Matlab實验讲义.doc

数字基带传输系统的仿真 ver 1.02 杨鸿文 北京邮电大学电信工程学院无线中心 一九九八年三月四日 目录 1. 引言 2. MATLAB 初步 2.1 命令的执行与显示 2.2 矩阵、矢量与标量 2.2.1 矩阵 2.2.2 矢量 2.2.3 标量 2.2.4 数据类型 2.2.5 冒号“:” 2.2.6 空矢量 2.2.7 矢量的引用 2.3 基本运算 2.3.1 矢量与标量的加减乘除 2.3.2 矢量与矢量之间的加减 2.3.3 矢量与矢量之间的点乘“.*”与点除“./” 2.3.4 幂“^”与点幂“.^” 2.3.5 inf与eps 2.4 函数 2.4.1 三角函数 2.4.2 指数类函数 2.4.3 复数类函数 2.4.4 取整函数 2.4.5 矩阵产生函数 2.4.6 数据分析函数 2.5 MATLABM编程 2.5.1 M文件 2.5.2 自定义函数 2.6 循环与分支 2.6.1 FOR循环 2.6.2 IF语句 2.6.3 WHILE语句 2.7 二维曲线的绘制 2.7.1 函数plot 2.7.2 命令hold与clf 2.7.3 命令grid与命令axis 2.7.4 函数semilogy() 2.7.5 标签 2.7.6 figure与close 2.8 其它命令 2.8.1 who、whos及clear 2.8.2 cd、path及which 3. 计算机仿真的一般方法 3.1 信号及系统在计算机中的表示 3.1.1 时域取样及频域取样取样 3.1.2 频域分析 3.2 随机信号的产生 3.2.1 高斯噪声的产生 3.2.2 随机码序列的产生 3.2.3 产生数字基带信号的一般方法 3.2.4 NRZ及RZ信号的产生 3.3 眼图 3.4 误码率 3.4.1 取样判决 3.4.2 误码率测量 3.5 范例 4. 上机实验要求 引言 通信原理课的主要内容就是怎样可靠而有效地实现信息的传输。为此目的，该课从理论上提出了许多可供选择的传输方法。要使这些传输方法成为现实，就需要制作出相应的发送设备及接收设备。然后在发送端，我们把欲传送的信息变换成某种适宜的信号并将之馈入传输媒体（电缆、光缆、无线电波等）。在接收端，信号又从媒体馈入接收设备，我们再以同发端相反的过程恢复出原来所发送的信息。根据通信原理课所学的知识，我们知道在什么样的情况下应该选择什么样的传输方式，并能判断出噪声、信道、传输方式等因素将会怎样影响对我们来说非常重要的一些通信指标，如信噪比、误码率、发送频谱等等。 要想充分地了解某种传输方式的特性，最理想的办法莫过于先把它做出来，再对其进行实际测量。不过实际制作一套通信系统所需的周期长、代价高。有时要改变系统的某一两个参数就可能意味着整个系统需要重做。故此对于研究设计人员来说，通过把所有的设计方案、研究问题等都做成硬件，再对硬件进行测量从而获得系统性能的研究方法应属于不得已而为之。较好的研究方法应该是在硬件制作以前就先设法对系统特性作尽可能充分的了解，然后再去做硬件。 某种传输方法，当我们把它做成实际系统后，它理应符合通信原理的理论对它的描述。如果我们用通信仪表对实际系统进行实际测量的话，实测结果应该同理论分析给出一致的结果。如果这两个结果不一致，一般只可能是这样两种情况：一是理论中所假设的某些模型并能不完全正确地反映实际情况，比如通信原理课中经常假设信道是一个理想滤波器，而实际信道则有可能是一个多径信道；二是硬件制作可能存在实现上的误差，也就是说我们制作的某一个或某几个部件的实际性能与我们对它期望的性能之间有一些差距。换句话来说，如果我们在理论阶段所依赖的模型是充分可信的，如果我们将要制作的硬件确实能够按我们的要求去工作，那么我们就可以在制作硬件之前，先对将要制作的实际传输系统作充分的研究，并据此对系统设计是否合理作出评判，如果设计是合理的我们就可以放心地去实现系统，不然就需要修改现有设计再作分析。 然而在通信系统中，除非个别极简单的情况，一般我们很难用推公式这种解析的办法得到系统的各项性能指标。比如无码间干扰时，双极性最佳基带系统的误码率公式是，但如果信道中确实存在码间干扰，那么对应的误码率公式基本上是不可能的得到的。不过这并不意味着我们就没有别的办法，在计算机技术十分发达的今天，通信中的许多问题都可以通过计算机仿真的办法来进行研究。 计算机仿真实质上就是把硬件实验搬进了计算机，我们可以把它看成是一种软件实验。在硬件实验系统中，我们用各种电子元器件制作出通信原理中的理论模型所规定的各个模块，再把它们通过导线或电缆等接在一起，然后再用示波器、频谱仪、误码仪等通信仪表做各