MATLAB通訊工程模擬

序
前言

1MATLAB 概述1
1.1　MATLAB簡介2
1.1.1　MATLAB發展歷程2
1.1.2　MATLAB組成2
1.1.3　MATLAB主視窗4
1.1.4　MATLAB指令視窗5
1.1.5　MATLAB工作空間視窗7
1.1.6　指令歷史視窗7
1.1.7　Start選單8
1.2　MATLAB的基礎準備及入門9
1.2.1　MATLAB基本操作9
1.2.2　MATLAB繪圖15
1.2.3　MATLAB常用指令18
1.2.4　MATLAB協助視窗21
1.2.5　MATLAB演示系統23
1.2.6　當前目錄瀏覽器視窗24

2MATLAB的基本操作27
2.1　MATLAB中的資料及變數類型28
2.1.1　常數和變數28
2.1.2　資料型態29
2.1.3　數值計算應用實例34
2.2　MATLAB數值矩陣運算35
2.2.1　數值矩陣的建立36
2.2.2　數值矩陣的矩陣演算法42
2.2.3　數值矩陣的陣列演算法47
2.2.4　矩陣的特殊運算51
2.3　MATLAB多項式及其運算65
2.3.1　多項式求值65
2.3.2　多項式求根66
2.3.3　部分分式展開67
2.3.4　多項式乘除68
2.3.5　多項式的微積分69
2.4　字串變數和符號矩陣70
2.4.1　字串變數和函數求值70
2.4.2　符號變數76
2.4.3　符號矩陣的建立方法82
2.4.4　符號矩陣的運算84
2.4.5　符號矩陣運算中的幾個特有指令應用85
2.5　MATLAB在複變函數中的應用92
2.5.1　複數的基本概念92
2.5.2　複變數的函數93
2.5.3　複數的生成及其矩陣建立95
2.5.4　複數的幾何意義96
2.5.5　MATLAB在複數運算中的應用98

3MATLAB程式設計103
3.1　M檔及其使用方法104
3.1.1　M文件104
3.1.2　腳本文件104
3.1.3　函數檔106
3.1.4　函數叫用和變數傳遞108
3.1.5　數據匯入與匯出116
3.1.6　範例分析123
3.2　程式結構134
3.2.1　循序結構135
3.2.2　迴圈結構136
3.2.3　分支結構139
3.2.4　程式終止控制敘述142
3.2.5　程式異常處理敘述143
3.3　程式流控制敘述144
3.3.1　echo指令145
3.3.2　input指令145
3.3.3　pause指令146
3.3.4　keyboard指令146
3.3.5　break指令146
3.3.6　錯誤控制147
3.4　函數類型148
3.4.1　主函數149
3.4.2　子函數149
3.4.3　私有函數150
3.4.4　巢狀函數151
3.4.5　多載函數157
3.5　MATLAB程式偵錯158
3.5.1　偵錯方法159
3.5.2　偵錯工具159

4MATLAB繪圖功能163
4.1　二維圖形繪製164
4.1.1　繪製二維曲線常用的函數164
4.1.2　二維圖形處理169
4.1.3　文字在圖形中顯示178
4.1.4　圖形的圖例和顏色軸181
4.1.5　繪製二維圖形的其他函數183
4.1.6　向量圖189
4.1.7　圓形圖192
4.1.8　等高線圖193
4.1.9　帶形圖195
4.2　MATLAB的三維繪圖196
4.2.1　三維圖形的基本函數196
4.2.2　立體曲面圖繪製196
4.2.3　透明度作圖203
4.2.4　立體視覺化205
4.2.5　立體圓形圖208
4.2.6　三維圖的鏤空209
4.2.7　光照處理210
4.2.8　三維向量圖212
4.2.9　三角綱目圖214
4.2.10　三維圖的剪裁215
4.2.11　其他三維圖形繪製216
4.3　三維圖形高級繪圖功能218
4.3.1　視點處理218
4.3.2　色彩處理221
4.3.3　圖像的旋轉233

5通訊系統與模擬基礎235
5.1　通訊系統概述236
5.2　通訊系統的組成237
5.2.1　信號源239
5.2.2　通道239
5.2.3　接收端239
5.2.4　發送與接收設備240
5.3　通訊系統模型的分類240
5.3.1　按信號源分類240
5.3.2　按信號特徵分類241
5.3.3　按傳輸媒介分類242
5.4　通訊系統模擬的方法244
5.4.1　動態系統模型的狀態方程求解法244
5.4.2　蒙地卡羅法248
5.4.3　混合法253
5.5　MATLAB/Simulink建模與模擬原理257
5.5.1　概述257
5.5.2　Simulink主要特點259
5.5.3　Simulink模擬工作原理260
5.5.4　靜態系統的MATLAB模擬261
5.5.5　動態系統的MATLAB模擬264
5.6　應用S函數編寫Simulink的常用模組271
5.6.1　信號源模組271
5.6.2　信號傳輸模組274
5.6.3　接收端模組276
5.7　Simulink與MATLAB的交互279

6Simulink介紹285
6.1　Simulink的啟動及其模組庫簡介286
6.1.1　Simulink的啟動286
6.1.2　Simulink模組庫簡介287
6.2　Simulink建模與模擬方法289
6.2.1　模型建立289
6.2.2　模組的參數設定292
6.2.3　模擬參數的設置296
6.2.4　模擬結果輸出296
6.3　模擬性能與計算精度設定297
6.3.1　MATLAB加速計算介紹297
6.3.2　Simulink模擬加速設計301
6.3.3　Simulink精度提高設計302
6.4　創建Simulink子系統及其封裝303
6.4.1　創建子系統303
6.4.2　條件執行子系統306
6.4.3　子系統的封裝313
6.5　S函數及M檔S函數的範本介紹319
6.5.1　S函數簡介319
6.5.2　S函數工作原理325
6.5.3　M檔S函數的範本327

7通訊模組分析335
7.1　資訊理論基礎介紹336
7.1.1　資訊的度量336
7.1.2　通道容量的計算339
7.2　信號源模型342
7.2.1　確定信號源343
7.2.2　假隨機碼源345
7.2.3　統計信號源355
7.3　通道模型分析360
7.3.1　加性高斯白雜訊通道分析361
7.3.2　帶限加性雜訊通道分析363
7.3.3　離散時間通道指標的定量計算分析364
7.4　信號觀測設備分析366
7.4.1　離散的眼圖示波器分析366
7.4.2　星座圖觀測儀分析370
7.4.3　離散信號軌跡觀測設備分析373
7.4.4　錯誤率計算器374
7.5　信號參數分析376
7.5.1　信號直流分量和交流分量分析376
7.5.2　信號能量和功率分析377
7.5.3　信號的頻域參數分析378
7.5.4　離散時間信號的統計參數分析395

8通訊系統建模397
8.1　信號源編碼與解碼398
8.1.1　信號源編碼398
8.1.2　信號源解碼409
8.2　調變與解調變分析410
8.2.1　調變的帶通與基帶分析410
8.2.2　類比調變與解調變分析411
8.2.3　數位調變與解調變分析421
8.3　數位信號基頻傳輸分析425
8.3.1　數位基頻信號的編碼介紹425
8.3.2　編碼的功率譜分佈434
8.3.3　基頻傳輸的錯誤率437
8.4　載波提取分析442
8.4.1　振幅移位鍵分析442
8.4.2　相移移位鍵分析443
8.4.3　頻率移位鍵分析445
8.4.4　正交振幅調變446
8.5　展頻通信系統的性能模擬450
8.5.1　直接序列展頻系統451
8.5.2　跳頻展頻系統455
8.6　通信系統性能指標460

9類比和數位通信系統的建模與模擬465
9.1　濾波的模型分析466
9.1.1　濾波器的類型、參數指標分析466
9.1.2　濾波器相關函數及類比介紹467
9.1.3　濾波器的相關實現473
9.2　通信系統的基本模型分析478
9.2.1　類比通信系統基本模型分析480
9.2.2　數位通信系統基本模型分析481
9.3　類比通信系統的建模與模擬分析483
9.3.1　調幅廣播系統的模擬分析483
9.3.2　調頻身歷聲廣播信號結構487
9.3.3　彩色電視信號的構成和頻譜模擬分析487
9.4　數位信號建模與模擬495
9.4.1　取樣定理的原理模擬495
9.4.2　PCM編碼與解碼497
9.4.3　 DPCM編碼與解碼509
9.4.4　Delta調變511
9.5　常用的隨機分佈516
9.5.1　均勻分佈亂數516
9.5.2　指數亂數517
9.5.3　分佈518
9.5.4　Γ分佈521
9.5.5　瑞利分佈522
9.5.6　F分佈523
9.5.7　t分佈524
9.6　模擬資料的處理526
9.6.1　插值527
9.6.2　擬合529

10通信系統綜合應用及MATLAB延伸533
10.1　跳頻技術在通信系統中的應用534
10.1.1　藍芽跳頻系統各部分分析534
10.1.2　接收信號部分分析538
10.1.3　錯誤率部分分析540
10.1.4　頻譜分析541
10.2　設計通信系統發射機542
10.2.1　利用直接序列展頻技術設計發射機542
10.2.2　利用IS-95前向鏈路技術設計發射機543
10.2.3　利用OFDM技術設計發射機549
10.3　設計通信系統接收機552
10.3.1　利用直接序列展頻技術設計發射機552
10.3.2　利用IS-95前向鏈路技術設計接收機553
10.3.3　利用OFDM技術設計接收機553
10.4　通信系統的MATLAB實現554
10.5　Stateflow原理與應用566
10.5.1　Stateflow概述566
10.5.2　Stateflow在Simulimk中的應用567
10.5.3　Stateflow常用指令569
10.5.4　Stateflow相關操作569
10.5.5　Staterflow模擬實例分析574

參考文獻581