4.9.2 支撑子程序 86
4.10 附录b：输入输出关系的证明 87
第5章 滤波器模型与仿真方法 89
5.1 概述 89
5.2 iir与fir滤波器 91
5.2.1 iir 滤波器 91
5.2.2 fir 滤波器 92
5.2.3 综合与仿真 92
5.3 iir与fir滤波器的实现 92
5.3.1 直接ii型与转置直接ii型的实现 92
5.3.2 fir滤波器的实现 96
5.4 iir滤波器：综合方法与滤波器特性 97
5.4.1 冲激不变滤波器 97
5.4.2 阶跃不变滤波器 97
5.4.3 双线性z变换滤波器 98
5.4.4 iir数字滤波器的计算机辅助设计 104
5.4.5 iir滤波器的误差源 104
5.5 fir滤波器：综合技术与滤波器特性 105
5.5.1 根据幅度响应进行的设计 107
5.5.2 根据冲激响应进行的设计 111
5.5.3 fir滤波器仿真模型的实现 114
5.5.4 fir数字滤波器的计算机辅助设计 116
5.5.5 对fir设计的评论 118
5.6 小结 118
5.7 进一步的参考读物 120
5.8 参考文献 120
5.9 习题 120
5.10 附录a：升余弦脉冲例子 121
5.10.1 主程序: c5_rcosdemo.m 121
5.10.2 函数文件c5_rcos.m 122
5.11 附录b：平方根升余弦脉冲例子 122
5.11.1 主程序：c5_sqrcdemo.m 122
5.11.2 函数文件c5_sqrc.m 122
5.12 附录c：例5-11的matlab源代码与数据 123
5.12.1 c5_firfilterexample.m 124
5.12.2 fir_filter_amp_delay.m 125
5.12.3 shift_ifft.m 127
5.12.4 log_psd.m 127
第6章 案例研究: 锁相环与微分方程方法 128
6.1 基本锁相环概念 128
6.1.1 锁相环模型 129
6.1.2 非线性相位模型 130
6.1.3 具有复输入的非线性模型 132
6.1.4 线性模型与环传递函数 132
6.2 一阶环与二阶环 133
6.2.1 一阶锁相环 133
6.2.2 二阶锁相环 135
6.3 案例研究: 仿真锁相环 136
6.3.1 仿真结构 136
6.3.2 仿真 137
6.3.3 仿真结果 139
6.3.4 仿真的误差源 140
6.4 用仿真来求解微分方程 141
6.4.1 仿真示意图 142
6.4.2 再论锁相环 143
6.5 小结 146
6.6 进一步的参考读物 147
6.7 参考文献 147
6.8 习题 147
6.9 附录a：pll仿真程序 149
6.10 附录b：pll仿真实例的预处理 150
6.11 附录c：pll后处理 151
6.11.1 主程序 151
6.11.2 支撑子程序 152
6.12 附录d: 例6-3的matlab源代码 153
第7章 随机信号的产生与处理 154
7.1 平稳与遍历性过程 155
7.2 均匀随机数发生器 157
7.2.1 线性同余 157
7.2.2 随机数发生器的测试 160
7.2.3 最低标准 162
7.2.4 matlab实现 164
7.2.5 种子数与种子向量 164
7.3 将均匀分布随机变量映射成任意pdf 164
7.3.1 逆变换法 165
7.3.2 直方图法 168
7.3.3 舍弃法 169
7.4 产生不相关的高斯随机变量 172
7.4.1 均匀变量求和法 172
7.4.2 瑞利随机变量到高斯随机变量的映射 174
7.4.3 极坐标法 176
7.4.4 matlab实现 177
7.5 产生相关的高斯随机变量 177
7.5.1 确定给定的相关系数 177
7.5.2 确定任意的功率谱密度或自相关函数 178
7.6 同时确定pdf和psd 180
7.7 pn序列发生器 182
7.8 信号处理 185
7.8.1 输入-输出均值 186
7.8.2 输入-输出互相关 186
7.8.3 输出自相关函数 186
7.8.4 输入-输出方差 187
7.9 小结 187
7.10 进一步的参考读物 188
7.11 参考文献 188
7.12 习题 189
7.13 附录a：例7-11的matlab代码 191
7.13.1 主程序 191
7.13.2 支撑子程序 191
第8章 后处理 194
8.1 基本图形方法 194
8.1.1 系统实例—p/4 dqpsk传输 194
8.1.2 波形、眼图和散点图 196
8.2 估计 199
8.2.1 直方图 199
8.2.2 功率谱密度估计 201
8.2.3 增益、延迟和信噪比 206
8.3 编码 210
8.3.1 分组编码的分析方法 210
8.3.2 卷积码的分析方法 213
8.4 小结 214
8.5 进一步的参考读物 215
8.6 参考文献 215
8.7 习题 216
8.8 附录a：例8-1的matlab代码 218
8.8.1 主程序 218
8.8.2 支撑子程序 219
第9章 蒙特卡罗方法导论 221
9.1 基本概念 221
9.1.1 相对频率 221
9.1.2 无偏和一致估计器 222
9.1.3 蒙特卡罗估计 222
9.1.4 p的估计 224
9.2 在通信系统中的应用—awgn信道 226
9.2.1 二项式分布 226
9.2.2 两个简单的蒙特卡罗仿真 228
9.3 蒙特卡罗积分 234
9.3.1 基本概念 235
9.3.2 收敛性 236
9.3.3 置信区间 237
9.4 小结 239
9.5 进一步的参考读物 239
9.6 参考文献 240
9.7 习题 240
第10章 通信系统的蒙特卡罗仿真 242
10.1 两个蒙特卡罗实例 242
10.2 半解析方法 251
10.2.1 基本考虑 252
10.2.2 等效噪声源 254
10.2.3 psk系统误比特率的半解析估计方法 255
10.2.4 qpsk系统误比特率的半解析估计方法 256
10.2.5 数据序列的选择 258
10.3 小结 259
10.4 参考文献 260
10.5 习题 260
10.6 附录a：例10-1的仿真代码 260
10.6.1 主程序 260
10.6.2 支撑子程序 262
10.7 附录b：例10-2的仿真代码 262
10.7.1 主程序 262
10.7.2 支撑子程序 265
10.7.3 vxcorr.m 265
10.8 附录c：例10-3的仿真代码 266
10.8.1 主程序 266
10.8.2 支撑子程序 267
10.9 附录d: 例10-4的仿真代码 267
10.9.1 主程序 267
10.9.2 支撑子程序 269
第11章 无线系统仿真的方法论 271
11.1 系统级简化与采样率考虑 272
11.2 整体方法论 273
11.2.1 系统模拟部分仿真的方法论 276
11.2.2 系统模拟部分仿真方法论的小结 284
11.2.3 编码后ber的估计 284
11.2.4 语音质量指标的估计 284
11.2.5 整体方法论小结 285
11.3 小结 285
11.4 进一步的参考读物 285
11.5 参考文献 286
11.6 习题 286
第三部分 高级建模与仿真方法
第12章 非线性系统的建模与仿真 289
12.1 概述 289
12.1.1 非线性器的类型与模型 289
12.1.2 非线性器仿真要考虑的因素 291
12.2 无记忆非线性器的建模与仿真 291
12.2.1 基带非线性器 292
12.2.2 带通非线性器—带状带通模型 293
12.2.3 低通复包络 (am-am和am-pm)模型 294
12.2.4 复包络模型的仿真 299
12.2.5 多载波形式 299
12.3 有记忆非线性器的建模与仿真 304
12.3.1 基于扫频测量的经验模型 305
12.3.2 其他模型 306
12.4 非线性微分方程的求解方法 308
12.4.1 非线性微分方程的状态向量形式 308
12.4.2 线性微分方程的递归解法—标量形式 310
12.4.3 多步法的一般形式 313
12.4.4 数值积分法的精度与稳定性 313
12.4.5 求解高阶非线性微分方程—向量形式 314
12.5 锁相环的例子 315
12.6 小结 316
12.7 进一步的参考读物 316
12.8 参考文献 317
12.9 习题 318
12.10 附录a：saleh 模型 319
12.11 附录b：例12-2 的matlab代码 319
12.11.1 主程序 319
12.11.2 支撑子程序 320
第13章 时变系统的建模与仿真 321
13.1 概述 321
13.1.1 时变系统的实例 321
13.1.2 建模与仿真方法 322
13.2 线性时变系统的模型 322
13.2.1 线性时变系统的时域描述 323
13.2.2 线性时变系统的频域描述 324
13.2.3 线性时变系统的特性 326
13.3 随机过程模型 330
13.4 线性时变系统的仿真模型 332
13.5 matlab例子 335
13.5.1 matlab例1 335
13.5.2 matlab例2 337
13.6 小结 338
13.7 进一步的参考读物 338
13.8 参考文献 338
13.9 习题 338
13.10 附录a：例1的matlab代码 339
13.10.1 主程序 339
13.10.2 支撑子程序 340
13.11 附录b：例2的matlab代码 340
13.11.1 主程序 340
13.11.2 支撑子程序 341
13.11.3 mpsk_pulses.m 341
第14章 波形信道的建模与仿真 343
14.1 概述 343
14.1.1 通信信道模型 343
14.1.2 通信信道仿真 344
14.1.3 离散信道模型 344
14.1.4 通信系统性能仿真方法论 345
14.1.5 本章提纲 345
14.2 有线与导波信道 345
14.3 无线信道 346
14.3.1 对流层信道 347
14.3.2 降雨对无线信道的影响 347
14.4 多径衰落信道 348
14.4.1 概述 348
14.4.2 多径衰落信道的例子 348
14.4.3 离散与散射多径 353
14.5 多径衰落信道建模 353
14.6 随机过程模型 354
14.6.1 信道响应中的时变模型 356
14.6.2 重要参数 357
14.7 仿真方法论 358
14.7.1 散射多径衰落信道的仿真 358
14.7.2 离散多径衰落信道的仿真 362
14.7.3 离散多径衰落信道模型的例子 367
14.7.4 室内无线信道模型 371
14.8 小结 371
14.9 进一步的参考读物 372
14.10 参考文献 372
14.11 习题 374
14.12 附录a：例14-1的matlab代码 374
14.12.1 主程序 374
14.12.2 支撑子程序 376
14.13 附录b：例14-2的matlab代码 376
14.13.1 主程序 376
14.13.2 支撑子程序 378
第15章 离散信道模型 379
15.1 概述 379
15.2 离散无记忆信道模型 381
15.3 离散记忆信道的马尔可夫模型 382
15.3.1 两状态模型 383
15.3.2 n状态马尔可夫模型 388
15.3.3 一阶马尔可夫过程 388
15.3.4 平稳性 389
15.3.5 马尔可夫模型仿真 389
15.4 示例hmms-gilbert模型和fritchman模型 391
15.5 马尔可夫模型的参数估计 393
15.5.1 比例缩放 398
15.5.2 收敛和终止准则 399
15.5.3 块等效马尔可夫模型 399
15.6 两个例子 401
15.7 小结 405
15.8 进一步的参考读物 406
15.9 参考文献 406
15.10 习题 407
15.11 附录a：差错向量的产生 409
15.11.1 程序：c15_errvector.m 409
15.11.2 程序：c15_hmmtest.m 409
15.12 附录b：baum-welch算法 410
15.13 附录c：半隐式马尔可夫模型 412
15.14 附录d：游程码的产生 415
15.15 附录e：无差错分布的确定 415
15.15.1 c15_intervals1.m 416
15.15.2 c15_intervals2.m 416
第16章 高效仿真技术 417
16.1 尾外推法 417
16.2 pdf估计器 419
16.3 重要性采样 421
16.3.1 椭圆的面积 421
16.3.2 对pdf的敏感性 427
16.3.3 最后一笔 428
16.3.4 通信问题 429
16.3.5 常规与改进的重要性采样 430
16.4 小结 431
16.5 进一步的参考读物 431
16.6 参考文献 432
16.7 习题 432
16.8 附录a: 例16-3的matlab代码 433
16.8.1 主程序 433
16.8.2 支撑子程序 437
第17章 案例研究：蜂窝无线通信系统的仿真 438
17.1 概述 438
17.2 蜂窝无线系统 439
17.2.1 系统级描述 439
17.2.2 蜂窝通信系统的建模 441
17.3 仿真方法论 448
17.3.1 仿真 448
17.3.2 仿真结果的处理 457
17.4 小结 461
17.5 进一步的参考读物 461
17.6 参考文献 461
17.7 习题 462
17.8 附录a：产生爱尔兰b图的程序 463
17.9 附录b：仿真代码的初始化 464
17.10 附录c：同频干扰建模 465
17.10.1 wilkinson方法 466
17.10.2 schwartz与yeh方法 467
17.11 附录d：wilkinson方法的matlab代码 467
第18章 两个仿真实例 468
18.1 码分多址系统 468
18.1.1 系统 468
18.1.2 仿真程序 471
18.1.3 实例仿真 473
18.1.4 马尔可夫模型的开发 475
18.2 包含非线性卫星转发器的fdm系统 478
18.2.1 系统描述和仿真目标 478
18.2.2 整体仿真模型 480
18.2.3 上行链路fdm信号的产生 481
18.2.4 卫星转发器模型 482
18.2.5 接收机模型与半解析ber估计器 482
18.2.6 仿真结果 483
18.2.7 小结 485
18.3 参考文献 485
18.4 附录a: cdma例子的matlab代码 486
18.4.1 主程序 486
18.4.2 支撑子程序 489
18.5 附录b: cdma应用的预处理 490
18.5.1 验证运行 490
18.5.2 阐明莱斯k因子影响的研究 490
18.6 附录c：matlab函数c18_ errvector.m 491
18.7 附录d：卫星fdm例子的matlab代码 492
18.7.1 主程序 492
18.7.2 支撑子程序 495