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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 179

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 183

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