前言

系统仿真技术也称为系统模拟技术，由于计算机仿真具有精度高、通用性强，重复性好、建模迅速及成本低廉等许多优点，尤其是近年来发展了LabVIEW、MATLAB/Simulink、System Vue、ADS、Network Simulator等先进的科学计算和系统仿真语言，使用起来方便快捷，而且仿真不仅局限于虚拟，而是软、硬件相结合，仿真软件和硬件设备相结合可实现真正系统，使系统仿真技术在国内外学术界、科技界迅速普及，也大大提高了科学研究的效率。仿真技术成为分析、研究各种系统，尤其是复杂系统的重要工具，可以用于大部分电子工程、现代通信技术和通信系统的研究工作。

通信系统的仿真往往涉及较多的研究领域，包括通信原理、数字信号处理、概率论、信号检测与估计、随机过程理论、信号与系统理论、计算机科学和数论。掌握通信原理是通信系统仿真的关键，主要涉及系统结构、各种通信技术，如调制解调技术、多址技术及编码技术等。对整个通信系统的仿真是一个复杂的问题，往往需要把问题分成不同层次的仿真。一般把仿真分为四个层次：系统级、子系统级、波形级和电路层仿真。越高层次的仿真抽象越多，涉及的模型细节越少。越低层次的仿真与实际硬件越相近，涉及的硬件细节和参数越多。对于电路层的仿真人们更多地使用硬件原型来进行验证和测试，在通信系统仿真中主要是前三个层次的仿真。本书对通信系统进行了系统级和波形级的仿真。

本书采用的仿真平台是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）提供的虚拟仪器程序设计语言LabVIEW8.2，对通信系统进行了仿真实现，建立了一个功能完整的虚拟仪器通信平台。平台的硬件系统由计算机、连接外部的端口、数据采集卡、射频卡等构成，在Lab-VIEW软件控制下可完全模拟和替代传统的仪器。射频前端+A/D+计算机=接收机，计算机+ D/A+射频输出=发射机。因此，平台不仅是一个仿真软件，同时也是硬件实现方式的一种，与传统硬件不同的是，采用了较先进的软件无线电理论，在此一个平台上，只需改变软件程序，就可以构成不同的通信系统。

虚拟仪器通信平台的软件部分包括：模拟通信系统、数字基带系统、数字频带传输系统、模拟信号的数字传输、数字信号最佳接收系统、信道编码器、信源编码器、码分复用系统，涵盖基本通信系统的全部主要内容。每个通信系统的软件部分都由两部分组成：①各种调制方式和编解码方式的可供调用的通信模块，给出了模块的内部实现；②调用模块构成了基础通信系统和综合通信系统。

本书是该虚拟仪器通信平台软件部分的详细解读。既可以结合数据采集卡等硬件构成发射和接收系统，也可作为通信软件包单独使用。功能完善，内容丰富，形式新颖，模块化设计符合通信系统的方框图特点，将通信系统如动画般地展示，使通信系统的设计像搭积木一样有趣，枯涩难懂的通信理论变得形象生动。本书可作为高等院校电子信息工程等专业的教材，也可供学习通信原理、通信系统、现代通信原理、数字通信等课程的实验及课程设计和毕业设计提供参考，也适用于从事通信系统仿真、通信理论研究、通信系统工程设计的科研人员。另外，本书采用LabVIEW设计大型系统的实例，对于LabVIEW编程技能的学习和提高很有帮助。

第1章简要介绍了系统仿真的意义，通信系统建模与仿真的方法，本仿真通信系统的组成及特点。

第2章简要介绍了LabVIEW的基本特点和基本编程方法。

第3章介绍了模拟通信系统。在模拟线性调制系统中编程设计AM、DSB、SSB调制解调模块化程序和AM、DSB、SSB调制解调系统。在模拟非线性调制系统中编程设计FM、PM调制解调模块化程序和FM、PM调制解调系统。

第4章详细介绍了基带数字通信系统。基带码变换器中包括AMI码、HDB3码、PST码、双相码、Miller码、CMI码，给出了上述码型的模块化子程序。重点介绍部分响应系统，仿真验证奈奎斯特准则，实现部分响应系统预编码—相关编码—模2判决，分析部分相应波形g（t）及其频谱，给出眼图仿真程序，分析抗噪声性能，给出第Ⅰ类部分响应系统的详细编程实现。

第5章介绍了数字频带传输系统的设计。给出各种数字调制方式的模块化程序，包括2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MSK、4ASK、4FSK、QPSK、QDPSK调制模块化程序和解调模块化程序，对各种调制方式进行调制解调系统综合设计与分析。

第6章是模拟信号的数字传输。包括信源编码、信号的抽样、均匀量化与编码、PCM脉冲编码调制、DPCM差分脉冲编码调制、增量调制。在信源编码中，包括香农编码、游程编码、冗余度编码和Huffman编码的模块化子程序。在信号的抽样、均匀量化与编码给出通用抽样模块、均匀量化与编码系统程序。在PCM脉冲编码调制中设计PCM通信系统，给出模拟信号PCM编码、PCM译码的模块化子程序，设计DPCM和增量调制系统和模块化子程序。最后，综合运用量化、PCM编译码模块化子程序及合路器、分路器模块化子程序，设计时分复用通信系统。

第7章针对二进制基带信号设计了匹配滤波器形式和相关器形式的最佳接收系统。针对2PSK确知信号和2FSK随相信号，设计相关器形式的最佳接收系统。设计中调用了第4章中的二进制序列、第5章中的2FSK、2PSK、第6章中的抽样等模块化子程序。

第8章信道编码器中设计了线性分组码、汉明码、循环码、卷积码。针对每一种码，给出编码、信道、译码的模块化子程序，并综合设计编译码系统。最后进行信息码分组、编码、信道、译码、合组等过程的模块化编解码系统的综合设计。

第9章说话人识别系统。说话人识别是语音识别的一种，针对语音信号的实时采集及预处理、语音信号的特征参数提取、与文本无关的说话人识别算法的仿真、实现了文本无关说话人识别系统。

本书由李环、任波、华宇宁编著，第1、2、4、5、6章由李环编写，第3、7、8章由任波编写，第9章由华宇宁编写。在本书的编写过程中，张磊、李向南、郭耀宇、刘洋洋、张月、张国武、史龙、李津梦、孙广庆、王雪峰、张羽、杨洁等本科生和研究生完成了部分程序设计和资料整理工作，在此对他们的辛勤劳动一并表示感谢!感谢沈阳理工大学实验室建设基金项目、学科建设资金的大力支持。最后，感谢本书的策划编辑凌毅老师和张濮老师为本书的编辑出版提供的许多宝贵建议和支持。

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由于作者水平有限，对于本书中的错误和不完善之处，恳请读者批评指正。