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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