MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲的目 录

第一篇 MATLAB/Simulink 基础技术篇

第 1章 通信系统与仿真专业基础 2

1.1 通信系统概述 2

1.2 通信系统的组成 2

1.2.1 信源 2

1.2.2 发送设备 3

1.2.3 信道 3

1.2.4 接收设备 3

1.2.5 信宿 3

1.3 通信系统的分类 4

1.3.1 按信源分类 4

1.3.2 按传输媒介分类 4

1.3.3 按传输信号的特征分类 5

1.4 仿真技术与通信仿真 7

1.4.1 仿真技术 7

1.4.2 计算机仿真的一般过程 7

1.4.3 通信仿真的概念 8

1.4.4 通信仿真的一般步骤 8

1.5 本章小结 10

第 2章 MATLAB/Simulink仿真

第 2章 原理与操作 11

2.1 MATLAB/Simulink特点

2.1 及工作原理 11

2.1.1 Simulink主要特点 11

2.1.2 Simulink仿真的工作

2.1.2 原理 12

2.2 Simulink的常用操作 13

2.2.1 安装与启动 13

2.2.2 模块基本操作 14

2.2.3 信号线基本操作 19

2.2.4 模型的注释 23

2.2.5 模型的打印 24

2.2.6 模型文件 25

2.3 子系统及其封装 25

2.3.1 创建简单子系统 26

2.3.2 创建条件执行子系统 29

2.3.3 子系统的封装 36

2.4 S-function设计与应用 46

2.4.1 S-function的基本概念 46

2.4.2 在模型中使用

2.4.2 S-function 51

2.4.3 M文件S-function

2.4.2 的编写 55

2.4.4 C语言S-function

2.4.2 的编写 66

2.4.5 S-function Builder

2.4.2 的使用方法 75

2.5 本章小结 82

第二篇 通信系统常用

模块仿真篇

第 3章 信号与信道 84

3.1 随机数据信号源 84

3.1.1 伯努利二进制

3.1.1 信号产生器 84

3.1.2 泊松分布整数产生器 85

3.1.3 随机整数产生器 87

3.2 序列产生器 88

3.2.1 Gold序列产生器 88

3.2.2 PN序列产生器 91

3.2.3 Walsh序列产生器 93

3.2.4 其他 94

3.3 噪声源发生器 96

3.3.1 均匀分布随机噪声

3.3.1 产生器 96

3.3.2 高斯随机噪声产生器 97

3.3.3 瑞利噪声产生器 98

3.3.4 莱斯噪声产生器 100

3.4 信道 101

3.4.1 加性高斯白噪声信道 101

3.4.2 多径瑞利退化信道 103

3.4.3 多径莱斯退化信道 104

3.5 信号观测设备 106

3.5.1 离散的眼图示波器 106

3.5.2 星座图观测仪 109

3.5.3 离散信号轨迹

3.5.3 观测设备 112

3.5.4 误码率计算器 113

3.6 本章小结 114

第 4章 信源编码/译码 115

4.1 信源编码 115

4.1.1 A律编码 115

4.1.2 μ律编码 116

4.1.3 差分编码 117

4.1.4 量化编码 117

4.2 信源译码 118

4.2.1 A律译码 118

4.2.2 μ律译码 119

4.2.3 差分译码 120

4.2.4 量化译码 120

4.3 本章小结 121

第 5章 调制与解调 122

5.1 模拟调制解调 122

5.1.1 DSB AM调制解调 122

5.1.2 SSB AM调制解调 124

5.1.3 DSBSC AM调制解调 126

5.1.4 FM调制解调 127

5.1.5 PM调制解调 129

5.2 数字基带调制解调 130

5.2.1 数字幅度调制解调 130

5.2.2 数字频率调制解调 134

5.2.3 数字相位调制解调 137

5.3 本章小结 140

第 6章 均衡器与射频损耗 141

6.1 CMA均衡器 141

6.2 LMS均衡器 142

6.2.1 LMS判决反馈均衡器 142

6.2.2 LMS线性均衡器 144

6.2.3 归一化LMS均衡器 145

6.2.4 符号LMS均衡器 147

6.2.5 变步长LMS均衡器 149

6.3 RLS均衡器 150

6.3.1 RLS判决反馈均衡器 150

6.3.2 RLS线性均衡器 152

6.4 射频损耗 154

6.4.1 自由空间路径损耗 154

6.4.2 相位噪声 155

6.4.3 相位/频率偏移 156

6.4.4 其他 156

6.5 本章小结 157

第 7章 通信滤波器 158

7.1 滤波器设计模块 158

7.1.1 数字滤波器设计 158

7.1.2 模拟滤波器设计 161

7.2 理想矩形脉冲滤波器 162

7.3 升余弦滤波器 165

7.3.1 升余弦发射滤波器 165

7.3.2 升余弦接收滤波器 169

7.4 其他 171

7.5 本章小结 172

第 8章 差错控制编码/译码 173

8.1 线性分组码 173

8.1.1 BCH编码/译码 174

8.1.2 二进制线性编码/译码 176

8.1.3 汉明码编码/译码 178

8.1.4 二进制循环码编码/

8.1.4 译码 179

8.2 循环卷积码 181

8.2.1 卷积码编码器原理 181

8.2.2 后验概率解码器 183

8.2.3 Viterbi解码器 184

8.3 CRC循环冗余码校验 187

8.3.1 常规CRC产生器 187

8.3.2 CRC-N信号产生器 189

8.3.3 CRC冗余码校验 190

8.4 本章小结 192

第 9章 同步 193

9.1 载波相位恢复 193

9.1.1 CPM相位恢复 193

9.1.2 M-PSK相位恢复 194

9.2 定时恢复 195

9.3 基本锁相环及压控

9.3 振荡器模块 196

9.3.1 基本锁相环 196

9.3.2 压控振荡器 197

9.4 本章小结 199

第三篇 通信系统仿真

综合实例篇

第 10章 蓝牙跳频通信系统仿真设计 202

10.1 蓝牙技术概述 202

10.2 蓝牙跳频系统各部分介绍 203

10.2.1 信号传输部分 203

10.2.2 信号接收部分 206

10.2.3 谱分析 210

10.2.4 误码分析部分 212

10.3 蓝牙跳频系统的仿真模型 213

10.4 系统运行分析 215

10.5 本章小结 215

第 11章 直接序列扩频通信

第 11章 系统仿真设计 216

11.1 扩频通信系统简介 216

11.1.1 技术理论基础 216

11.1.2 系统主要特点 218

11.1.3 系统基本类型 219

11.2 直接序列扩频通信系统原理 219

11.2.1 系统结构 220

11.2.2 信号分析 220

11.2.3 处理增益和干扰容限 222

11.3 伪随机序列 224

11.3.1 m序列 225

11.3.2 Gold序列 228

11.4 直接序列扩频通信系统设计 229

11.4.1 发射机设计 229

11.4.2 接收机设计 230

11.4.3 系统仿真参数 230

11.4.4 系统性能仿真 231

11.5 直接序列扩频通信

11.5 系统仿真程序 231

11.6 本章小结 247

第 12章 IS-95前向链路通信

第 12章 系统仿真设计 248

12.1 IS-95系统参数与特性 248

12.1.1 IS-95系统参数 248

12.1.2 IS-95系统特性 248

12.2 IS-95前向链路系统设计 249

12.2.1 发射机设计 250

12.2.2 信道设计 255

12.2.3 接收机设计 256

12.2.4 系统性能仿真 256

12.3 IS-95前向链路系统

12.3 仿真程序 257

12.4 本章小结 269

第 13章 OFDM通信系统仿真设计 270

13.1 OFDM系统的基本原理 270

13.1.1 正交调制解调 270

13.1.2 系统组成 272

13.1.3 OFDM的优点 275

13.1.4 OFDM的缺点 276

13.1.5 OFDM的关键技术 276

13.2 OFDM系统的PAPR

13.2 抑制算法设计 277

13.2.1 OFDM信号的PAPR

13.2.1 及其分布 277

13.2.2 降低PAPR的

13.2.1 常用方法 280

13.2.3 基于改进脉冲成形技

13.2.1 术的PAPR抑制方法 283

13.3 OFDM系统的同步算法设计 290

13.3.1 OFDM系统中的

13.2.1 同步问题 290

13.3.2 同步偏差对OFDM

13.2.1 信号的影响 291

13.3.3 OFDM同步算法概述 292

13.3.4 OFDM系统的同步

13.3.4 设计 293

13.4 OFDM系统的编码算法设计 301

13.4.1 通信系统的信道编码 301

13.4.2 卷积码原理及设计 305

13.4.3 交织原理及设计 312

13.5 OFDM通信系统设计 312

13.5.1 发射机设计 312

13.5.2 接收机设计 316

13.5.3 系统仿真参数 317

13.5.4 系统性能仿真 317

13.6 OFDM通信系统仿真程序 318

13.7 本章小结 327

第 14章 MIMO通信系统仿真设计 328

14.1 MIMO系统理论 328

14.1.1 MIMO系统模型 329

14.1.2 MIMO系统容量分析 330

14.1.3 发送端信道容量

14.1.3 的比较 332

14.2 OFDM技术简介 333

14.3 MIMO-OFDM系统结构 335

14.4 空时编码技术 336

14.4.1 分层空时编码

14.4.1 （BLAST） 336

14.4.2 空时网格编码

14.4.1 （STTC） 337

14.4.3 空时分组编码

14.4.1 （STBC） 338

14.5 基于STBC的MIMO-OFDM

14.5 系统设计 342

14.5.1 STBC-MIMO-OFDM

14.5.3 系统模型 342

14.5.2 STBC-MIMO-OFDM

14.5.3 系统性能分析 343

14.5.3 STBC-MIMO-OFDM

14.5.3 通信系统设计 344

14.6 基于STBC的MIMO-OFDM

14.6 通信系统仿真程序 345

14.7 本章小结 351

首先给出了一些通信的基本概念，然后是通信系统的组成，模拟通信系统，数字基带通信系统，数字频带通信系统，模拟信号的数字化和PCM等等

现在的通信系统大部分都是数字通信系统，由信源，发送设备，信道，接收设备，信宿。发送设备中又有信源编码，信道编码，调制；接收设备中又有解调，信道译码，信源译码

信源编码实际上就是压缩编码，提高信号的有效性，信道编码实际上是通过增加监督位和冗余，提高信号的抵御噪声的能力，增加信号的可靠性

模拟通信：

2Baud/Hz

1Baud/Hz

连续波调制和脉冲调制，连续波调制又分为模拟调制和数字调制，模拟调制：AM，FM，PM

数字调制：ASK，FSK，PSK，DPSK

脉冲调制又分为脉冲模拟调制和脉冲数字调制，脉冲模拟调制：PAM，PDM，PPM

脉冲数字调制：PCM，DPCM，DM（增量调制）

AM可用相干解调和非相干解调，非相干解调例如包络检波法，其实现起来比较简单，但是有门限效应，只有在信噪比较大的时候才能使用

在星座图中，每个点表示一个调制的信号，星座图中的欧氏距离反映了其的抗噪声性能，欧氏距离越大抗噪声性能越好，所以16QAM比16PSK的抗噪声性能更好，16QAM是在一个正方形上分布的，16PSK是在一个幅度一样的圆上分布的，相邻两点的欧氏距离小

PCM的过程：采样，量化，编码

均匀量化和非均匀量化

非均匀量化能够提高小信号的量化信噪比，很多信号的归一化有效值比较小，例如语音信号只有20%左右

A律（13折线法）和u律（15折线法）

眼图，眼睛张开高度的一半表示了噪声容限，判决门限位于上下高度的中线上，最佳抽样时刻

匹配滤波器，相关接收机

最大后验概率准则在输入等概的时候可以转换的最大似然，实际应用中是利用星座图中最小欧式距离准则

把高速的数据流利用正交子载波转换成低速的数据流，这些正交的子载波在频谱上是有重叠的，提高了频谱效率。

移动通信的发展史，1G-4G，5G，

1G：FDMA

2G：GSM系统，用了TDMA

3G：CDMA，分为3种，WCDMA，CDMA-2000，TD-SCDMA

4G：OFDMA

FDMA：给不同的用户划分不同的频段，每个用户在不同的频段上进行数据的传输，需要保护间隔

TDMA：不光分频，还在每个频段上划分了不同的时隙，每个用户在不同的时隙上传输数据。

CDMA：不同的用户采用不同的码字，相邻的小区采用能用相同的频率

硬切换：越区切换时要先与原小区断开连接，再与新小区建立连接，容易掉话

软切换：越区连接时先与新小区建立连接再与原小区断开连接

2G时是先频分复用后时分复用，相邻小区之间用的是不同的频点，一台手机在同一时刻上只能工作在一个频点上

3G中CDMA是用不同的码字区分，相邻的小区可以用同样的频点

空间的分集增益，接收端能收到独立的一系列信号，这些信号包含同一信息，能通过一些手段加以利用，加权或者输出信噪比最大的，得到更好的输出。

时间分集增益，频率分集增益

时间分集增益：rake接收机，3G，CDMA，到达rake接收机的时间不同

频率分集增益：在某些频率上衰落比较大，在某些频率上衰落比较小

提高信号的抗干扰性，扩频后频带比较宽带来频率上的分集增益

频率选择性衰落：多径效应（OFDM可以抵抗）

平坦衰落

快衰落：多普勒频移

无差错条件下，传输信息的最大速率；

提高信道容量可以通过提高信噪比和信道带宽来实现，在一定条件下带宽可以和信噪比相互转换

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