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1、 2011 届学士学位论文 Matlab 在通信原理中的应用学院、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 2011 年 4 月 29 日matlab 在通信原理中的应用 IMatlab 在通信原理中的应用 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的科学计算语言。随着 Matlab 与 Simulink 通信，信号处理专业函数库和专业工具箱的成熟，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的应用也越来越广泛。本文首先介绍了 Matlab 软件和通信原理的相
2、关知识，而后主要利用了Matlab 图形绘制和系统仿真功能，通过引用实例的方式介绍了 Matlab 在通信原理中的应用：符号微积分运算、绘周期波的频谱、模拟调制、数字调制，眼图观察，simulink 仿真正弦信号。关键词 Matlab；通信原理；通信系统；Simulinkmatlab 在通信原理中的应用 IIThe application of MATLAB in communication theoryAbstract Matlab is one kind of scientific computing languages which set some stron- g functions
3、such as numerical calculation, graphics rendering,image processing ,system simulation and so on in the integration.With Matlab and simulink communications,sig-nal processing professional function library and professional toolbox being mature, they become more and more widely applied in communication
4、 theory research,algorit- hm design,system design,modeling simulation and performance analysis.This paper firstly introduces the Matlab software and communication theory, then it introduces the application of Matlab in communication theory by quoting exam- ples .It mainly uses Matlab graphics and sy
5、stem simulation function such as symbol calculus operations,drawing spectrum of periodic wave, simulated modulation,digital modulation,eye chat observation and simulinking sine signal.Keywords Matlab;communication theory;communication systerm;Simulinkmatlab 在通信原理中的应用 III目次1 引言.1 2 Matlab 简介.2 2.1 Ma
6、tlab 的发展史 .2 2.2 Matlab 软件的组成.2 2.3 Matlab 的功能与特点.4 2.4 Simulink 的简介.4 3 通信原理简介.6 3.1 通信的概念.6 3.2 通信系统模型.6 4 Matlab 在通信原理中的应用.8 4.1 Matlab 的符号积分运算.8 4.2 用 Matlab 绘出周期波的频谱.9 4.3 模拟调制.12 4.4 数字调制.17 4.5 观察眼图.23 4.6 Simulink 仿真.27 结论.28 参考文献.29 致谢.30matlab 在通信原理中的应用 01 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,
7、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的开发周期缩短、成本降低、水平提高。这样尖锐对立的两个方面，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计工具才可以实现。而大量优秀的计算机仿真软件的研究成功，对通信原理的发展起到了极大的推动作用。我们所学的通信原理是一门理论性与实践性都很强的专业基础课，它主要讲述了模拟和数字通信系统的基本原理，在专业课程体系结构中起着非常重要的作用。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的频率域内进行分析、推理，算式较多。若将 Matlab 融入其中，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象的显示出来，同时在通信系统的设计与仿真
8、中，一些常用的模型都可以在 Matlab 中找到相应的函数或函数的组合加以求解，使用户能够轻松地进行通信方面的分析与处理，用户也可以自己编程解决问题。本文首先介绍了 Matlab 和通信原理的相关知识，而后介绍了 Matlab 在通信原理中的应用，通过引例我们会感受到 Matlab 在通信原理中的强大作用，而且能够发现 Matlab 应用于通信原理这一领域的良好的发展前景。matlab 在通信原理中的应用 12 2 MatlabMatlab 简介简介2.1 Matlab 的发展史1Matlab 由 Matrix(矩阵)和 Laboratory（试验室）俩词的前 3 个字母组合而成。20 世纪
9、70 年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机系主任的 Cleve Moler 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 Cleve Moler 博士和他的同事构思并为学生设计了一组调用 LINPACK和 EISPACK 库程序的“通俗易用”的接口，这就是用 FORTRAN 编写萌芽状态的Matlab.之后几年，Matlab 作为免费软件在大学里被广泛使用，深受大学生的欢迎。Matlab R 系列是从 2006 年开始发布的，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，每年的 3 月和 9 月进行俩次产品发布，
10、产品及版本的命名方式为“R+年份+代码” ，对应上下半年的代码分别是 a 和 b.每一次发布都包含所有的产品模块，如产品的 new feature、bug fixes和新产品模块的推出。例如，Matlab R2008a 是 MathWorks 公司 2008 年 3 月份推出的产品。目前最新版本是 Matlab R2009B.2.2 Matlab 软件的组成Matlab 作为 MathWorks 产品家族的核心，它主要由 5 大部分组成，分别为Matlab 语言（the Matlab language） 、Matlab 工作环境（the Matlab Working Environment）
11、、Matlab 数学函数库（the Matlab Math library） 、Matlab 应用程序接口（the Matlab Application Interface）和图形句柄系统（Handle Graphics）2.Matlab 语言：Matlab 语言是一种以矩阵（Matrix）和阵列（Array)为基本编程单元，拥有完整的控制语句、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的高级程序语言。使用 Matlab 语言不但可以方便快捷地完成小规模的算法验证、程序开发和调试工作，而且可以进行大规模、高效的复杂应用程序设计。Matlab 工作环境：简单来说，Matla
12、b 工作环境就是一系列实用工具的集合，它不但包括了各种操作工作空间中变量的工具和管理数据输入输出的方法，而且包括了开发调试 M 文件和 Matlab 应用程序的集成环境。使用起来极为方便。Matlab 数学函数库：Matlab 数学函数库是大量的各种形式的数学函数和算法的集合，它不仅包括了最基本的初等函数，如 sum、sine、cosine 和复数运算等，而且matlab 在通信原理中的应用 2包含了大量复杂的高级函数和算法，如贝塞尔（Bassel)函数，快速傅里叶变换和矩阵求逆等。用户在编写自己的 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的开发。所有这些函数按
13、类别分别存放在 Matlab工具箱下的 8 个子目录中，如表 1 所示。 表 1 Matlab 数学函数库的分类和组织目 录 名 函数功能elmat对矩阵和矩阵元素的操作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Matlab 应用程序窗口：Matlab 的外部接口使得 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 强大的数值计算和图形显示功能，从而弥补了其执行效率较低的缺点，同时增强了其它应用程序进行软件开发的功能，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的交互。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、结构简洁的应用程序。Mat
