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出版者:Prentice Hall

作者:William H. Tranter

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:2004-1-9

价格:USD 100.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780134947907

丛书系列:

图书标签:

• 通信
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模拟通信系统：从理论到实践的深入探索 本书旨在为读者提供一个全面而深入的框架，用以理解和掌握现代通信系统的设计、分析和性能评估所必需的仿真技术。 面对日益复杂的无线通信环境和不断追求更高数据速率、更可靠连接的需求，纯理论分析已无法完全捕捉系统的真实行为。仿真，作为连接理论模型与实际部署之间的桥梁，已成为现代通信工程中不可或缺的核心工具。 本书的结构设计旨在循序渐进，首先奠定扎实的理论基础，随后详细介绍各种仿真方法论，并最终聚焦于特定应用的实践案例。我们不局限于单一的仿真工具，而是侧重于仿真思想、算法选择与结果验证的通用原则，使读者能够灵活应对未来任何新兴技术的挑战。 第一部分：通信系统仿真基础与数学建模 本部分为后续高级主题打下坚实的基础。我们首先回顾通信系统的基本组成模块（调制、编码、信道、解调），但重点在于如何将这些模块转化为可计算、可仿真的数学模型。 1. 随机过程与统计建模： 仿真工作的核心在于处理随机性。我们将深入探讨平稳随机过程、高斯过程、以及如何有效地在计算机中生成具有特定统计特性的随机序列。重点讨论确定性序列（如伪随机噪声序列）在仿真中的作用以及它们与真实随机过程的差异。 2. 信道建模的精确性与效率： 无线信道的复杂性是仿真中最具挑战性的部分。本书详细分析了平坦衰落、频率选择性衰落等经典模型（如瑞利、莱斯分布）的推导过程和参数设置。更重要的是，我们探讨了宽带信道的时域与频域建模方法，包括基于Jakes模型的移动性仿真，以及如何准确地模拟多径效应、时延扩展和多普勒频移，同时权衡模型复杂度与仿真速度的需求。 3. 系统级仿真的架构设计： 纯粹的物理层仿真往往计算量巨大。本书介绍如何构建分层级的系统级仿真（System-Level Simulation, SLS）框架。这包括将复杂的物理层处理抽象为更高效的数学模型，以便快速评估大规模网络（如蜂窝网络、物联网）的端到端性能，如吞吐量、延迟和资源利用率。 第二部分：核心仿真技术与性能评估指标 本部分聚焦于执行高效且准确仿真的关键技术。 1. 蒙特卡洛（Monte Carlo）方法的精妙应用： 蒙特卡洛方法是性能评估的基石。我们不仅介绍其基本原理，还深入探讨了方差缩减技术，例如重要性抽样（Importance Sampling）和条件期望法。这些技术对于评估极低误码率（如 $10^{-6}$ 以下）的系统性能至关重要，极大地提高了仿真的效率，避免了进行天文数字次的独立试验。 2. 离散事件仿真（Discrete Event Simulation, DES）： 对于涉及队列、调度和资源竞争的网络级仿真，DES是首选工具。本书详细讲解了DES的核心要素：事件调度、状态变量管理和时间推进机制。我们将应用DES来建模MAC层的竞争机制（如ALOHA、CSMA/CA），分析其在不同负载下的性能变化。 3. 结果的统计有效性： 一次成功的仿真不仅仅是运行代码。本部分强调统计有效性的重要性。我们讲解了如何选择合适的瞬态段（Warm-up Period）以消除系统启动时的初始偏差，并介绍了置信区间（Confidence Intervals）的计算方法，确保仿真结果具有科学的可信度。 4. 仿真工具与环境的选择哲学： 不同的仿真任务需要不同的工具。本书对比了基于MATLAB/Simulink的环境（侧重于快速原型设计和物理层算法验证）与基于C++/Python的定制化仿真框架（侧重于大规模、高效率的网络级模拟）。我们强调工具选择应基于所需精度、系统规模和可重复性的综合考量。 第三部分：高级仿真主题与前沿应用场景 本部分将理论和技术应用于当前通信领域的热点方向。 1. 载波跟踪与同步的仿真挑战： 在实际系统中，接收端必须精确地进行载波频率和相位同步。本书探讨了如何对定时误差、频率偏移进行建模，并仿真锁相环（PLL）或循环前缀（CP）补偿算法的实际性能损失。这要求仿真模型必须足够精细地捕捉采样点和时钟偏差的影响。 2. MIMO与波束赋形的仿真： 多输入多输出（MIMO）系统的性能严重依赖于准确的信道状态信息（CSI）。我们详细分析了多用户MIMO（MU-MIMO）场景下的预编码矩阵的计算与量化误差对系统性能的影响，以及如何高效地仿真大规模MIMO（Massive MIMO）系统中的信道估计精度。 3. 认知无线电与动态频谱接入的仿真： 在这些需要系统实时感知和决策的环境中，仿真必须包含感知模块（Spectrum Sensing）的误检（虚警与漏检）概率。本书指导读者如何将这些感知决策的随机性嵌入到整个通信链路的仿真流程中，评估认知系统在干扰下的鲁棒性。 4. 异构网络（HetNets）的仿真： 随着5G和未来网络的部署，宏基站、微基站和小基站的协同工作成为常态。本书侧重于仿真小区间干扰（Inter-cell Interference）的建模，以及负载均衡和切换算法在异构环境下的性能表现，这通常需要结合精确的地理拓扑信息和网络级调度算法。 通过对这些主题的详尽阐述，本书旨在培养读者一种“仿真思维”——不仅知道如何运行仿真软件，更懂得如何根据系统需求，设计、构建、校准并验证一个能够准确反映真实世界复杂性的仿真模型。学习者将掌握将数学公式转化为可执行代码，并将代码结果转化为工程决策的关键技能。

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初次接触《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》，我便被其严谨的标题所吸引。它明确地指出了本书的核心——通信系统原理与无线应用相关的仿真。这不仅仅是理论的堆砌，更是理论付诸实践的桥梁。我希望这本书能够为我揭示“安全通信”在无线环境下的模拟挑战。在无线信道易受窃听和干扰的特性下，如何保证通信的安全性至关重要。它是否会详细介绍各种加密算法（如AES, RSA）在通信系统中的仿真实现，以及它们对通信速率和系统开销的影响？我期待它能提供一些仿真场景，让我能够直观地理解物理层安全、密钥协商、身份认证等技术是如何在无线通信系统中发挥作用的，并且如何通过仿真来评估其安全性水平和性能损耗。此外，对于“频谱感知与动态频谱接入”这一重要研究方向，我希望这本书能有深入的模拟解析。它是否会介绍如何模拟无线电频谱的使用情况，以及如何通过仿真来评估认知无线电技术在频谱感知、干扰规避和动态频谱接入方面的性能？我非常期待看到书中关于“频谱共享”的仿真，例如如何通过仿真来研究不同用户或不同网络之间共享频谱的策略，以及如何通过智能的频谱分配机制来提升整体的频谱利用效率。另外，对于“软件定义无线电（SDR）”和“认知无线电（CR）”这些新兴技术，我希望这本书能提供相应的仿真平台和方法论。它是否会指导我如何利用SDR平台来灵活地实现和测试各种无线通信算法，以及如何通过CR技术来动态地调整和优化无线电的传输参数？这本书的价值，在于它能将理论上的安全性和灵活性转化为可量化、可验证的模拟结果，为我提供深入研究和开发下一代无线通信系统的有力工具。

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我拿到《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》这本书，首先被其扎实的标题所吸引。它并非那种浮光掠影、浅尝辄止的科普读物，而是直击核心——“原理”与“模拟”。在我看来，对于通信系统，尤其是日新月异的无线应用，理解其背后的原理固然重要，但没有实际的模拟验证，这些原理便如同空中楼阁，缺乏说服力和可操作性。这本书承诺的是要将抽象的原理具象化，通过模拟来展现通信系统的工作机制。我特别期待它在“信道建模”部分能有多深入的阐述，例如，它是否会详细介绍各种无线信道的物理特性，如瑞利衰落、莱斯衰落、视距传播、非视距传播等等，并给出相应的数学模型？更重要的是，这些模型如何在模拟软件（如MATLAB、Simulink）中实现？我希望它能提供清晰的步骤和代码片段，让我能够亲自实践，去感受不同信道模型对信号传输的影响。同样，对于“调制解调”和“编码/解码”这些通信系统的核心环节，我希望这本书不仅仅是简单介绍其原理，而是能通过模拟来揭示它们是如何在实际系统中工作的。例如，它是否会模拟不同调制方案（如QPSK、16QAM）在噪声环境下的性能差异？或者，它是否会演示信道编码（如卷积码、LDPC码）如何有效地对抗噪声，降低误码率？对于“系统性能评估”，我期待它能提供详实的指导，告诉我如何通过模拟来计算和分析关键性能指标，如误码率（BER）、信噪比（SNR）、吞吐量、时延等，并且解释这些指标的意义以及它们如何受到系统参数设置的影响。我希望这本书能让我从理论的象牙塔中走出来，真正理解通信系统是如何被设计、构建和优化的，并通过模拟来验证这些设计和优化思路的有效性，从而提升我对整个通信系统设计流程的理解和掌握。

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初次翻开《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》，我的脑海中便涌现出一幅宏大的画面：从最初的蜂窝网络模糊的信号声，到如今高清视频流的无缝传输，通信系统的发展如同坐上了火箭，其背后必然蕴藏着深厚的理论和精巧的设计。这本书，单看书名，就已经暗示了它所要承载的使命——不仅仅是理论的罗列，更是将这些抽象的原理转化为实际可操作的模拟，尤其聚焦于那个我们日常生活中无处不在的无线应用领域。我对此书的期望，是它能够像一位经验丰富的导师，不仅能娓娓道来那些复杂的数学模型和算法，更能以一种直观、易懂的方式，引导我穿越模拟的迷雾，理解无线通信系统是如何在“看不见”的电磁波世界里，构建起我们赖以生存的信息高速公路。我期待它能深入剖析各个关键模块，比如信道建模，能否像一位技艺精湛的建筑师，为我描绘出信号在不同无线环境下（如室内、室外、城市稠密区）的“旅程”是多么千变万化，受到的衰落、干扰、多径效应等是如何被巧妙地模拟出来，并影响最终的系统性能。再者，对于误码率、信噪比、吞吐量等衡量通信系统好坏的核心指标，这本书又将如何用模拟来“量化”它们？我希望它不会仅仅停留在公式的层面，而是能通过具体的模拟场景，让我真切地感受到这些参数的变化与系统性能之间的深刻关联。此外，对于现代无线通信系统越来越复杂的调制解调技术、编码技术，如OFDM、MIMO等，这本书是否会提供详细的模拟实现思路，甚至是一些代码示例，让我能够亲手“搭建”一个简单的模拟系统，去验证这些技术的有效性？我深信，理论与实践的结合，才是掌握复杂技术的不二法门，而模拟，正是连接这两者的重要桥梁。这本书的出版，无疑为我提供了一个绝佳的学习机会，去探索通信系统模拟的深邃海洋，并为我在无线通信领域的深入研究打下坚实的基础，我对此充满了好奇和期待，希望它能成为我学习道路上的一盏明灯。

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《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》这本书，其标题已经传递出一种力量感——“原理”的深度与“模拟”的实践相结合，而“无线应用”更是将这份力量聚焦于我们最熟悉也最关心的领域。我渴望在这本书中找到关于“室内定位与导航”的仿真解析。在智能家居、室内安防等领域，精确的室内定位至关重要。它是否会介绍如何利用Wi-Fi信号、蓝牙信标、超宽带（UWB）等技术进行室内定位，并提供相应的仿真模型？我期待它能通过仿真来展示不同定位算法（如指纹匹配、三角测量、到达时间差）的性能差异，以及它们在不同室内环境（如多径效应、遮挡）下的准确性和鲁棒性。此外，对于“物联网（IoT）中的传感器网络”，我希望这本书能有详尽的仿真探讨。它是否会介绍如何模拟大量低功耗传感器节点在无线网络中的部署、通信和数据汇聚？我非常期待看到书中关于“传感器网络路由协议”的仿真，例如如何通过模拟来评估LEACH、AODV等路由协议的能量效率、网络寿命和数据传输可靠性。另外，对于“车辆通信（V2X）”，包括车对车（V2V）、车对基础设施（V2I）等，我希望这本书能提供专门的仿真章节。它是否会介绍V2X通信的信道模型、协议栈，以及如何通过仿真来评估车辆之间的信息交换能力、交通安全辅助功能和信息传播效率？这本书的深度和广度，将直接决定我能否将通信原理的知识，转化为解决实际物联网和车联网应用问题的能力。

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手中这本《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》犹如一本宝藏地图，指引着通往理解复杂通信系统模拟的幽深路径。它的标题就透露出一种务实和专业的气息，并非仅仅停留在理论的概念堆砌，而是强调“原理”与“模拟”的结合。在信息爆炸的时代，无线通信已成为我们生活中不可或缺的一部分，其背后涉及的原理晦涩难懂，但如果能通过模拟的方式进行直观的展示，则能极大地降低学习的门槛，加深理解。我尤其关注书中对于“信号传播模型”的讲解，希望它能详细介绍各种无线信道环境下的传播特性，例如城市、郊区、室内等不同场景的衰落、多径效应，以及如何将其转化为数学模型，并通过仿真软件实现。例如，它是否会演示如何模拟信号在穿越障碍物时的反射、绕射和散射，以及这些现象如何导致接收信号的失真和衰减？同时，对于“调制解调技术”部分，我期待它能不仅仅是介绍不同调制方式的原理，而是能够通过模拟来直观地展现它们在实际应用中的性能表现。比如，它是否会通过仿真来比较不同调制阶数（如BPSK、QPSK、16QAM）在相同信噪比下的误码率差异，或者展示在高斯白噪声、衰落信道等不同信道条件下的性能退化情况？此外，我非常期待书中关于“信道编码与解码”的模拟演示，因为这直接关系到通信系统的可靠性。它是否会模拟卷积码、Turbo码或LDPC码等纠错码在数据传输中的作用，以及它们如何通过增加冗余度来提高信息传输的准确性？我希望通过书中提供的模拟方法和工具，能够让我亲手实践，从理论走向实践，去感受通信系统设计的精妙之处，并为我未来深入研究和开发通信系统打下坚实的基础。

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《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》这本书，单看书名，便能感受到其内容之丰富与实用性。它并非仅仅停留在理论层面，而是强调将原理通过“模拟”这一强大工具得以体现，尤其聚焦于我们日常生活中无处不在的“无线应用”。我迫切希望在这本书中能够找到关于“功耗优化”和“能效管理”的详细论述。在电池续航日益重要的今天，如何设计低功耗的无线通信系统是关键。它是否会通过仿真来分析不同通信协议、调制解调方案、以及休眠/唤醒机制对设备功耗的影响？我期待它能提供一些仿真模型，让我能够量化评估不同设计选择对设备整体能耗的贡献，并以此为依据来优化系统设计。此外，对于“异构无线网络”，例如Wi-Fi与蜂窝网络的融合，我希望这本书能有深入的模拟探讨。它是否会介绍如何模拟不同无线技术在同一区域的共存，以及如何通过仿真来评估它们的性能交互和干扰情况？我非常期待看到书中关于“网络切换与协同”的仿真，例如用户在Wi-Fi和蜂窝网络之间无缝切换的机制，以及如何通过协同优化来提升用户体验和网络资源的利用效率。另外，对于“面向物联网（IoT）的低功耗广域网技术”，如LoRa, NB-IoT等，我希望这本书能提供专门的仿真章节。它是否会介绍这些技术的通信模型、协议栈，以及如何通过仿真来评估它们的覆盖范围、数据速率、功耗和终端数量支持能力？这本书的深度和广度，将直接决定我能否真正理解并掌握当前及未来无线通信技术在功耗和网络融合方面的挑战与机遇。

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翻阅《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》这本书，我的目光便被其扎实且贴合时代需求的标题所吸引。它承诺的是将通信系统的核心原理，通过“模拟”这一强大的工具，在“无线应用”的广阔舞台上进行生动的演绎。我深信，理论只有经过实践的检验，才能真正发挥其价值。我期待这本书能够深入解析“大规模MIMO”和“波束赋形”等5G及未来通信的关键技术。它是否会详细介绍大规模MIMO的物理原理，如信道容量提升、阵列增益，并提供相应的仿真方法来验证这些理论？我希望它能通过仿真来展示波束赋形技术是如何实现精准信号定向传输，从而提高信号质量、降低干扰，并减少能量损耗的。我期待它能提供仿真案例，让我能够直观地理解如何通过调整波束的指向和形状来优化用户体验，尤其是在密集用户场景下。此外，对于“边缘计算”与通信网络的融合，我希望这本书能有深入的模拟探讨。它是否会介绍如何模拟边缘计算节点在无线网络中的部署和协同工作，以及通信网络如何为边缘计算提供低时延、高带宽的连接支持？我非常期待看到书中关于“边缘智能”的仿真，例如如何通过模拟来评估在边缘侧进行信号处理、数据分析和决策的优势，以及它如何减轻核心网络的负担，提升整体系统的响应速度。另外，对于“通信感知一体化”这一前沿技术，我希望这本书能提供相应的仿真平台和方法论。它是否会指导我如何模拟通信信号在传输过程中携带感知信息（如距离、速度），以及如何通过通信感知一体化的系统来提升环境感知的精度和通信的鲁棒性？这本书的价值，在于它能够引领我探索通信技术的前沿领域，并通过模拟来验证和优化这些革命性的技术，为未来通信系统的发展提供理论指导和实践经验。

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手捧《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》，我仿佛看到了一扇通往无线通信奥秘之门豁然洞开。书名已然点明其核心——原理的阐述与模拟的实践，这正是当前通信领域研究和开发所亟需的结合。我渴望在这本书中找到关于“网络协议栈”在无线环境下的仿真实现。例如，它是否会深入讲解TCP/IP协议栈在无线传输中的行为特点，以及在不同无线传输层（如MAC层、物理层）的性能影响下，TCP性能如何变化？我期待它能提供仿真案例，演示如何模拟无线传输中的丢包、时延、抖动对TCP吞吐量的影响，以及如何通过调整TCP参数或采用专门针对无线环境的TCP变种（如Reno, NewReno, SACK）来优化其性能。此外，对于“无线接入技术”，特别是蜂窝通信领域，我希望这本书能有详尽的模拟解析。它是否会介绍如何模拟小区分裂、基站调度、小区切换等关键技术，并评估它们的性能表现？我非常期待看到书中关于“移动性管理”的仿真，例如如何模拟用户在不同基站之间漫游时的信令开销和连接中断概率，以及如何通过优化切换算法来降低用户感知到的延迟和中断。另外，对于“网络资源管理”，如带宽分配、功率分配等，我希望这本书能提供仿真工具和方法，让我能够亲手实践，去探索如何通过智能的资源分配策略来最大化网络的整体性能。这本书的价值，在于它能让我从宏观的网络层面，深入到微观的信号处理层面，理解无线通信系统是如何在复杂的网络环境中协同工作的，并为我提供解决实际网络问题的思路和工具。

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《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》这本书，其名本身就充满了吸引力，尤其对于我这样身处信息技术前沿、又对无线通信抱有极大热情的读者而言。它不仅仅是一本理论书籍，更是一本实操手册，预示着将枯燥的公式和抽象的概念，通过生动形象的模拟过程来呈现。我希望这本书能够深入剖析“频谱效率”和“带宽利用率”这两个无线通信系统的关键瓶颈。它是否会通过模拟来展示，例如，OFDM（正交频分复用）技术是如何通过将数据分成多个子载波来提高频谱利用率的？或者，在高密度部署场景下，如何通过模拟来评估不同多址技术（如TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA）的性能差异，以及它们的优劣势分析？我特别期待书中关于“多用户通信”的模拟部分，因为现代无线通信系统越来越趋向于支持海量用户接入。它是否会介绍如何模拟多用户干扰，以及如何通过调度算法、功率控制等手段来缓解这种干扰，从而提升整个系统的容量和用户体验？再者，对于“先进的调制编码方案”，例如4G LTE和5G NR中广泛使用的MIMO（多输入多输出）技术，我希望这本书能提供详细的模拟实现指导。它是否会详细讲解MIMO的原理，如空间复用、分集增益，并展示如何在仿真环境中模拟不同MIMO配置（如2x2, 4x4）下的性能提升？我更希望它能指导我如何通过模拟来分析这些高级技术在实际无线环境下的表现，例如在高衰落、高干扰的复杂场景下，它们能否依然保持高效和可靠？这本书的深度和广度，将直接决定我能否真正掌握无线通信系统的精髓，并将其应用到实际的设计和优化工作中。

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手握《Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications》，一种强烈的学习冲动便油然而生。这本书的标题精准地概括了它的核心内容，即通信系统原理的深入探讨，并辅以无线应用背景下的仿真实践。在如今无线通信技术飞速发展的浪潮中，理解其底层原理和如何对其进行模拟验证，是每个相关领域从业者或研究者的必修课。我迫切希望这本书能够详细阐述“信号生成与处理”的各个环节。例如，在随机过程的生成方面，它是否会介绍如何模拟高斯白噪声、泊松过程等，并解释这些随机过程在通信系统中的意义？更重要的是，对于“信道模型”部分，我期待它能够提供详尽的描述，不仅仅局限于理论公式，而是能够展示如何将这些模型融入到仿真平台中。譬如，它是否会详细讲解瑞利衰落、莱斯衰落等模型的数学表述，以及如何在MATLAB等工具中实现这些模型，从而模拟信号在不同无线环境下的传播特性？此外，关于“接收端信号处理”的内容，我希望它能深入解析各种均衡技术、解调算法的仿真实现。例如，它是否会演示如何通过仿真来评估不同均衡器（如MMSE均衡器、MLD均衡器）的性能，以及如何通过仿真来验证各种解调器（如最大似然解调器）的有效性？我对书中能够提供的“性能评估”部分也寄予厚望，希望它能清晰地指导读者如何通过仿真结果来分析误码率（BER）、信噪比（SNR）、吞吐量等关键性能指标，并理解这些指标与系统参数设置之间的关系。这本书的价值，在于它能将抽象的通信理论转化为可触摸、可验证的模拟过程，帮助我们更深刻地理解无线通信系统的复杂性和精妙性。

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