资 源 简 介
系统介绍matlab/simulink通信系统仿真设计，包括通信信号与系统分析MATLAB仿真与应用精品丛书详解 MATLABSimulink通信系统建模与仿真(配视频教程)刘学勇编著電子工業出版禾Publishing House of Electronics Industry北京· BEIJING前言随着科学技术的发展,计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力,它大大节省了人力、物力和时间成本,在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。 MATLAB凭借其强大的功能在众多的计算机仿真软件中脱颖而出,成为国际上最流行的科学与工程计算的工具软件。 MATLAB不仅功能强大而且易于操作,使用户能集中精力于所研究的问题上,而不必在编程上花费过多时间。世界各国在通信系统的教学中,均采用 MATLAB及 Simulink作为辅助教学软件,一方面可以摆脱繁杂的大规模计算;另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型,所花的代价要远小于实际建模。目前,系统地介绍 MATLAB/ Simulink通信系统仿真设计的书非常少,很多书的重点都是各种模块的设计和性能分析的基本理论,缺少通过大量实例讲解 MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真设计的内容,本书就是为尝试弥补这方面的不足而编写的。本书共分12章,可分为三大部分。第1部分包括第1~2章,主要介绍 MATLAB的基础知识、 MATLAB/Simulink集成环境、M语言编程环境,以及 Simulink模块的使用,使读者对 MATLAB/Simulink能有一个基本的了解。第2部分包括第3~8章,主要介绍使用 MATLAB/ Simulink进行通信系统仿真中各个常用模块使用方法,包括通信信号与系统分析、信道、模拟调制与解调、数字基带传输、数字信号载波传输、信道编码/译码,以及交织等模块。读者通过这些内容的学习,可掌握通信系统常用模块的仿真方法与技术,并能学会搭建简单的系统模型。第3部分包括第9~12章,是通信系统的综合仿真实例,包括OFDM系统仿真、CDMA系统仿真、多址接入协议概述及MMO系统仿真。它们都是当前通信界的研究热点,读者通过学习,将会对通信系统有一个更深入的了解,同时对使用 MATLAB/ Simulink进行通信系统仿真的方法会有更大的提高。本书的最大特点就是将理论与实际紧密结合,内容通俗易懂,使读者对使用 MATLAB/Simulink进行通信系统仿真应用有一个基本的认识。本书的另一大特色就是注重仿真应用的系统化,书中严格按照各种理论系统进行仿真过程的设计,使所有的仿真内容都可以找到理论根源,从而巩固加深了读者对理论的理解。本书配有光盘1张,包含书中所有实例的程序源代码和相关的教学视频,方便读者学习和使用。所有的程序都用 MATLAB/Simulink进行了验证。此外,还有大量的上机习题,读者如果能认真分析相应习题,对整个通信系统的工作会获得更加生动、具体的认识。书中的综合案例,读者稍加修改,便可以应用于自己的工作中或者完成自己的课题,可以说是物有所值。本书主要由刘学勇编著,参与编写的还有张玉兰、李龙、魏勇、王华、李辉、刘峰、徐浩、李建国、马建军、唐爱华、苏小平、朱丽云、马淑娟、周毅等。由于时间仓促,同时限于作者的水平,书中难免存在一些错误和不足之处,欢迎广大读者批评指正。编著者2011.8目录目录第1章 MATLAB基础与通信系统仿真……11 MATLAB简介1.11 MATLAB的起源……………………111.2 MATLAB的特点…12 MATLAB程序设计12.1 MATLAB工作环境…,,,,,来,,来,,,,,,,,,,,,122 MATLAB的帮助系统……3357123 MATLAB的基本操作………1.2.4 MATLAB图形处理和数据可视化……………………1212.5M文件编程20126文件操作…291.3通信系统仿真………,,,,,,,,,来1.3.1通信仿真的概念……………………………………………………341.32通信仿真的基本方法………34小结………………………………36习题第2章 Simulink仿真基础………3721 Simulink简介372.2 Simulink工作环境……382.3 Simulink仿真的基本方法…4123.1 Simulink模块库……422.3.2搭建仿真模型……24创建自己的模块库………………4824.1模块合成,…,……4924.2创建新模块………………………492.4.3模块的封装………8,,,.,512.5S-函数的编写………………………502.51S-函数的工作原理………57252S-函数的基本概念……58253M文件S函数………59254M文件S-函数的编写示例……………63小结65习题……………………………………………………………66第3章通信信号与系统分析…………6731离散信号和系统……6731.1离散信号………67●●●●●联解 MATLAB/ Simulink信系统廛模与们真(配视频教程)3.12离散时间系统………69313信号的能量和功率723.2 Fourier分析…………7232.1连续时间信号的 Fourier变换……322离散时间信号的 Fourier变换76323离散 Fourier变换……7933带通信号的低通等效3.3.1解析信号与 Hilbert变换…853.32带通信号的低通表示…34随机信号分析34.1平稳随机过程的相关函数与功率谱密度34.2带通随机过程34.3随机过程通过线性系统小结习题…第4章信道……964.1加性高斯白噪声信道……,,,,,来,,,,,,,641.1awgn函数……964.1.2 randn函数……………10041.3AWGN信道仿真示例……………………1024.14 Simulink中的AWGN模块仿真10442多径衰落信道…11042.1多径衰落信道的特点11042.2多径衰落信道的仿真………1164.23 Simulink中的多径衰落信道模块仿真…121小结………123习题124第5章模拟调制12551幅度调制1255.1.1调幅(AM)1255.12抑制载波双边带调制( DSBSO)13451.3单边带调制(SSB)52角度调制15352.1调频(FM)……………………15352.2HM信号的解调小结………………160习题……160第6章数字基带传输1616.1概述16162二进制基带信号传输…162Ⅵl●●●●●目录621二进制基带信号的最佳接收……162622正交信号在AWGN信道下的传输性能………164623双极性信号在AWGN信道下的传输性能……………………170624单极性信号在AWGN信道下的传输性能…………………17363基带PAM信号传输…………175631基带4PAM的信号波形……175632基带4PAM信号在AWGN信道下的最佳接收……17563基带4PAM信号在AWGN信道下的传输性能………………………17664带限信道的信号传输………181641带限信道………,,,,,,,,,来来,、,18164.2带限信道信号无ISI的条件…182643带限信道信号传输的仿真184小结……………491习题………………191第7章数字信号载波传输………19271概述……………………1927.2载波幅度调制(PAM)…………………………193721载波PAM信号的产生………………1937.22载波PAM信号的解调72.3载波PAM信号的仿真…………19473载波相位调制(PSK)…………………………………1987.31载波PSK信号的产生.1987.32载波PSK信号的解调…………….19733载波PSK信号的仿真200734差分PSK(DPSK)及其性能……………………….20474正交幅度调制(QAM)………21074.1QAM信号的产生…210742QAM信号的解调…………211743QAM信号的仿真……………2127.5载波频率调制(FSK)…215751FSK信号的产生…2157.52FSK信号的解调21673FSK信号的仿真217小结,,……………221习题…第8章信道编码和交织…22281概述………………222811差错控制方式…22281.2纠错码的分类……………………………813编码效率224VIl●●●●●●联解 MATLAB/ Simulink信系统建顱与仿真(配视频教程)82线性分组码……………225821 Hamming码…225822循环码………………………231823BCH码…………………234824RS码……2368.25CRC校验码…24083卷积码……………24483.1卷积码的原理………245832卷积码的描述…246833卷积码的译码…………………………247834卷积码仿真…24884交织器…………………252小结…习题……………257第9章OFDM系统仿真………………25891OFDM基本原理…………258911串并变换25991.2子载波调制25993OFDM的IDFT/DFT实现26491.4保护间隔与循环前缀……2659,2基于OFDM的80211a系统…27192180211a的帧结构……………2719228021 La oFdm物理层编码过程…………273923系统参数…924训练符号……………274925 Signal域…………27692.6Data域的扰码及解扰………276927卷积编码器和 Viterbi译码……………,,,,号,277928交织…2789,29子载波调制与解调2793IEE80211a系统的仿真…280小结………………第10章CDMA系统仿真…29310.1扩频通信基本原理…………29310.1.1理论基础10.12扩频通信系统的分类…29410.13扩频通信的重要参数…295102扩频码序列1021m序列……296●●●鲁●●●目录10.22God序列………29810.3直接序列扩频通信系统仿真29910.4cdma2000通信系统的仿真………307104.1扩频速率(SR)与无线配置(RC)……………30710.42cdma2000系统的物理层相关技术30810.43前向基本信道简介……10.44cdma2000RC3FFCH的仿真………………………………310小结………317第11章多址接入协议仿真概述318111多址接入协议概述……318112多址接入协议分类…………………319112.1非竞争(调度)多址接入协议…………32011.2.2竞争(随机)多址接入协议…….,,…320113多址接入协议仿真模型…………32111.3.1仿真系统模型……321113.2通信信道……3221.3.3包宀生…11.3.4碰撞……11.3.5产生的业务量…………………3211.3.6吞吐量…………………32311.3.7平均传输时延…323113.8协议评价指标324114 ALOHA协议仿真………………32411.5时隙 ALOHA协议仿真………332116非持续性载波监听( np-CSMA)协议仿真…………337小结………343第12章MMO系统仿真……344121MIMO系统概述……34412.2频率平坦衰落MMO信道………………34512.3空时分组码34512.3.1 Alamouti空时编码………………………………………34512.3.2多接收天线系统…348124空分复用和 BLAST结构………3511241 V-BLAST结构……………351124.2V- BLAST结构的迫零(ZF)检测算法………352124.3 V-BLAST结构的最小均方误差(MMSE)检测算法………………………357小结…,,,来,来……362●●●●●●●●●第1章 MATLAB基础与通信系统仿真MATLAB语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言,自1984年由美国 Math Works公司推向市场以来,历经二十多年的发展与竞争,现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发软件。 MATLAB功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。在欧美各高等院校, MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具,成为本科生、硕土生及博士生必须掌握的基本技能。本章首先对 MATLAB的基本用法及通信系统仿真做一简单介绍1.1 MATLAB简介MATLAB软件系列产品是一套功能强大的数值运算和系统仿真软件,被誉为“巨人肩膀上的工具”。借助于 MATLAB,能够迅速地测试设计构想,综合评测系统性能。1.1.1 MATLAB的起源20世纪70年代,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的 Cleve moler出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用 LINPACK和 SPACK矩阵软件工具包库程序的“通俗易用”的接口,即用 FORTRAN编写的萌芽状态的 MATLAB( MATrix LABoratory,矩阵实验室)。1984年,由 Little、 Moler、 Steve Bangert合作成立 Math Works公司,并把MATLAB正式推向市场。从这时起, MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能。与大家常用的 FORTRAN和C等高级语言相比,MATLAB的语法规则更简单,更贴近人的思维方式,被称为“草稿纸式的语言”。它以超群的风格与性能风靡全世界,成功地应用于各工程学科的研究领域。目前, MATLAB软件版本每年都在不断更新之中,新版本兼容旧版本,旧版本的程序可以不加修改地在新版本中运行。但新版本的程序不一定能在旧版本中运行,这点读者需要注意。本书中所使用的版本为 MATLAB7.01.1.2 MATLAB的特点为什么 MATLAB如此备受青睐?就让我们来看一下 MATLAB有什么特点吧
