matlab在通信原理中的应用.doc

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1、通信原理是高校通信工程专业的专业基础课，它主要讲述了模拟和数字通信系统的基本原理，在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用，是学习许多后续课程的基础。然而通信原理这门课非常抽象，许多问题都要在学生们并不熟悉的频率域内进行分析，推理、算式较多，从而使许多学生望而却步，失去学好这门课程的信心。在通信原理教学中若运用MATLAB，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，同时MATLAB可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，加深学生对知识的理解，从而可以获得比较好的教学效果。客观上，高校的多媒体教学环境日益完善，学生的计算机应用能力增强，也为MATLAB

2、应用于通信原理教学提供了条件。　　一、MATLAB软件的功能和特点　　MATLAB的全称是MATRIXLABORATARY(矩阵实验室)，它是由美国的CleveMoler博士在NewMexico大学讲授线性代数课程时开发的，其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵，在MATLAB下，矩阵的运算变得异常的容易。1984年Moler博士推出了该软件的正式版本，在后来的版本中又陆续增添了控制系统、系统辨识、信号处理及通信等十余个工具箱，使MATLAB广泛的应用于自动控制、图像信号处理、生物医学工程、语音处理、雷达工程、信号分析、优化设计等领域。它具有以下的功能和特点∶高效的数值计算及符号计算功

3、能，能使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来；完备的图形处理功能，实现了计算结果和编程的可视化；功能丰富的应用工具箱，提供了大量方便实用的处理工具；友好的界面及接近数学表达式的自然化语言，便于学习和掌握。实践证明，学生可以在几十分钟的时间内学会MATLAB的基本知识，经过几个小时的使用就能初步掌握它。　　二、MATLAB在通信原理教学中的应用举例　　（一）分析信号在频率域的特性　　通信原理研究的是信号在通信系统中的传输，在许多情况下要对信号的特性进行分析。对确定信号的分析方法是通过傅立叶变换得到频谱，对随机信号的分析方法是通过它的功率谱密度。运用解析法来分析信号，只能得到信号频谱的函数表达

4、式，根据函数表达式人工画图很困难，画出的图也很不准确。但是运用MATLAB语言，可很方便地得到信号的频谱图。下面通过一个例子来说明这个问题。　　例信号x(t)为:               　　求x(t)的傅立叶变换，并画出频谱。信号x(t)可以写成:                由    的傅立叶变换是sinC2（f）以及傅立叶变换的线性、尺度变换的性质，可得x(t)的频谱是：           　　但是该频谱难于画出，可以借助于MATLAB画出频谱。因为MATLAB只能够对离散信号进行处理，所以首先须对该信号进行离散化。因为这个信号相对比较平滑，它的带宽正比于信号持续时间的倒数

5、，该信号的持续时间是4。为了安全可靠起见，带宽取为信号持续时间的倒数的10倍，即：            　　　　　　　　　　　奈奎斯特频率是带宽的2倍，即为5，采样间隔。　　求x(t)频谱的MATLAB源程序如下:　　echoon　　ts=0.2；　　fs=1/ts；　　df=0.01；　　x=[zeros(1，10)，[0∶0.2∶1]，ones(1，9)，[1∶-0.2∶0]，zeros(1，10)]；　　[X，x，df1]=fftseq(x，ts，df)；　　X1=X/fs；　　f=[0∶df1∶df1*(length(x)-1)]-fs/2；　　plot(f，fftshift(

6、abs(X1)))；　　xlabel('频率/HZ')　　title('幅度')；　　其中用到了自定义的函数fftseq.m，求得x(t)的频谱如图1所示。图1　　运用MATLAB，我们很容易地画出了信号的频谱，通过频谱图我们直观准确地看到了该信号的主瓣宽度，近似带宽，是基带信号还是频带信号，零点分布情况等该信号的主要特性。　　（二）分析数字基带通信系统的性能　　码间干扰和噪声是影响数字基带通信系统性能的两个重要因素。码间干扰问题与系统的发送滤波器、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，当系统总的特性为理想低通时，可以完全消除码间干扰，但是理想低通滤波器在现实的通信系统中是无法实现的。因此

7、在现实的通信系统中码间干扰是一定存在的，设计者只能让系统函数逼近理想低通来提高系统的性能，降低误码率。为了让学生对由码间干扰所引起的误码率有一个直观的认识，观察眼图是一个很好的方法。眼图可以借助于通信原理实验箱来观察，也可以借助于MATLAB的系统仿真功能来实现。下面就是笔者所编的运用MATLAB来仿真通信系统、模拟眼图的程序。　　globaldttdfNcloseallN=2^13;%采样点数L=32;%每码元的采样点数M=N/L