通信系统仿真实验 9787118100389 杨育红 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：通信系统仿真实验

定价：28.00元

作者：杨育红

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-07-01

ISBN：9787118100389

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《通信系统仿真实验》以某通信系统实践教学平台为基础，向读者介绍simulink系统软件的使用，通过大量系统仿真实例程序详细地阐述了Sumulink的基本原理及其使用方法。
　　《通信系统仿真实验》主要介绍了卫星通信系统的基本概念、系统仿真的概念、Sumulink软件的使用概要、部分通信仿真模块参数说明、典型卫星通信链路仿真的设计与实现等内容，并在附录中给出了结合《通信系统仿真实验》内容设计的实验，相关的实验代码可登录相关网站进行下载以供参考。
　　《通信系统仿真实验》适合于通信工程、电子信息工程专业高年级的本科生、研究生学习使用，也可供相关工程技术人员参考。

目录

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章 通信系统概述
1.1 通信系统的基本概念
1.2 卫星通信系统概述
1.2.1 卫星通信系统的组成及网络形式
1.2.2 卫星通信系统工作频段
1.2.3 卫星通信体制概述
1.3 典型卫星通信系统概述
1.3.1 单路单载波话音数据传输系统
1.3.2 中等数据速率传输系统
1.3.3 卫星DVB-S系统

第2章 系统仿真平台
2.1 系统仿真概念与流程
2.1.1 通信系统仿真的概念
2.1.2 通信系统仿真的流程
2.2 Simulink工具应用
2.2.1 Simulink简介
2.2.2 Simulink编程语言——S函数
2.2.3 Simulink子系统的创建
2.2.4 Callback子程序的使用
2.3 VC 控制调度的实现
2.3.1 Matlab引擎的使用
2.3.2 基于组件的窗口嵌入方法
2.3.3 应用实例

第3章 系统功能模块设计与实现
3.1 通信系统仿真模块
3.1.1 信源模块
3.1.2 信源编码／解码模块
3.1.3 信道编码／译码模块
3.1.4 调制／解调模块
3.1.5 多路复用／分接模块
3.1.6 射频模块
3.1.7 信道模块
3.1.8 滤波模块
3.1.9 信号观测模块
3.1.10 测量模块
3.1.11 BER分析工具
3.2 通信系统模块功能分析验证
3.2.1 PCM编码／解码模块的验证及分析
3.2.2 DM编码／解码模块的验证及分析
3.2.3 DPCM编码／解码模块的验证及分析
3.2.4 汉明码编码／译码模块的验证及分析
3.2.5 BCH编码／译码模块的验证及分析
3.2.6 RS编码／译码模块的验证及分析
3.2.7 卷积码编码／译码模块的验证及分析
3.2.8 MFSK调制／解码模块的验证及分析
3.2.9 MPSK调制／解码模块的验证及分析
3.2.10 QAM调制／解码模块的验证及分析

第4章 典型卫星通信链路仿真的设计与实现
4.1 单路单载波话音数据传输系统
4.1.1 链路仿真建模
4.1.2 链路实现及验证
4.2 中等数据速率传输系统
4.2.1 链路仿真建模
4.2.2 链路实现及验证
4.3 DVB-S卫星广播链路
4.3.1 链路仿真建模
4.3.2 链路实现及验证

附录1 调制与编码权衡研究报告
附录2 ITU标准SCPC通信系统体制研究报告
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《通信系统仿真与设计实践》 内容概要： 本书是一本面向通信工程、电子信息工程等相关专业的实践性教材，旨在通过理论与实践相结合的方式，引导读者深入理解通信系统的基本原理，掌握现代通信系统仿真的核心技术，并能够运用仿真工具进行通信系统的设计与优化。本书以清晰的脉络、丰富的案例和详实的步骤，将抽象的通信理论具象化，使读者能够直观地感受到通信信号的产生、传输、处理及接收的全过程，从而建立起扎实的通信系统工程能力。 章节内容详述： 第一部分：通信系统仿真基础 第一章 绪论 本章将从宏观层面介绍通信系统仿真在现代通信工程中的重要性与应用价值。我们将探讨通信系统设计的演进历程，分析传统设计方法的局限性，并阐述仿真技术如何克服这些挑战，成为加速产品开发、降低研发成本、优化系统性能的关键手段。本章还将概述本书的学习目标，包括掌握基本的仿真概念、熟悉常用的仿真软件、理解仿真流程，并为后续深入的学习奠定基础。内容还将涉及仿真在不同通信领域（如移动通信、卫星通信、光通信、无线传感器网络等）的应用实例，展示仿真技术如何驱动通信技术的创新与发展。 第二章 通信系统仿真软件介绍 本章将重点介绍业界主流的通信系统仿真软件，并对其特点、优势及应用领域进行详细对比分析。我们将深入剖析MathWorks MATLAB/Simulink及其通信工具箱，讲解其强大的数学计算能力、灵活的模块化设计以及广泛的函数库。同时，也将介绍Keysight SystemVue、NI LabVIEW Communications等专业仿真平台，阐述它们在射频/微波电路仿真、软件定义无线电（SDR）开发等方面的独特优势。本书将以Simulink为主要演示平台，但所介绍的仿真思想和方法论具有普遍性，可迁移至其他仿真软件。本章还将提供软件的安装与配置指导，帮助读者快速搭建仿真环境。 第三章 MATLAB/Simulink仿真环境搭建与基础操作 本章将引导读者熟悉MATLAB/Simulink的集成开发环境。我们将从MATLAB命令窗口的基本操作入手，学习变量定义、函数调用、脚本编写等基础知识。随后，我们将重点讲解Simulink的建模方法，包括如何创建新的模型、添加预设模块、连接模块端口、设置参数以及运行仿真。通过一系列简单易懂的示例，例如正弦波生成、信号叠加、滤波器设计等，读者将逐步掌握Simulink的基本建模技巧，理解信号流和数据传递的概念，为后续复杂系统的建模打下坚实的基础。本章还将介绍Simulink中常用的信号源、信号处理模块、显示模块等，并演示如何利用这些模块构建基本的信号处理链。 第四章 通信信号的生成与表示 本章将深入探讨通信系统中各类信号的生成方法及其在仿真中的表示方式。我们将从最基本的连续信号和离散信号概念讲起，介绍傅里叶级数和傅里叶变换在信号分析中的作用。随后，将重点讲解模拟调制技术（AM、FM、PM）和数字调制技术（ASK、FSK、PSK、QAM）的原理，并通过Simulink模型演示如何生成这些信号。我们将关注信号的时域和频域特性，学习如何利用MATLAB和Simulink的绘图功能进行直观展示。此外，本章还将介绍码元、比特流、基带信号、带通信号等关键概念，以及它们在仿真中的实现。内容还将触及信号的采样、量化过程，并介绍不同类型的波形生成器模块。 第五章 通信信道的建模与仿真 信道是通信系统的核心组成部分，其特性直接影响信号的传输质量。本章将详细介绍各类通信信道的模型及其在仿真中的实现。我们将首先讲解理想信道的特性，然后逐步引入实际信道中存在的各种失真和干扰，例如： 加性高斯白噪声（AWGN）： 介绍噪声的统计特性，以及如何在Simulink中添加AWGN信道模块，模拟热噪声、干扰等对信号的影响。 衰落信道： 详细阐述平坦衰落和频率选择性衰落的原理，重点介绍瑞利衰落、Rice衰落模型，并演示如何在Simulink中实现这些模型，模拟无线通信中常见的信号强度波动。 多径效应： 解释多径传播导致信号延迟、相干性和均衡问题的产生，演示如何构建多径信道模型，模拟信号在复杂环境下的传输。 线性失真： 讲解滤波器对信号的幅度与相位失真，以及如何通过仿真来评估和补偿这些失真。 非线性失真： 介绍放大器等非线性器件引入的谐波失真和互调失真，并展示其在仿真中的建模方法。 本章将通过大量具体的Simulink仿真案例，展示如何构建不同类型的信道模型，并分析信号通过这些信道后的变化。 第二部分：通信系统核心模块仿真与设计 第六章 信号的解调与恢复 本章将聚焦于通信接收端的核心功能——信号的解调与恢复。我们将回顾各种调制方式的解调原理，并重点讲解同步技术在解调过程中的关键作用。 模拟信号解调： 详细介绍包络检波、相干解调、斜率检波等AM、FM、PM信号的解调方法，并通过Simulink实现这些解调器，分析其性能。 数字信号解调： 重点讲解ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制信号的相干解调和非相干解调原理。我们将深入研究载波同步、位同步等关键技术，并展示如何在Simulink中构建同步环路，确保准确的信号恢复。 载波恢复技术： 介绍Gardner定时恢复、PLL（锁相环）等常用的载波同步方法，并分析它们在不同调制体制下的适用性。 位定时恢复： 讲解如何从接收信号中提取精确的位定时信息，以实现对数字信号的正确采样。 本章将通过仿真实验，对比不同解调方式的优缺点，以及同步误差对解调性能的影响。 第七章 差错控制编码与解码仿真 为了提高通信系统的可靠性，差错控制编码是必不可少的环节。本章将详细介绍常见的差错控制编码体制，并演示其在仿真中的实现。 线性分组码： 介绍汉明码、卷积码等经典线性分组码的编码原理，包括生成矩阵、校验矩阵、卷积编码器结构等，并重点讲解其译码算法，如最大似然译码、Viterbi译码。 循环冗余校验（CRC）： 讲解CRC码的生成与校验原理，以及其在数据完整性校验中的广泛应用。 纠错码： 介绍Reed-Solomon码、LDPC码、Turbo码等现代高性能纠错码，阐述其编码和译码的基本思想，并展示其在Simulink中的建模方法。 本章将通过仿真实验，比较不同编码体制的纠错能力，分析编码增益，并探索信道条件对编码性能的影响。 第八章 复杂度均衡技术仿真 在多径传播的无线信道中，由多径效应引起的符号间干扰（ISI）是影响通信质量的主要因素。本章将深入探讨均衡技术，以消除或减弱ISI。 线性均衡器： 介绍判决反馈均衡器（DFE）和迫零均衡器（ZF）等线性均衡器的原理，分析其设计方法与仿真实现。 非线性均衡器： 探讨最大似然序列估计（MLSE）等非线性均衡器的原理，并介绍其在复杂信道条件下的性能优势。 自适应均衡器： 详细讲解最小均方误差（LMS）、递归最小均方（RLS）等自适应均衡算法，并演示如何在Simulink中构建自适应均衡器模型，使其能够根据信道变化自动调整均衡参数。 本章将通过仿真实验，直观展示均衡器对ISI的抑制效果，并对比不同均衡器类型的性能。 第九章 多用户接入技术仿真 随着通信业务的爆炸式增长，如何高效地共享通信资源成为了关键问题。本章将聚焦于多用户接入技术，探讨其基本原理及仿真实现。 频分多址（FDMA）： 介绍FDMA的基本原理，并通过Simulink仿真演示如何将总带宽划分为多个子信道，实现用户间的隔离。 时分多址（TDMA）： 讲解TDMA的工作方式，并通过仿真展示用户如何轮流使用通信信道。 码分多址（CDMA）： 深入阐述CDMA的核心思想，包括扩频、伪随机序列（PN序列）、扩频接收等，并通过Simulink仿真演示多个用户如何在同一频率上同时通信，并介绍其抗干扰能力。 正交频分复用（OFDM）： 详细讲解OFDM的原理，包括将高速数据流划分为多个低速子载波传输，并通过仿真展示OFDM系统如何有效克服多径效应，提高频谱利用率。 本章将通过仿真实验，对比不同多址技术的性能特点，分析其在不同应用场景下的优劣。 第三部分：通信系统整体设计与性能分析 第十章 现代移动通信系统仿真实例 本章将结合现代移动通信系统（如4G LTE、5G NR）的典型场景，进行系统级的仿真设计与分析。我们将以Simulink为平台，构建简化的LTE/5G系统模型，涵盖： 基带信号处理： 仿真基带信号的产生、调制、编码、信道化等过程。 无线信道仿真： 引入AWGN、衰落、多径等信道模型，模拟真实的无线传输环境。 接收端处理： 仿真接收信号的解调、解码、均衡、同步等关键环节。 关键性能指标（KPI）评估： 学习如何计算误比特率（BER）、误分组率（PER）、吞吐量、信道容量等关键性能指标，并分析这些指标受系统参数、信道条件等因素的影响。 通过本章的实践，读者将能够将前几章所学的零散知识融会贯通，理解现代通信系统整体架构，并能够进行初步的系统性能评估。 第十一章 无线传感器网络（WSN）仿真 无线传感器网络作为物联网（IoT）的重要组成部分，其通信系统的设计与仿真具有重要的现实意义。本章将介绍WSN的特点、拓扑结构以及常见的通信协议。 WSN节点模型： 仿真传感器节点的信号采集、数据处理、无线通信等功能。 通信协议仿真： 介绍并仿真MAC层协议（如IEEE 802.15.4）、路由协议（如AODV, RPL）等，研究其在WSN中的性能表现。 能量效率与网络寿命仿真： 重点关注WSN的能量消耗问题，通过仿真分析不同通信策略对网络寿命的影响。 应用场景仿真： 模拟WSN在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用场景，并进行相应的系统设计与性能评估。 本章将引导读者理解WSN通信系统的特殊性，并掌握针对WSN特点的仿真分析方法。 第十二章 系统优化与性能提升策略 在完成了通信系统的基本设计与仿真后，本章将聚焦于如何对系统进行优化，以获得更好的性能。 参数调优： 探讨如何通过改变调制方式、编码率、均衡器参数、信道估计方法等关键参数，来改善系统的BER、吞吐量等性能指标。 算法改进： 介绍一些提升系统性能的先进算法，例如更高效的信道编码、更鲁棒的同步技术、更智能的调度算法等，并简要说明其仿真实现方法。 系统级性能分析： 结合具体的通信场景，引导读者进行系统级性能分析，找出系统的瓶颈所在，并提出相应的优化建议。 新技术展望： 简要介绍一些前沿通信技术（如MIMO、深度学习在通信中的应用等）的仿真研究思路。 本章将强调理论与实践相结合的重要性，通过反复的仿真与分析，培养读者解决实际通信工程问题的能力。 附录： 常用通信函数与模块速查表 MATLAB/Simulink仿真命令参考 进阶学习资源推荐 本书力求通过详实的理论讲解、丰富的仿真案例和循序渐进的实践指导，帮助读者构建起坚实的通信系统仿真与设计能力。通过对本书的学习，读者将能够独立完成通信系统的建模、仿真、分析与优化，为未来在通信领域的学习与工作打下坚实的基础。