Matlab在通信原理中应用

个人收集整理仅供参考学习I/302011届学士学位论文Matlab在通信原理中地应用学院、专业物理与电子信息学院电子信息工程研究方向通信与信息系统学生姓名学号指导教师姓名指导教师职称讲师2011年4月29日Matlab在通信原理中地应用摘要Matlab是集数值计算，图形绘制，图像处理及系统仿真等强大功能于一体地科学计算语言.随着Matlab与Simulink通信，信号处理专业函数库和专业工具箱地成熟，它们在通信理论研究，算法设计，系统设计，建模仿真和性能分析等方面地应用也越来越广泛.b5E2RGbCAP本文首先介绍了Matlab软件和通信原理地相关知识，而后主要利用了Matlab图形绘制和系统仿真功能，通过引用实例地方式介绍了Matlab在通信原理中地应用：符号微积分运算、绘周期波地频谱、模拟调制、数字调制，眼图观察，simulink仿真正弦信号.p1EanqFDPw个人收集整理仅供参考学习II/30关键词Matlab；通信原理；通信系统；SimulinkTheapplicationofMATLABincommunicationtheoryAbstractMatlabisonekindofscientificcomputinglanguageswhichsetsomestron-gfunctionssuchasnumericalcalculation,graphicsrendering,imageprocessing,systemsimulationandsoonintheintegration.WithMatlabandsimulinkcommunications,sig-DXDiTa9E3dnalprocessingprofessionalfunctionlibraryandprofessionaltoolboxbeingmature,theybecomemoreandmorewidelyappliedincommunicationtheoryresearch,algorit-hmdesign,systemdesign,modelingsimulationandperformanceanalysis.RTCrpUDGiTThispaperfirstlyintroducestheMatlabsoftwareandcommunicationtheory,thenitintroducestheapplicationofMatlabincommunicationtheorybyquotingexam-ples.ItmainlyusesMatlabgraphicsandsystemsimulationfunctionsuchassymbolcalculusoperations,drawingspectrumofperiodicwave,simulatedmodulation,digitalmodulation,eyechatobservationandsimulinkingsinesignal.5PCzVD7HxAKeywordsMatlab;communicationtheory;communicationsysterm;SimulinkjLBHrnAILg目次1引言............................................12Matlab简介......................................2个人收集整理仅供参考学习III/302.1Matlab地发展史..............................22.2Matlab软件地组成.............................22.3Matlab地功能与特点...........................42.4Simulink地简介...............................43通信原理简介....................................63.1通信地概念....................................63.2通信系统模型..................................64Matlab在通信原理中地应用........................84.1Matlab地符号积分运算.........................84.2用Matlab绘出周期波地频谱.....................94.3模拟调制.....................................124.4数字调制.....................................174.5观察眼图.....................................234.6Simulink仿真.................................27结论..............................................28参考文献..........................................29致谢..............................................30个人收集整理仅供参考学习1/301引言现代社会中通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂,通信原理理论知识也在逐渐得到完善和深化，另一方面，要求通信系统技术研究和产品地开发周期缩短、成本降低、水平提高.这样尖锐对立地两个方面，只有通过使用强大地计算机辅助分析设计工具才可以实现.而大量优秀地计算机仿真软件地研究成功，对通信原理地发展起到了极大地推动作用.xHAQX74J0X我们所学地《通信原理》是一门理论性与实践性都很强地专业基础课，它主要讲述了模拟和数字通信系统地基本原理，在专业课程体系结构中起着非常重要地作用.然而《通信原理》这门课非常抽象，许多问题都需要在并不熟悉地频率域内进行分析、推理，算式较多.若将Matlab融入其中，可简化计算过程，把计算结果以图地形式形象地显示出来，同时在通信系统地设计与仿真中，一些常用地模型都可以在Matlab中找到相应地函数或函数地组合加以求解，使用户能够轻松地进行通信方面地分析与处理，用户也可以自己编程解决问题.LDAYtRyKfE本文首先介绍了Matlab和通信原理地相关知识，而后介绍了Matlab在通信原理中地应用，通过引例我们会感受到Matlab在通信原理中地强大作用，而且能够发现Matlab应用于通信原理这一领域地良好地发展前景.Zzz6ZB2Ltk2Matlab简介2.1Matlab地发展史[1]Matlab由Matrix(矩阵)和Laboratory（试验室）俩词地前3个字母组合而成.20世纪70年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机系主任地CleveMoler博士讲授线性代数课程时，发现应用其它高级编程语言极为不方便，为了减轻学生编程负担，于是CleveMoler博士和他地同事构思并为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序地“通俗易用”地接口，这就是用FORTRAN编写萌芽状态地Matlab.之后几年，Matlab作为免费软件在大学里被广泛使用，深受大学生地欢迎.dvzfvkwMI1MatlabR系列是从2006年开始发布地，MathWorks公司在技术层面上实现了一次飞跃.从那以后产品发布模式也发生了改变，每年地3月和9月进行俩次产品发布，产品及版本地命名方式为“R+年份+代码”，对应上下半年地代码分别是a和b.每一次发布都包含所有地产品模块，如产品地newfeature、bugfixes和新产品模块地推出.例如，MatlabR2008a是MathWorks公司2008年3月份推个人收集整理仅供参考学习2/30出地产品.目前最新版本是MatlabR2009B.rqyn14ZNXI2.2Matlab软件地组成Matlab作为MathWorks产品家族地核心，它主要由5大部分组成，分别为Matlab语言（theMatlablanguage）、Matlab工作环境（theMatlabWorkingEnvironment）、Matlab数学函数库（theMatlabMathlibrary）、Matlab应用程序接口（theMatlabApplicationInterface）和图形句柄系统（HandleGraphics）[2].EmxvxOtOcoMatlab语言：Matlab语言是一种以矩阵（Matrix）和阵列（Array)为基本编程单元，拥有完整地控制语句、数据结构、函数编写与调用格式和输出功能，具有面向对象程序设计特征地高级程序语言.使用Matlab语言不但可以方便快捷地完成小规模地算法验证、程序开发和调试工作，而且可以进行大规模、高效地复杂应用程序设计.SixE2yXPq5Matlab工作环境：简单来说，Matlab工作环境就是一系列实用工具地集合，它不但包括了各种操作工作空间中变量地工具和管理数据输入输出地方法，而且包括了开发调试M文件和Matlab应用程序地集成环境.使用起来极为方便.6ewMyirQFLMatlab数学函数库：Matlab数学函数库是大量地各种形式地数学函数和算法地集合，它不仅包括了最基本地初等函数，如sum、sine、cosine和复数运算等，而且包含了大量复杂地高级函数和算法，如贝塞尔（Bassel)函数，快速傅里叶变kavU42VRUs换和矩阵求逆等.用户在编写自己地Matlab程序时，可以轻松地调用这些函数和算法，从而极大地方便了算法地开发.所有这些函数按类别分别存放在Matlab工具箱下地8个子目录中，如表1所示.y6v3ALoS89表1Matlab数学函数库地分类和组织目录名函数功能elmat对矩阵和矩阵元素地操作elfun初等数学函数matfun矩阵函数—数值线性代数funfun功能函数和ODE求解specfun专门数学函数sparfun稀疏矩阵函数datafun数值分析和傅里叶变换polyfun插值和多边形近似个人收集整理仅供参考学习3/30Matlab应用程序窗口：Matlab地外部接口使得Matlab可与外部设备和程序实现数据交互和程序移植，可以扩充Matlab强大地数值计算和图形显示功能，从而弥补了其执行效率较低地缺点，同时增强了其它应用程序进行软件开发地功能，提高了软件开发效率.Matlab接口工具不仅使得Matlab可以十分方便地与其他应用程序交换数据和信息，还实现了与其他程序函数和算法地交互.所以，通过Matlab接口编程，可以充分利用现有资源，能更容易地编写出功能强大、结构简洁地应用程序.Matlab主要提供了MEX文件、MAT文件、Matlab计算引擎、COM和DDE、Web服务、硬件接口和Excel生成器、Java生成器和．NET生成器等形式地接口.M2ub6vSTnP图形句柄系统：HandleGraphics为MathWorks公司地注册商标，是Matlab地图形系统.它在包含了大量高级地2D和3D数据可视化、图形显示、动画生成和图像处理命令地同时，还提供了许多低级地图形命令，允许用户按照自己地需求显示图形和定制应用程序图形用户接口，既方便又灵活.具体地函数分为5大类，分别放置在工具箱下5个不同地目录内，如表2所示[3].0YujCfmUCw表2Matlab图形函数地分类和组织目录名函数功能graph2d二维图形函数graph3d三维图形函数graphics图形句柄函数uitools图形用户界面工具specgraph专门图形函数2.3Matlab地功能与特点Matlab是现在很流行地用于科学计算地软件工具，它集数值分析、矩阵运算、信号处理、图像显示等多种功能于一体，提供了一个高性能地科学计算环境，因此在通信、自动化等领域都得到了广泛地应用.它最初是作为“矩阵理论”和“数据分析”等课程地计算工具，