MATLAB仿真在现代通信中的应用
MATLAB仿真在现代通信中的应用,特别是无线通信仿真详细具体，适合无线通信研发人员使用。内容简介本书以现代无线电通信中的关键技术:扩频、跳频、OFDM、3G系统、无线接入系统以及常见无线通信系统作为对象,以 MATLAB/ Simulink作为仿真工具,对上述系统进行了仿真实验还对数字信号通过各种调制方式,发送滤波器后的频谱特性,以及应用各种差错控制方式后的传输特性给出了系列仿真实例。并对上述仿真内容进行了简单的原理性介绍,对于建模和仿真编程中出现的主要问题与注意事项做了相应敏讲解。仝书源程序附有光盘本书可作为高等学校通信专业的教学、科硏参考书,也可供管理部门作为参考资料、图书在版编目C|P)数据MATLAB仿真在现代通信中的应用徐明远,邵玉斌编著一西安:西安电子科技大学出版社,20114ISBN978-7-56062554-6Ⅰ①M…Ⅱ①徐…②邵…Ⅲ①通信系统一系统仿真一软件包, MATLABⅣ①TN914中国版本图书馆CP数据核字(2011第027693号策划臧延新责任编辑杨宗周出版发行西安电子科技大学出版社(西安市太白南路2号)电话(029)8824288588201467邮编70071网址www.xduph.com电子邮箱 xdupfxb00@163com经销新华书店印刷单位陕西天意印务有限责任公版次2011年4月第1版20ll年4月第1次印刷开本787毫米×1092毫米116印张13625数315千字印数1~2000册定价30.00元(含光盘)ISBN978-7-5606-25546/N·0594XDUP2846001-1煮如有印装问题可调换*本社图书封面为激光防伪覆膜,谨防盗版。前言近十年来,无线电技术突飞猛进,无线电事业快速发展。扩频、跳频、OFDM技术3G系统、蓝牙、IEEE802.11a、数字电视、智能天线等技术的出现,让人目不暇接。无线电成了现代文明的重要组成部分。人们在享受现代文明带来的方便与效率时,想到了应该对这些新技术和新系统多一些了解,然而,深奧的理论、复杂的技术、昂贵的设备与仪器给学习带来了不少的困难。人们在寻找与快速进步的技术相适应的学习与研究方法时,MATLAB仿真在新技术的学习与新系统的研发中成了有力的工具。应用 MATLAB的编程方法和功能模块,可以搭建各种仿真系统,还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级的仿真程序出现在 MATLAB软件的演示实例中,这使得学习的效率大为提高,对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和参数选取的层面。建立和谐的电磁环境,需要了解各种无线电通信系统的特性,其中包括时间域、频率域、相位域以及传输特性。特别是它们之间的定量关系可以从仿真实例运行的结果中得到。也可以说,每个仿真实例就是一个小实验平台,实验中可以对通信的相关原理,甚至通信系统进行研究,其中的分类结果也可以作为资料备查。本书应用 MATLAB仿真工具对常见的调制方式、发送滤波器、差错控制方式以及各种通信系统(包括新一代的通信系统)的相关特性进行研究。可以运行的大量仿真实例,一方面给出了仿真的结果;另一方面还给出了部分仪表测量的结果可供比对。仿真实例大部分是作者在教学与科研实践中自行编制的,小部分是 MATLAB软件中的演示仿真实例全书分以下五部分:第一部分基础知识,包括数字调制、发送滤波器、通信信号的测量与表达。第二部分常用无线电通信系统,包括公众移动通信系统、专用移动通信系统、卫星通信系统。第三部分新技术与3G,包括扩频、跳频、OFDM以及3G系统。第四部分无线接入系统与数字电视,包括蓝牙、802.1a与数字电视。第五部分天线与射频技术,包括天线阵列、射频传输线、滤波器。书中给出了简单的原理介绍、 MATLAB仿真的系统、程序(光盘)以及程序运行结果。对编程中的主要问题与注意事项作了讲解。着重讨论了各种系统及输出信号的频谱特性。对于系统的传输特性,以及影响系统传输特性的因素,譬如调制方式、差错控制方式也进行了较系统的讨论。为了保持本书简练的篇幅,没有在书中详细介绍所有仿真系统中各个模块的参数设置,也没有将雷同的系列仿真系统的程序在书中展示。购书所附的光盘提供了书中提到的全部软件。点击模块打开对话框可以仔细研究其中每个模块的参数设置。若需要还可以将其拷贝出来后按照读者的意愿,遵循 MATLAB的相关规则更改参数后进行学习研究。本书可作为高等学校通信专业的教学、科研参考书,也可供管理部门作为参考资料。本书编写中的不妥和疏漏之处,还望读者给予指出。作者的联系方式:xumil@163com,shaoyun99@sina.com徐明远邵玉斌2011年1月说明1.用 MATLAB m文件编写的程序序号在本书中是这样表示的:比如程序35表示第3章的序号为5的程序。在 MATLAB软件中用CHX35表示。2. MATLAB/Simulink程序在本书及 MATLAB软件中都用SCHX3_10表示(第3章的序号为10的程序),该仿真系统框图在本书中用图3-10表示。3.本书的程序可运行在 MATLAB2008B版本目录第一部分基础知识第1章数字调制1.1非连续相位的角度调制31.1.1FSK信号的仿真1.1.2PSK信号的仿真1412连续相位的角度调制.1.3正交幅度调制29第2章发送滤波器,·,2.1概论322.2升余弦脉冲滤波器.332.3平方根升余弦滤波器4124高斯滤波器…46第3章通信信号的测量与表达3.1通信仿真中常用的信号测量模块3.1.1 Simulink基本模块中的 Sinks子库简介,,,,,,,,,,,,,,,,,513.12 Simulink通信工具箱中的 Comm sinks子库简介….52313 Simulink信号处理工具箱中的 Signal Processing Sinks子库简介533.2信号的测量…623.21窄带随机信号的产生和波形测量3.2.2各种信号的表示和测量633.3差错控制传输特性的测量与表达72331线性码……1733.32循环码.753.33里德-索洛蒙码773.34卷积码335汉明码3.3.6BCH码3.37循环冗余码8534信号统计参数的测量.…863.4.1统计模块库86342概率密度函数873.4.3瑞利衰落信道的仿真测试……344图像的灰度直方图3.5图像和视频信号的测量与表达3.5.1模块库…3.52图像的读出与显示933.53图像加噪与滤波…,.,,,·943.54图像的二维变换与反变换963.5.5图像有损压缩“““第二部分常用无线电通信系统第4章公众移动通信系统1014.1公众通信系统概述…….1014.1.1最早期的移动通信系统014.1.2第1代移动通信系统….4.1.3第2代移动通信系统1024.1.4第2.5代移动通信系统……,,,,,,,1044.1.5第3代移动通信系统1064.1.6第4代移动通信系统…1084.2GSM全球移动通信系统.,,非1094.3CDPD蜂窝数字分组数据网……11144NADC北美数字蜂窝网1134.5PDC个人数字蜂窝电话144.6 CDMA IS-95码分多址通信系统1174.7CT-2第2代无绳电话系统184.8数字增强型无绳通信标准12049PHS个人手持式电话系统12第5章专用移动通信系统12451集群通信系统…12452APCO数字集群通信系统1255.3 TETRA欧洲数字集群通信系统12754THTS地面航空电话系统…129第6章卫星通信系统1316.1铱星系统.1316.2美国ICO卫星通信系统13363甚小孔径终端卫星通信系统…135第三部分新技术与3G第7章新技术…1417.1扩频1417.2多元扩频7.3跳频…14674正交多载波调制OFDM.150第8章3G系统15281 WCDMA码分多址通信系统15282CDMA2000码分多址通信系统157第四部分无线接入系统与数字电视第9章无线接入系统…91蓝牙系统 BLUE TOOTH16592无线局域网 HiperLAN216993无线局域网802.11标准,.非,,,,,,,,,,,,,,,,甲174第10章数字电视系统10.1数字电视广播系统…17910.2卫星广播系统182第五部分天线与射频技术第11章天线187111天线方向图18711.2均匀直线阵的波束扫描…11111187113均匀圆形阵的波束扫描189114非均匀直线阵的波达方向估计19211.1 Capon法194114.2 Music法195第12章射频…19612.1波导19612.2传输线19812.3滤波器205参考文献207
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最优化参考讲义（上海交大参考讲义）
详细介绍了最优化方法，是学习最优化的比较好的参考讲义第一章引言第一章引言§1.1最优化问题概述学科简述最优化理论与方法:研究某些数学上定义的问题的最优解,即对于给出的实际问题,从众多的方案中选出最优方案。最优化是一门应用性很强的年轻学科。比如:●工程设计中怎样选择参数,使得设计既满足要求又能降低成本;资源分配中,怎样的分配方案既能满足各方面的基本要求,又能获得好的经济效益:生产计划安排中,选择怎样的计划方案才能提高产值和利润;·原料配比冋题中,怎样确定各种成分的比例才能提高质量、降低成本,最优化问题分类最优化问题分类表分类标志变量个数变量性质约束情况极值个数日标个数函数关系问题性质时间单变量连续无约朿单峰单目标线性确定性静态类型离散随机性多变量函数约束多峰多日标非线性模糊性动态比如:线性规划,非线性规划,随机规划,非光滑规划,多目标规划,整数规划,工作步骤:用最优化方法解决实际问题,一般经过下列步骤1.提出最优化问题,收集有关数据和资料2.建ν最优化问题的数学模型确定变量,列出目标函数和约束条件;3.分析模型,选择合适的最优化方法4.求解,一般通过编制程序,用计算机求最优解5.最优解的检验和实施上述5个步骤常常相互支持、相互制约,在实践中反复交叉进行。模型的三要素:1.变量:最优化问题中待确定的某些量;2.约束条件:求最优解时对变量的某些限制,包括技术上的约束、资源上的约束和时间上的约束等,用等式、不等式、或可行集表示;1.1最优化闩题概述3.目标函数:最优化评价标准的数学描述,一般用最大或最小表示。最优化方法:解析法,直接法,数值解法,二、线性与非线性规划问题例1.1.1[食谱问题设市场上可以买到n种不同的食品,每种食品含有m种营养成分.每单位的笫j种食品售价为c;,且含有第种营养成分为a;设每人每天对第种营养成分的需求量不少于b;,试确定在保证营养的要求下的最经济食谱建立数学模型(1)根据问题的需要设置变量:设每人每天需要各种食品的数量分别为x1,…,xn(2)用所设置的变量把所追求的目标和听受的约束,用数学语言表述出来,得该问题的数学模型:(1.1.3)这里a11表示购买了x;个第种食品所包含的第种营养量,其中min是 minimize的简写,读作“极小化”,s.t.是 subject tol的简写,读作“受限制于”或“约束条件是”。(1.1.1)称为日标函数,(1.1.2)-(1.1.3)称为约束条件例1.1.2[资金使用问题]设有400万元资金,要求4年内使用完,若在一年使用资金x万元,则可得到效益√万元(效益不能再使用),当年不用的资金可存入银行,年利率为10%。试制订出资金的使用规划,以使4年效益总和为最大。显然,不同的使用方案取得的效益总和是不同的。如(1)第一年就把400万元全部用完,则效益总和为√400=20.0(万元)(2)若前三年均不用而存入银行,则第四年把本息和:400×(1.1)3=532.4(万元)全部用完,则效益总和为√52.4-23.07(万元),比第一方案效益大3万元多;(3)若运用最优化方法,可得如下最优方案第年第二年第三年第四年现有资金400342265.1152.8使用金额86.2104.2126.2152.8第一章引言效益总和为√86.2+√104.2+√126.2+√152.8=43.1(万元),是第方案效益总和的两倍多。建立数学模型:设变量x(i-1,2,3,4)分别表示第所使用的资佥数。所追求的目标-4年的效益总和最大,表为+√3+所受到的约束为每年的使用数额既不能为负数又不能超过当年资金拥有数,即第一年00,存在正整数K>0,使得当k>K时,有|(8)-洲0,使得对于任意的k有|)川0,存在正整数K>0,使得当k,l>K时,有|x()-xO川
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