通信系統(tǒng)中MATLAB基礎與仿真應用

內容概要

本書共9章，分為兩大部分，第一部分“基礎知識篇”(包括前6章)，以全新的編排方式，由淺人深、循序漸進地介紹了MATLAB7.0的主要函數(shù)命令(入門指令、數(shù)值計算、圖形可視化、程序設計等功能)，并結合大量設計實例、操作經(jīng)驗和技巧，系統(tǒng)地講述了MATLAB7.0的基礎知識。第二部分
“仿真應用篇”(包括后3章)，系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)的設計、分析和仿真方法，還提供了大量極具參考價值的仿真實例，可使讀者在掌握建模、仿真方法的同時，加深對通信系統(tǒng)原理等相關知識的理解。
本書的全部仿真程序都是用MATLAB編寫的，這不僅方便讀者理解仿真的實現(xiàn)過程，還允許讀者使用或修改這些代碼來進行仿真開發(fā)。
本書適合作為高等院校通信、電子、信息等專業(yè)高年級本科生或低年級研究生相關課程的教材和參考書，還可供通信領域的科研技術人員參考。

書籍目錄

基礎知識篇
第1章  概述
  1.1  仿真的意義
    1.1.1  數(shù)理基礎與專業(yè)知識的學習
    1.1.2  科學研究、產(chǎn)品研發(fā)與仿真實驗
  1.2  電子通信系統(tǒng)的建模與仿真
    1.2.1  通信與電子系統(tǒng)仿真的概念
    1.2.2  計算機仿真的步驟
  1.3  本書提綱
第2章  MATLAB簡介
  2.1  MATLAB概述
    2.1.1  MATLAB的特點
    2.1.2  MATLAB快速入門
    2.1.3  MATLAB程序設計
  2.2  MATLAB的幫助文件
    2.2.1  常用幫助命令
    2.2.2  其他幫助命令
  2.3  MATLAB 7.0的新增功能
第3章  MATLAB的矩陣和數(shù)組運算
  3.1  矩陣函數(shù)和矩陣運算
    3.1.1  矩陣的創(chuàng)建
    3.1.2  矩陣的保存和提取
    3.1.3  矩陣元素的標識
    3.1.4  基本矩陣函數(shù)和矩陣分解函數(shù)
    3.1.5  矩陣的加、減、乘、除和乘方運算
    3.1.6  矩陣函數(shù)
  3.2  數(shù)組函數(shù)和數(shù)組運算
    3.2.1  數(shù)組和矩陣的區(qū)別
    3.2.2  數(shù)組的加、減、乘、除和乘方運算
    3.2.3  數(shù)組函數(shù)
  3.3  數(shù)據(jù)的輸出
    3.3.1  輸出格式
    3.3.2  特殊變量和常數(shù)
  小結
  習題
第4章  計算結果可視化
  4.1  MATLAB的圖形窗口
    4.1.1  創(chuàng)建與控制圖形輸出窗口
    4.1.2  圖形窗口的操作
  4.2  二維平面圖形與坐標系
    4.2.1  幾個基本的繪圖命令
    4.2.2  線型和顏色
    4.2.3  二維數(shù)值函數(shù)曲線的專用命令fplot
    4.2.4  二維符號函數(shù)曲線的專用命令ezplot
    4.2.5  圖形窗口的分割
    4.2.6  坐標系的調整
  4.3  三維繪圖
    4.3.1  基本的三維繪圖命令
    4.3.2  線和面的填色
    4.3.3  三維曲面繪圖命令
    4.3.4  基本三維繪圖命令的幾個改進命令
    4.3.5  等高線圖形的繪制、標注和填充
    4.3.6  三維視圖可視效果的控制
    4.3.7  三維圖形的照明和材質處理
    4.3.8  柱面和球面的三維表達
  4.4  特殊圖形
    4.4.1  面積圖命令area
    4.4.2  直方圖命令bar
    4.4.3  餅圖命令pie
    4.4.4  柱形圖命令hist
    4.4.5  火柴桿圖命令stem
    4.4.6  階梯圖命令stai
    4.4.7  誤差棒圖命令errorbar
  4.5  坐標軸的控制和圖形標注
    4.5.1  坐標軸控制函數(shù)axi.s
    4.5.2  圖形坐標
  小結
  習題
第5章  MATLAB程序設計基本知識
  5.1  MATLAB的變量與表達式
    5.1.1  MATLAB的變量與類型
    5.1.2  MATLAB基本表達式
  5.2  字符串數(shù)組、單元數(shù)組和結構數(shù)組
    5.2.1  MATLAB的數(shù)據(jù)結構
    5.2.2  MATLAB字符串數(shù)組
    5.2.3  MATLAB單元數(shù)組
    5.2.4  MATLAB結構數(shù)組
  5.3  MATLAB的運算符和操作符
    5.3.1  運算符
    5.3.2  操作符
  5.4  關系運算與邏輯運算
    5.4.1  關系運算
    5.4.2  邏輯運算
    5.4.3  關系與邏輯函數(shù)
  5.5  MATLAB程序結構
    5.5.1  順序結構
    5.5.2  循環(huán)結構
    5.5.3  分支結構
  5.6  程序流控制語句
  小結
  習題
第6章  MATLAB在工程教學中的應用
  6.1  解線性方程組
    6.1.1  矩陣的分解
    6.1.2  線性方程組的求解
    6.1.3  恰定方程組
    6.1.4  超定方程組
    6.1.5  欠定方程組
    6.1.6  方程組的非負最小二乘解
    6.1.7  方程解的精度
    6.1.8  用函數(shù)零點求方程的解
    6.1.9  符號方程及方程組的求解
    6.1.10  矩陣的特征值和特征向量
    6.1.11  矩陣的對角化和其他矩陣函數(shù)
  6.2  多項式運算
    6.2.1  多項式的表示和創(chuàng)建
    6.2.2  多項式的基本運算
    6.2.3  因式分解和展開
    6.2.4  多項式的簡化
    6.2.5  多項式的提取和替換
  6.3  曲線擬合
    6.3.1  多項式擬合
    6.3.2  非線性最小二乘估計
  6.4  插值和樣條
    6.4.1  一維插值
    6.4.2  二維函數(shù)插值
    6.4.3  樣條函數(shù)插值
  6.5  數(shù)值積分和微分
    6.5.1  一維數(shù)值積分
    6.5.2  多重數(shù)值積分
    6.5.3  數(shù)值微分
  6.6  數(shù)據(jù)分析函數(shù)和傅立葉變換
    6.6.1  數(shù)據(jù)分析函數(shù)的基礎運算和有限差分
    6.6.2  傅立葉變換和傅立葉逆變換
  小結
  習題
    仿真應用篇
第7章  仿真的作用
  7.1  復雜性示例
    7.1.1  易于解析處理的系統(tǒng)
    7.1.2  需繁瑣解析處理的系統(tǒng)
    7.1.3  難以解析處理的系統(tǒng)
  7.2  仿真的多學科特點
  7.3  模型
  7.4  確定性與隨機性仿真
    7.4.1  一個確定性仿真的實例
    7.4.2  一個隨機性仿真的實例
  7.5  仿真的作用
    7.5.1  鏈路預算與系統(tǒng)級標校過程
    7.5.2  關鍵元件的實現(xiàn)與測試
    7.5.3  完成硬件原型與驗證仿真模型
    7.5.4  生命終結預測
  7.6  仿真軟件包
  7.7  告誡
第8章  仿真方法論
  8.1  概述
  8.2  方法論的各方面
    8.2.1  將問題映射到仿真模型
    8.2.2  單個模塊的建模
    8.2.3  隨機過程建模與仿真
  8.3  性能估計
  小結
第9章  仿真實例
  9.1  沖激響應設計實例
    9.1.1  升余弦脈沖實例
    9.1.2  平方根升余弦脈沖實例
    9.1.3  FIR濾波器仿真模型的實現(xiàn)
  9.2  蜂窩無線通信系統(tǒng)的仿真實例
    9.2.1  概述
    9.2.2  蜂窩無線系統(tǒng)級描述
    9.2.3  蜂窩通信系統(tǒng)的建模
    9.2.4  仿真方法論
    9.2.5  仿真結果的處理
  9.3  碼分多址(CDMA)系統(tǒng)仿真實例
    9.3.1  系統(tǒng)
    9.3.2  仿真程序
    9.3.3  實例仿真
    9.3.4  馬爾可夫模型的開發(fā)
  9.4  線性預測譜估計仿真實例
    9.4.1  線性預測譜估計的基本原理
    9.4.2  AR模型譜估計原理
    9.4.3  AR模型的Yule-Walker方程
    9.4.4  Levion-Durbin算法
    9.4.5  AR模型的參數(shù)提取方法
    9.4.6  AR模型譜估計階次的確定
    9.4.7  AR模型譜估計的穩(wěn)定性
    9.4.8  設計思路及算法流程
    9.4.9  AR模型譜估計的仿真結果及分析
  9.5  智能天線系統(tǒng)中天線陣的波達方向估計算法的仿真實例
    9.5.1  DOA估計的陣列信號數(shù)學模型
    9.5.2  DOA估計的傳統(tǒng)方法
    9.5.3  MUSIC算法
    9.5.4  求根MUSIC算法
    9.5.5  改進MUSIC算法
參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：在通常的學習過程中，數(shù)理知識和專業(yè)知識的學習與實踐是靠課堂講授和數(shù)量不多的作業(yè)以及十分有限的實驗來完成二者的結合的，所學的抽象理論、復雜的計算，由于實踐的機會不多，且間隔周期又長，因而難以較快地掌握。當結合仿真實驗學習時，在掌握了原理與方法的基礎上，對于復雜計算的題目，其計算將由計算機來完成，可以迅速得出結果，還可以很快作出相應的圖表曲線，其物理本質與規(guī)律性將一覽無遺；同時，可以方便、頻繁地應用先進的軟件工具與方法對基本原理、計算方法、先進技術、復雜的系統(tǒng)進行反復的實驗研究。過去很長時間才能算出的結果，現(xiàn)在只需使用幾條指令，不但有了結果，而且連曲線圖都畫出來了，這不僅提高了學習相關知識的效率，反過來又加深了對數(shù)理知識和專業(yè)知識的理解。參與者的創(chuàng)造性、想象力也可以在仿真平臺上盡情地發(fā)揮與展現(xiàn)。每個仿真模型建立的過程，從構思、建設到調試通過，直至最后得出結果，就是一次對專業(yè)知識、數(shù)理基礎和計算機知識的復習、鞏固、完善與提高的過程，因此，采用仿真實驗的方法既加深了對數(shù)理基礎、專業(yè)知識的理解，又提高了學習效率?？茖W研究、產(chǎn)品研發(fā)與仿真實驗隨著信息科學的迅速發(fā)展，用于研發(fā)、測試的儀器的更新速度也同步加快；伴隨著技術含量的提高，這些儀器的價格也越來越昂貴。然而，并不是所有從事研究與開發(fā)工作的工程技術人員都能夠擁有與科學技術發(fā)展進程相應的儀器設備。由于計算機仿真可用于大部分電子工程、現(xiàn)代通信技術和通信系統(tǒng)的實驗研究工作，因此采用計算機仿真的方法可以在一定程度上克服沒有儀器設備所帶來的問題，在計算機及相應軟件的配合下，通過專門學習就可以完成相應的實驗。傳統(tǒng)的研究與開發(fā)工作是從購買元件、做印制電路板、搭建電路、配置相應的儀器開始的。這樣的方法在大多數(shù)場合已顯得很落后。新一代通信產(chǎn)品甚至家用電器，都已經(jīng)進入了采用DSP、PLD和FPGA芯片的時代，以前要一大堆器件才能夠實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在通過對上述芯片的開發(fā)，最后用芯片制成功能強大、批量生產(chǎn)、廉價定制的集成電路就可實現(xiàn)。

編輯推薦

《通信系統(tǒng)中MATLAB基礎與仿真應用》：高等學校電子與通信類專業(yè)“十一五”規(guī)劃教材

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