MATLAB仿真在现代通信中的应用
MATLAB仿真在现代通信中的应用,特别是无线通信仿真详细具体，适合无线通信研发人员使用。内容简介本书以现代无线电通信中的关键技术:扩频、跳频、OFDM、3G系统、无线接入系统以及常见无线通信系统作为对象,以 MATLAB/ Simulink作为仿真工具,对上述系统进行了仿真实验还对数字信号通过各种调制方式,发送滤波器后的频谱特性,以及应用各种差错控制方式后的传输特性给出了系列仿真实例。并对上述仿真内容进行了简单的原理性介绍,对于建模和仿真编程中出现的主要问题与注意事项做了相应敏讲解。仝书源程序附有光盘本书可作为高等学校通信专业的教学、科硏参考书,也可供管理部门作为参考资料、图书在版编目C|P)数据MATLAB仿真在现代通信中的应用徐明远,邵玉斌编著一西安:西安电子科技大学出版社,20114ISBN978-7-56062554-6Ⅰ①M…Ⅱ①徐…②邵…Ⅲ①通信系统一系统仿真一软件包, MATLABⅣ①TN914中国版本图书馆CP数据核字(2011第027693号策划臧延新责任编辑杨宗周出版发行西安电子科技大学出版社(西安市太白南路2号)电话(029)8824288588201467邮编70071网址www.xduph.com电子邮箱 xdupfxb00@163com经销新华书店印刷单位陕西天意印务有限责任公版次2011年4月第1版20ll年4月第1次印刷开本787毫米×1092毫米116印张13625数315千字印数1~2000册定价30.00元(含光盘)ISBN978-7-5606-25546/N·0594XDUP2846001-1煮如有印装问题可调换*本社图书封面为激光防伪覆膜,谨防盗版。前言近十年来,无线电技术突飞猛进,无线电事业快速发展。扩频、跳频、OFDM技术3G系统、蓝牙、IEEE802.11a、数字电视、智能天线等技术的出现,让人目不暇接。无线电成了现代文明的重要组成部分。人们在享受现代文明带来的方便与效率时,想到了应该对这些新技术和新系统多一些了解,然而,深奧的理论、复杂的技术、昂贵的设备与仪器给学习带来了不少的困难。人们在寻找与快速进步的技术相适应的学习与研究方法时,MATLAB仿真在新技术的学习与新系统的研发中成了有力的工具。应用 MATLAB的编程方法和功能模块,可以搭建各种仿真系统,还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级的仿真程序出现在 MATLAB软件的演示实例中,这使得学习的效率大为提高,对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和参数选取的层面。建立和谐的电磁环境,需要了解各种无线电通信系统的特性,其中包括时间域、频率域、相位域以及传输特性。特别是它们之间的定量关系可以从仿真实例运行的结果中得到。也可以说,每个仿真实例就是一个小实验平台,实验中可以对通信的相关原理,甚至通信系统进行研究,其中的分类结果也可以作为资料备查。本书应用 MATLAB仿真工具对常见的调制方式、发送滤波器、差错控制方式以及各种通信系统(包括新一代的通信系统)的相关特性进行研究。可以运行的大量仿真实例,一方面给出了仿真的结果;另一方面还给出了部分仪表测量的结果可供比对。仿真实例大部分是作者在教学与科研实践中自行编制的,小部分是 MATLAB软件中的演示仿真实例全书分以下五部分:第一部分基础知识,包括数字调制、发送滤波器、通信信号的测量与表达。第二部分常用无线电通信系统,包括公众移动通信系统、专用移动通信系统、卫星通信系统。第三部分新技术与3G,包括扩频、跳频、OFDM以及3G系统。第四部分无线接入系统与数字电视,包括蓝牙、802.1a与数字电视。第五部分天线与射频技术,包括天线阵列、射频传输线、滤波器。书中给出了简单的原理介绍、 MATLAB仿真的系统、程序(光盘)以及程序运行结果。对编程中的主要问题与注意事项作了讲解。着重讨论了各种系统及输出信号的频谱特性。对于系统的传输特性,以及影响系统传输特性的因素,譬如调制方式、差错控制方式也进行了较系统的讨论。为了保持本书简练的篇幅,没有在书中详细介绍所有仿真系统中各个模块的参数设置,也没有将雷同的系列仿真系统的程序在书中展示。购书所附的光盘提供了书中提到的全部软件。点击模块打开对话框可以仔细研究其中每个模块的参数设置。若需要还可以将其拷贝出来后按照读者的意愿,遵循 MATLAB的相关规则更改参数后进行学习研究。本书可作为高等学校通信专业的教学、科研参考书,也可供管理部门作为参考资料。本书编写中的不妥和疏漏之处,还望读者给予指出。作者的联系方式:xumil@163com,shaoyun99@sina.com徐明远邵玉斌2011年1月说明1.用 MATLAB m文件编写的程序序号在本书中是这样表示的:比如程序35表示第3章的序号为5的程序。在 MATLAB软件中用CHX35表示。2. MATLAB/Simulink程序在本书及 MATLAB软件中都用SCHX3_10表示(第3章的序号为10的程序),该仿真系统框图在本书中用图3-10表示。3.本书的程序可运行在 MATLAB2008B版本目录第一部分基础知识第1章数字调制1.1非连续相位的角度调制31.1.1FSK信号的仿真1.1.2PSK信号的仿真1412连续相位的角度调制.1.3正交幅度调制29第2章发送滤波器,·,2.1概论322.2升余弦脉冲滤波器.332.3平方根升余弦滤波器4124高斯滤波器…46第3章通信信号的测量与表达3.1通信仿真中常用的信号测量模块3.1.1 Simulink基本模块中的 Sinks子库简介,,,,,,,,,,,,,,,,,513.12 Simulink通信工具箱中的 Comm sinks子库简介….52313 Simulink信号处理工具箱中的 Signal Processing Sinks子库简介533.2信号的测量…623.21窄带随机信号的产生和波形测量3.2.2各种信号的表示和测量633.3差错控制传输特性的测量与表达72331线性码……1733.32循环码.753.33里德-索洛蒙码773.34卷积码335汉明码3.3.6BCH码3.37循环冗余码8534信号统计参数的测量.…863.4.1统计模块库86342概率密度函数873.4.3瑞利衰落信道的仿真测试……344图像的灰度直方图3.5图像和视频信号的测量与表达3.5.1模块库…3.52图像的读出与显示933.53图像加噪与滤波…,.,,,·943.54图像的二维变换与反变换963.5.5图像有损压缩“““第二部分常用无线电通信系统第4章公众移动通信系统1014.1公众通信系统概述…….1014.1.1最早期的移动通信系统014.1.2第1代移动通信系统….4.1.3第2代移动通信系统1024.1.4第2.5代移动通信系统……,,,,,,,1044.1.5第3代移动通信系统1064.1.6第4代移动通信系统…1084.2GSM全球移动通信系统.,,非1094.3CDPD蜂窝数字分组数据网……11144NADC北美数字蜂窝网1134.5PDC个人数字蜂窝电话144.6 CDMA IS-95码分多址通信系统1174.7CT-2第2代无绳电话系统184.8数字增强型无绳通信标准12049PHS个人手持式电话系统12第5章专用移动通信系统12451集群通信系统…12452APCO数字集群通信系统1255.3 TETRA欧洲数字集群通信系统12754THTS地面航空电话系统…129第6章卫星通信系统1316.1铱星系统.1316.2美国ICO卫星通信系统13363甚小孔径终端卫星通信系统…135第三部分新技术与3G第7章新技术…1417.1扩频1417.2多元扩频7.3跳频…14674正交多载波调制OFDM.150第8章3G系统15281 WCDMA码分多址通信系统15282CDMA2000码分多址通信系统157第四部分无线接入系统与数字电视第9章无线接入系统…91蓝牙系统 BLUE TOOTH16592无线局域网 HiperLAN216993无线局域网802.11标准,.非,,,,,,,,,,,,,,,,甲174第10章数字电视系统10.1数字电视广播系统…17910.2卫星广播系统182第五部分天线与射频技术第11章天线187111天线方向图18711.2均匀直线阵的波束扫描…11111187113均匀圆形阵的波束扫描189114非均匀直线阵的波达方向估计19211.1 Capon法194114.2 Music法195第12章射频…19612.1波导19612.2传输线19812.3滤波器205参考文献207
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制造执行系统（MES）选型与实施指南
制造执行系统（MES）选型与实施指南,带详细目录，文档里面内容可复制。35.5石化行业MES应用案例.35.6小结6036汽车行业需求要点分析…,61361汽车行业生产管理特点362汽车行业合规性363汽车行业典型加工工艺路线一-以某乘用车企业为例..O5364汽车行业MES需求分析64365汽车行业MES应用案例.67366小结37机械行业需求要点分析…16937.1机械行业生产管理问题6937.2机械行业合规性.7237.3机械行业典型加工工艺路线一一以某阀门企业为例…37.4机械行业MES需求分析.……73375机械行业应用案例37.6小结4MES市场发展综述41中国MES市场活跃度分析…17842MES厂商分类………17843中国MES市场厂商分析…4.4中国MES市场主流厂商技术特点分析.45存在的问题及趋势.955MES应用实施分析…975.1概述9752MES系统的需求分析方法521MESs需求分析误区分析.995.2.2MES需求分析范例.53MES选型要点分析∴1065.31MEs选型流程.着着··,1065.32MES招标文件要点分析.108533MES技术评标要点分析…..:.:...::::::.1105.34MES合同签署要点分析1454MES系统实施要点分析.118541详细需求分析……118②542需求变更管理12254.3二次廾发管理.544上线前策划.124545项目验收6MES应用成熟度分析………1277MES典型案例分析…7.1MES助力闪迪实现严密地制造执行监控…13072MES打开DFAC的生产管理黑箱1367.3MES实现约克空调管控一体化.427.4乘“需"而入搭建个性MES平台(未确认)∴…14775MES华润双鹤质量与成本的平衡点(未确认)7.6三星MES案例160附录1MES相关名词解释附录2MES主流厂商、产品与解决方案介纲附2.1 Camstar mes解决方案介绍(木确认)162附2.2明基逐鹿MES解决方案介绍(确认)164附2.3速威MES解决方案介绍(确认66附2.4易往信息MES解决方案介绍(确认)…附2.5三星 SDS MES解决方案介绍(确认)附2.6罗克韦尔MEs解决方案介绍(未确认)172附27开目MES解决方案介绍(确认)174附2.8艾普工华MES解决方案介绍(确认)176附2.9大连华铁海兴MES解决方案介绍(确认)….附2.10西门子MES解决方案介绍(资料不全)…178附2.11灵蛙MES解决方案介绍(木确认)179绪论当前中囻制造企业正努力通过成木缩减、加强质量管理和投产周期的缩短等更加精细化的手段以提升企业竞争力。对于很多制造企业来说,虽然凵经应用了ERP、CRM、PLM等企业级管理软件,但生产制造过程仍然犹如〃箱”,对生产现场的管控能力十分薄弱车间管理者和企业管理人员不能实时、透明地了解生产线上的实际状况,虽然企业的ERP系统下达了生产计划,但是计划的有效执行却依然难以保证。4加工信息不能及时反馈,包括在制品加工信息和工位状态信息等车间在制品的收、发以及工序件的搬运明细无法统计,从而导致在制品库存积压,增加了库存资金占用。斗无法对产品质量指标进行在线检测、统计、显示,尚未建立产品质量追溯体系。无法收集与核算企业各生产工序的成本,通过对生产成本的控制,优化资金流,实时得到动态成本信息。难以实时地采集生产过程的相关信息,如进度信息、关键质量信息等,因此无法快速地对生产变动做出响应。无法对设备进行实时监控,防止设备突发故障车间工人的生产效率无法统计,人力成本无法准确掌握。到底牛产现场发生了什么?制造过程的“黑箱”已绎蒙住了管理层的眼睛,束缚了管理层的手脚长期的实践表明,信息化深化应用是制造企业实现自主创新和转型升级必要支撑。制造业信息化是一个长期的过程,经历了从单元应用、部门应用到企业级应用的过程。很多企业的生产车间虽然实现了自动化和规范管理,但是还缺乏信息系统的支撑,导致ERP应用过程中,生广计划下达之后的执行情况不能及时反馈,使ERP应用难以真正实现对企业的实时管控,也难以实现对生产过程的追溯。同吋,由于缺乏信息化应用系统,车间的⊥人、设各物料等资源还不能合理的调度,导致车间的生产效率不高,生产质量也得不到根木保障。在这种背景下,制造执行系统( Manufacturing Execution System,MES)邀渐成为广大制造企业关注的热点。总的来说,MES系统能在以下方面提升企业的管理水平透明化生产:通过实时的数据采集,及时了解车间的生产情况以及质量状况,将生产计划的执行及时反馈给ERP,打开生产过程中的黑箱。敏捷性生产:掌控所有的生产资源,包括设备、人员、物料信息等,能快速应对生产现场紧急状况,对生产作业计划进行调整并合理调度保让生产顺利进行。生产可追溯:建立完整的生产数据档案,形成全面的正反向追溯体系,界定责任减少召回损失。4生产质量改善:实时采集生产过程中的质量数据,关注事中控制,事后分析,从而持续改善产品质量及时预警:自定义各项生产指标,实时监控指标执行情况,以邮件、短信、看板等多种方式实时主动知会生产中的异常状况,提前发现、及时处理、减少损失。绩效分析:对生产绩效、人员绩效、设备绩效进行分析,为车间、工厂乃至整个集团绩效的改善提供依据。e- works research的研究衣明,中国制造企业对MES需求迫切,但存在盲从的状況;供应商热情很高,概念层出,版木不断,同时进入及准备进入该领域的供应商跃跃欲试,良莠不齐,目前的中国MES市场与2000年前后ERP领域概念满天飞的乱象有些类似。形成目前MES热潮的原因主要有:1.ER在广泛应用的过程中,应用效果并未达到 Gartner给出的ERP原始定义的广度和深度。很多企业用MES完成ERP“未尽的事业”。2.行法规的追溯要求促进了MES系统的广泛应用。3.制造企业广泛采取两级计划体制。车间需要制定详细的作业计划,并付诸实施。4.流程行业信息化的五级模型,确立了MES的地位。5.制造企业精细化管理的需求,管理的粒度更细。MES系统具有很强的行业特性。不同行业、不同生产模式的企业,对于MES的需求有极大的差异。因此,热溯之下,制造企业更应冷静思考如何进行MES的选型与实施,有效规避风险,确保MES应用取得应有效果e- works research的研究表明,企业在MES实施及应用过程中不可避免地面临以下问题需求不清:由于对MES的理解有限,导致对于MES的需求难以准确把握,或需求含糊;希望过高:认为MES是万灵药,能解决之前其他系统实施吋遗留的难题,如信息及时反馈、质量管理、高纵计划排程等,但理想与现实存在较大差距边界不清:MES在功能上与其他信息系统在功能上有一些重叠,如何让芥定不同系统之间的边界?MES又该如何与下、上层系统之间得到集成?重点含糊:MES有11个标准模块,哪些模块是关键,实旌先后如何?士个性淹没:牛产模式的个性决定了MES需求的个性,呈现很强的行业特点。如何在不失先进性的同时有效把握自身的个性化需求?选型难定:面对众多的MES不同的解决方案,企业如何拨开迷雾,进行科学选型?准备不足:MES是需要大量的基础数据来支撑的,而且很多数据是需要从前期的信息系统中获得,由于准备不足,随着MES实施的深入,相关问题集中爆发。评估缺失:蚀乏合理的、科学的MES的应用评估体系,价值难以凸显,持续深化应用乏力些MEs供应商虽然对MES的相关理论及自身产品非常熟悉,但是对制造企业的真正需求缺乏理解和分析。销售人员为了获得订单,盲目承诺满足企业的功能需求,导致实施过程中才发现系统满足不了客户的需求,需要进行大量二次开发,增加了实施成本。述问题成为企业实施和应用MES的难题,甚至直接导致了个业MES项目流产总之,虽然MES的应用热潮已经来临,但对于广大的中国制造企业而言MES还处于刚刚起步阶段,很多企业还处于概念理解、需求认知和应用摸索阶段。为此,e- works research积聚业内专家资源、深入了解企业需求、洞察主流供应商技术发展趋势的基础上,站在中立、客观、全面的角度,发布《制造执行系统(MES)选型与实施指南》,有效地帮助制造企业全面了解MES技术与发展现状,推进MES在制造企业的顺利实施和成功应用。本《指南》的内容和结构划分为:第1章MES的定义与发展。正本清源,介绍MES的定义与MES的背景和发展历程,阐述 e-works research对MES的理解。第2章企业对MES系统的功能需求。本章阐述MES系统应该具各的基本性能和核心功能,并综述了不同行业间的MES应用差别。第3章典型行业MES需求要点。不同行业、不同企业对MES的功能需求有很大的不同,本章挑选了电子、食品饮料、钢铁、石化、汽车和机械,六个有代表型的行业,分析每个行业的MES个性化需求。第4章MES市场发展综述。本章详细了中国MEs市场的发展情况,对市场中的厂商进行了分类,并分析了主流厂商的技术特点。第5章MES应用实施分析。本章详述企业在进行MES实施时应注意的问题,包括明确项目范围、形成项目团队、确定项目需求、合理选择供应商、有计划组织实施及实施上线后的定期评估及持续优化等环节。第6章MES应用成熟度分析。本章介绍了MES深化应用五级戊熟度模型,每个级别MES应用应达到的效果。第7章MES典型案例分析。木章选取了有代表性的6个MES应用案例,为不同行业的企业实施MES提供实例参考。附录1MES相关名词解释。常用的MES名词解释附录2MES主流厂商、产品与解决方案介绍。介绍了国内外主流的MES产品和解决方案1MES的定义与发展1MES的发展历程从20世纪70年代后半期开始,就已经出现了一些解决单一问题的车间管理系统,如设各状态监控系统、质量管理系统,以及涵盖生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。各个企业引入的只是单一功能的软件产品或系统,而不是整体的车间管理解决方案。1990年11月,AMR( Advanced Manufacturing research)明确提出MES概念。AMR提出三层结构的信息化体系结构,将位于计划层和控制层之间的执行层叫做MES,确立了MES的地位。此后,SA( The Instrumentation Systems and Automation Society,仪表、系统和自动化协会)描述了MES模型,包括了工厂管理(资源管理、调度管理、维护管理)、工厂工艺设计(文档管坦、标准管理、过程优化)、过程管理(回路监督控制、数据采集)和质量管理(sQC-统计质量管理、LIMS-实验室信息管珄系统)4个主要功能,并由实时数据库支持。在20世纪90年代初期,MES的重点是生产现场的信息整合。MESA( Manufacturing Execution System Association,制造执行系统协会)于1997年提岀了MESs功能组件和集成模型,该模型包括11个功能模块。这一时期,大量的硏究机构、政府组织参与了MES的标准化工作,进行相关标准、模型的研究和开发,其中涉及分有对象技术、集成技术、平台技术、互操作技术和即插即用等技术进入2000年后,MES作为信息化应用的重要组成部分得到了市场的广泛关注,MES领域的并购十分活跃,越来越多的北美和欧洲MES软件厂商进入中国,中国本土不少自动化厂商,以及PLM和ERP软件厂商也开始进入MES市场。随着企业加强精细化管理,以及面临着越来越严格的质量追溯和管控需求,越来越多的大中型制造企业开始重视MES的应用,并丌始进行MES选型与实施,并在MES应用和集成方面取得显著成效。国际主流MES丿商在推广MES的过程中,进一步提出了制造运行管理(MOM)以及制造智能(M)等新理念,赋予了MES更加丰富的内涵。各大厂商通过技术的革新搭建了基于SOA架构的软件平台,并在数据库、应用技术、系统功能、可配置性等方面都有重要的突破12MES的定义国外不同的组织和研究机构形成了很多MES的理论和体系,包括MES的定义、定位模坦、功能模型、数据流模型,甚至实施方法模型,但是并没有统-ε比较著名的有以卜几个:1、AMR对MES的定义美国先进制造研究机构AMR将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层⊥业控制之间的、面向车间层的管理信息系统〃,为操作人员、管理人炅提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态。AMR提山了决策层、执行层和控制层的企业信息集成三层业务模型:第层决策层(ERP)主要为企业提供全面管理决策;第二层执行层(MES)主要负责车间缴的协调、跟踪、发现并监控相关趋勢;第三层控制层(SFC)直接负责工)生产控制的环节2、MESA对MES的定义制造执行系统协会MESA对MES的定义为MES能通过信息传递,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂里有实时事件发生时,MES能对此及时做出反应、报告,并利用当前的准确数据对他们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少内部没有附加值的活动,有效的指导工厂的产运作过稈,从而使其既能提高工厂及时交货能丿、改善物料的流通性能,又能提高牛产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。MESA对MES的定义强调了以下三点:(1)MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一解决某个生产瓶颈。(2)MES必须提供实时收集生产过程数据的功能,并做出相应的分析和处理(3)MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息集成。3、ISA对MES的定义关国标准化组织(ISA)从1997年启动编制《SA95企业控制系统集成标准》,其日的
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