常见海浪谱

       海浪运动是海洋中闭仔一种常见的现象。对于瞬息万变的海洋来讲，海面的波动现象十分复杂，由于前期研究人员通过大量的实测数据模拟出符合实际情况的海谱密度函数，通过不同的建模方法对海面进行几何建模，来满老陪足不同类型海面研究需要。研究人员可以根据研究内容的不同来选择合适的模型。海谱模型主要是通过对在海上获取的实验数据拟合而得到的，它是研究海面模型、电磁散射模型和海面回波仿真的基础。下面对海面高斯谱、半经验Fung谱、PM谱进行阐述。

海谱[18][19]是描述动态海面随机特性的物理量。它是海表面高度位移协方差的傅里叶变换。对于二维海面来讲，除了海面谱描述海面特征外，风向因素也会使海谱呈现出各向异性，而方向函数将各向异性的特点在建模过程中良好地体现出来。二维海谱的表达形式为：      

式中，k为海浪波数， 为全向海谱函数， 为方向函数。

（1）高斯谱

由于高斯函数的特征，高斯谱成为最基础、普遍研究的谱密度函数。一维表达形式为：

式中， 为相关长度， 为均方根（rms）长度。

       在相关长度不变的情况下，随着均方根长度的不同，高斯谱密度函数也随之改变，而且均方根长度越大，高斯谱密度函数也越大即曲线下的面积较大也就是浪的能量越大，且变化趋势也不同。在均方根长度相同的情况下，相关长度越大，高斯谱密度函数也越大即浪的能量也越大，且变化趋势相同。

二维高斯谱的表达形式为：

式中， 为相关长度， 为x方向上rms长度， 为y方向上rms长度。其谱密度函数随相关长度和均方根长度变化情况与一维情况一样。

在海面模拟应用中，用高斯谱模型仿真海面，可以看出随机粗糙面的变化，但是没法描述真实海面情况，比如由于海上风速引起的海面波动起伏等等，因此对充分生成海面作更进一步的阐述。

（2）A.K.Fung 谱

A.K.Fung 谱是一种半经验海谱，其轿含汪表达式是一个分段函数，包括低频海浪谱和高频海浪谱分量也就是所谓的重力波谱和张力波谱。这两个谱的组合构成了Fung谱，其中低频海浪谱表达式为：

高频海浪谱表达式为：

式中, 为摩擦风速，u为海平面上方高度h(m)处的风速，它与摩擦风速不同，两者之间的关系为：

根据Pierson理论，摩擦风速要大于12，也就是说海面上方高度19.5处的风速不得小于3.46。其连接点处

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 *** 作 11

2.1 MATLAB/Simulink特点

2.1 及工作原理 11

2.1.1 Simulink主核嫌虚要特点 11

2.1.2 Simulink仿真的工作

2.1.2 原理 12

2.2 Simulink的常用 *** 作 13

2.2.1 安装与启动 13

2.2.2 模块基本 *** 作 14

2.2.3 信号线基本 *** 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 变者胡步长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线性改燃均衡器 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