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基本信息

书名:现代通信系统建模与仿真

：21.00元

售价：14.7元,便宜6.3元,折扣70

作者:陈树新,邓妍,姚如贵

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2007-07-01

ISBN：9787560618340

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.422kg

编辑推荐

内容提要

本书全面、系统地介绍了通信系统建模与仿真的基本理论、方法和实现技术，重点介绍利用波形级仿真技术来评估通信系统性能的方法。全书共分9章，内容包括绪论（主要讲述建模与仿真的基本概念）、仿真与建模方法论、仿真中的*过程分析、蒙特卡洛仿真与*数的产生、通信系统的建模、通信信道及其模型、仿真中的参数估计、仿真中的性能指标估计以及案例研究：CDMA系统的性能评估。
本书的编排注意理论与实践的结合，讲述由浅入深，简明透彻，概念清晰，重点突出，既便于教师教学，又利于学生自学。
本书可作为电子信息及通信工程类专业本科生和研究生的教材，也可供相关专业的教学、科研及工程技术人员阅读和参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

《现代通信系统建模与仿真》 图书简介 在信息时代飞速发展的浪潮下，通信系统的复杂性与日俱增。从最初的模拟信号传递，到如今速率高达Tbps的5G乃至6G通信，再到万物互联的物联网，通信系统已经渗透到我们生活的方方面面，并以前所未有的速度推动着社会进步。为了应对日益增长的通信需求，设计、优化并验证这些复杂的系统，就显得尤为重要。传统的理论推导和样机搭建往往耗时耗力，且难以覆盖所有可能的工作场景和极端条件。《现代通信系统建模与仿真》应运而生，它以严谨的科学态度和前沿的技术视角，为读者提供了一套强大的工具和方法论，用以深入理解、设计和评估现代通信系统的性能。 本书并非一本枯燥的理论教科书，而是一本实践导向的指南。它深刻理解了当前通信工程领域所面临的挑战，并将目光聚焦于如何通过精密的建模和高效的仿真来解决这些挑战。本书的核心在于，它将抽象的通信理论转化为可执行的计算模型，再通过强大的仿真平台将这些模型进行规模化、系统化的验证。这意味着读者将不再局限于纸上谈兵，而是能够亲手“构建”一个虚拟的通信世界，并对其进行细致的观察和分析。 本书内容概览： 本书内容紧密围绕“建模”与“仿真”这两个核心概念展开，并融入了大量现代通信领域的前沿技术和实际应用。 第一部分：通信系统建模基础 在深入复杂的通信系统之前，本书首先为读者构建了坚实的建模基础。 通信理论回顾与现代化视角： 本部分将对信息论、编码理论、调制解调等经典通信理论进行系统性的梳理。但不同于传统教材，本书会从现代通信系统的角度出发，强调这些理论在当前高频谱效率、高比特率、低时延要求下的演进和应用。例如，在信息论部分，会着重讲解信道容量在高斯白噪声以外的复杂信道模型下的计算，以及信道编码在对抗多径衰落、干扰等实际信道特性时的作用。 数学建模在通信系统中的地位： 本章将详细阐述数学工具（如概率论、随机过程、傅里叶分析、线性代数等）如何成为通信系统建模的基石。本书会展示如何将实际的通信场景（如信号传播、噪声干扰、数据丢失）抽象成数学模型，从而为后续的仿真分析奠定基础。例如，会详细介绍如何使用高斯过程来描述信道噪声，如何用马尔可夫链来建模用户行为或设备状态，如何利用贝叶斯定理来处理信息不确定性等。 仿真软件与平台概述： 本部分将对当前业界主流的通信系统仿真软件进行介绍，包括但不限于MATLAB/Simulink、Python（配合NumPy, SciPy, Matplotlib等库）、GNU Radio等。本书会分析这些软件的优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。重点会放在如何利用这些工具搭建仿真环境，以及如何进行高效的编程和脚本编写，以实现可重复、可扩展的仿真实验。 第二部分：现代通信系统关键模块建模 本部分是本书的核心，将详细剖析构成现代通信系统的各个关键模块，并给出具体的建模方法。 信源与信宿建模： 深入探讨不同类型的数据源（如语音、视频、文本、传感器数据）的统计特性和生成模型。将重点关注如何对高斯信源、泊松信源、熵编码后的信源进行准确建模，以及如何模拟其统计分布和时序特性。对于信宿，将讨论如何模拟数据的接收、解码和应用层处理过程。 信道模型： 这是通信系统建模中至关重要的一环。本书将涵盖多种典型的信道模型，从基础的加性高斯白噪声（AWGN）信道，到更复杂的衰落信道（如瑞利衰落、莱斯衰落、Nakagami衰落），以及具有记忆性的信道（如移动信道、多径信道）。本书会详细介绍如何利用统计学原理生成这些信道模型，并讨论如何模拟其时变特性和频率选择性特性。同时，还会引入一些新兴的信道模型，例如针对毫米波通信、太赫兹通信的复杂传播环境模型，以及考虑了非线性效应的信道模型。 调制与解调技术建模： 详细介绍各类现代调制技术的原理，包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）、正交幅度调制（QAM）、移相键控（PSK）、频率键控（FSK）等。更重要的是，本书将重点讲解如何将这些调制技术转化为数字信号处理算法，并构建相应的仿真模型，包括载波同步、定时同步、盲均衡等关键技术。对于解调，将深入分析最佳接收机、硬判决与软判决解码等。 编码与解码技术建模： 涵盖从传统的线性分组码（如Hamming码）、卷积码，到现代先进的信道编码技术，如Turbo码、LDPC码、Polar码等。本书将详细解析这些编码的编码器和译码器的算法原理，并指导读者如何将其实现为仿真模型。重点会放在如何通过编码提升系统的抗噪声和抗衰落能力，以及不同编码在不同信道条件下的性能表现。 多址接入技术建模： 随着用户数量的爆炸式增长，多址接入技术成为通信系统容量的关键。本书将深入研究时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）等传统技术，并着重分析其在现代通信系统中的演进，如正交频分多址（OFDM）和其变种（如OFDMA），以及基于时域/频域/码域的随机接入技术（如ALOHA及其变种）。将详细讲解如何对这些技术进行建模，并评估其在用户接入、资源分配和干扰抑制方面的性能。 MIMO（多输入多输出）系统建模： MIMO技术是提升系统容量和可靠性的关键技术之一。本书将从理论基础出发，介绍MIMO系统的信道模型（如独立同分布衰落信道、空间相关信道）、预编码与波束成形技术、空间复用、分集技术以及混合预编码等。将详细指导读者如何构建MIMO系统的仿真模型，并分析其在不同天线配置和信道环境下的性能。 网络层与传输层建模（基础）： 尽管本书主要关注物理层和MAC层，但为了理解端到端的通信，也会对网络层和传输层的基本概念进行介绍。例如，如何模拟分组交换网络中的路由选择，如何建模TCP/IP协议栈中的拥塞控制和流量控制机制。这部分将侧重于建模的简化和仿真中的应用，以支持对端到端延迟、吞吐量等性能指标的分析。 第三部分：通信系统仿真技术与应用 在掌握了关键模块的建模方法后，本书将转向仿真技术的具体应用。 仿真实验设计与流程： 本章将指导读者如何科学地设计仿真实验，包括确定仿真目标、选择仿真参数、设置仿真场景、生成测试数据等。将强调仿真实验的可重复性、鲁棒性和有效性。 性能指标分析与评估： 详细介绍在通信系统中常用的性能评估指标，如误比特率（BER）、误符号率（SER）、信噪比（SNR）、信道容量、吞吐量、延迟、抖动、功耗等，并讲解如何在仿真环境中准确地计算和统计这些指标。 仿真结果的可视化与解读： 强大的可视化工具能够帮助读者直观地理解仿真结果。本书将介绍如何利用图表、动画等方式来展示信号波形、星座图、频谱图、误码率曲线、性能增益对比图等，并指导读者如何从这些可视化结果中提取有价值的结论。 现代通信系统典型场景仿真： 本部分将结合前几部分所学的建模知识，对一些典型的现代通信系统进行仿真应用。例如： 5G/6G通信系统关键技术仿真： 针对5G/6G中的新型波形（如CP-OFDM, DFT-s-OFDM）、大规模MIMO、毫米波通信、超密集组网（UDN）、赋形超表面（RIS）等技术，进行系统的建模与仿真。 物联网（IoT）通信系统仿真： 针对低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa, NB-IoT, Sigfox）进行建模，关注其低功耗、长距离、低速率的特性，以及在海量连接场景下的性能。 无线传感器网络（WSN）仿真： 建模传感器节点的部署、数据采集、路由选择、能量消耗等，分析网络的覆盖范围、数据可靠性、寿命等。 卫星通信系统建模与仿真： 考虑卫星轨道、信号传播损耗、多普勒效应等，对卫星通信链路进行建模仿真。 先进仿真技术探讨： 展望未来，本书将对一些新兴的仿真技术进行介绍，例如： 基于机器学习的通信系统建模与仿真： 探讨如何利用机器学习算法来替代部分复杂的信道建模或信号处理算法，以提高仿真效率。 硬件在环（HiL）仿真： 介绍如何将实际的硬件设备集成到仿真环境中，以进行更贴近实际的测试。 分布式仿真与协同仿真： 探讨如何利用多台计算机协同完成大规模通信网络的仿真。 本书特色： 《现代通信系统建模与仿真》在内容编排和讲解方式上，力求做到以下几点： 理论与实践深度结合： 每一项建模方法都将附带具体的仿真代码示例，并给出清晰的仿真流程说明。读者可以通过动手实践，加深对理论知识的理解。 循序渐进，由浅入深： 从基础概念到复杂系统，内容组织清晰，逻辑性强，适合不同层次的读者。 关注前沿技术： 紧跟通信领域的发展步伐，覆盖了5G/6G、物联网等前沿技术，为读者提供最新的知识和技术洞察。 工程应用导向： 强调仿真结果的实际意义，帮助读者将仿真分析转化为解决实际工程问题的能力。 丰富的图表与案例： 大量精心设计的图表和仿真案例，直观地展示了通信系统的运行机制和性能特点。 目标读者： 本书适合以下读者群体： 通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的本科生和研究生： 作为学习现代通信系统理论和仿真技术的辅助教材。 通信行业的研发工程师和技术人员： 能够快速掌握现代通信系统的建模和仿真方法，提升工作效率和技术能力。 对通信系统感兴趣的业余爱好者： 提供了深入了解通信系统运作机制的途径。 从事相关领域研究的科研人员： 为其提供理论分析和实验验证的工具和方法。 通过学习《现代通信系统建模与仿真》，读者将能够建立起一套完整而系统的通信系统分析和设计能力，能够有效地利用仿真工具来探索通信技术的无限可能，为构建更智能、更高效的未来通信世界贡献力量。这是一本集理论深度、实践广度和前沿视野于一体的宝贵参考书籍，将是您在通信领域探索之旅中的得力助手。