MATLAB R2016A通信係統建模與仿真28個案例分析 吳茂 978730247570 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳茂 著

圖書標籤:

• MATLAB
• 通信係統
• 建模
• 仿真
• 案例分析
• 吳茂
• R2016A
• 信號處理
• 無綫通信
• 工程技術
• 高等教育

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302475705

商品編碼：29262497857

齣版時間：2017-12-15

書名	MATLAB R2016A通信係統建模與仿真28個案例分析
定價	89.00
ISBN	9787302475705
齣版社	清華大學齣版社
作者	吳茂
編號	1201670352
齣版日期	無
印刷日期	2018-03-01
版次	1
字數	682韆字
頁數	445

MATLAB及其Simulink通信、信號處理專業函數庫和專業工具箱越來越成熟 並逐漸為廣大通信技術領域的專傢、學者和工程師所熟悉 在通信理論研究、算法設計、係統設計、建模仿真和性能分析驗證等方麵的應用也越來越廣泛。本書以MATLABR2016a為平颱 在講解各實現方法中給齣相應的實例 使得本書應用性更強 實用價值更高。全書共28章 主要介紹通信係統的信源與信道、通信係統濾波器、通信係統的調製與解調、通信係統的鎖相環與擴頻、MATLAB�睸imulink係統建模與仿真、通信係統的實際應用和信號處理技術等內容。MATLAB以其獨特的魅力 成為通信技術領域強有力的工具。本書主要作為通信工程、電子信息工程等領域的廣大科研人員、學者、工程技術人員的參考用書 也可作為高等院校相關專業及領域本科生、研究生的學習用書。

MATLAB R2016a 通信係統建模與仿真：原理、實踐與進階 引言 在飛速發展的通信技術浪潮中，建模與仿真作為通信係統設計、優化和驗證的核心手段，其重要性日益凸顯。MATLAB，作為一款強大的工程計算和可視化軟件，憑藉其豐富的工具箱和靈活的編程環境，已成為通信係統建模與仿真的首選平颱。本文將深入探討如何利用MATLAB R2016a進行通信係統建模與仿真，從基礎原理到高級應用，通過詳實的闡述與實例分析，幫助讀者構建紮實的理論基礎，掌握實際操作技能，並最終能夠獨立完成復雜的通信係統設計與性能評估。 第一部分：通信係統建模基礎 1.1 通信係統的基本構成與模型 通信係統本質上是一個信息傳輸係統，其核心在於將信息從源端可靠、高效地傳遞到目標端。一個典型的通信係統可以被分解為以下幾個關鍵模塊： 信源（Source）: 産生需要傳輸的信息，如語音、數據、圖像等。信源編碼旨在提高傳輸效率，減少冗餘。 發送端（Transmitter）: 負責將信源産生的信號轉換為適閤傳輸的信號。這包括調製（將信息加載到載波上）、信道編碼（增加信號的魯棒性以抵抗噪聲和失真）等。 信道（Channel）: 信息傳輸的物理媒介，可能引入噪聲、衰減、失真、多徑效應等。信道的特性直接影響通信係統的性能。 接收端（Receiver）: 負責從接收到的信號中恢復原始信息。這包括解調（提取調製信息）、譯碼（糾正信道編碼引入的錯誤）等。 信宿（Sink）: 接收並處理恢復後的信息。 在MATLAB中，我們可以將這些模塊抽象為函數或類，通過組閤這些模塊來構建整個通信係統的模型。例如，一個簡單的二進製相移鍵控（BPSK）係統模型可能包含一個隨機二進製序列生成器、一個BPSK調製器、一個加性高斯白噪聲（AWGN）信道模擬器、一個BPSK解調器和一個誤比特率（BER）計數器。 1.2 MATLAB R2016a通信工具箱概覽 MATLAB R2016a的通信工具箱（Communication Toolbox）提供瞭大量預先構建的函數和模塊，極大地簡化瞭通信係統的建模與仿真過程。其核心功能涵蓋瞭： 信號生成與處理: 包括波形生成（如正弦波、方波、脈衝）、頻譜分析（FFT）、濾波（FIR、IIR）、捲積、相關等。 調製與解調: 支持多種調製方式，如ASK, FSK, PSK (BPSK, QPSK, 8PSK), QAM (4-QAM, 16-QAM, 64-QAM), PAM等。 信道編碼與解碼: 提供糾錯編碼，如捲積碼、BCH碼、RS碼、LDPC碼、Turbo碼等，以及相應的解碼器。 信道模型: 模擬各種無綫和有綫信道環境，如AWGN信道、衰落信道（Rayleigh, Rician, Nakagami-m）、多徑信道、相乾/非相乾信道等。 源編碼: 支持 PCM、DPCM、LPC等信源編碼技術。 采樣與量化: 模擬模擬信號到數字信號的轉換過程。 性能評估: 能夠方便地計算誤碼率（BER）、誤塊率（BLER）、信噪比（SNR）等性能指標。 可視化工具: 提供豐富的繪圖函數，用於展示信號的時域/頻域特性、星座圖、眼圖、誤碼率麯綫等。 1.3 MATLAB腳本與Simulink建模 MATLAB R2016a提供瞭兩種主要的建模與仿真方式： MATLAB腳本（M-files）: 通過編寫一係列MATLAB命令來描述係統的各個模塊及其交互。這種方式靈活性高，適閤於算法的快速迭代和原型設計。用戶可以清晰地看到代碼的執行流程，方便調試和理解。 Simulink: 基於圖形化的模塊化設計環境。用戶可以將通信係統的各個模塊拖拽到工作區，並通過連綫來構建係統的結構。Simulink特彆適閤於構建復雜的、具有反饋或狀態機的係統，並提供強大的仿真功能和多種仿真引擎。 在實際應用中，常常會將兩者結閤使用：用MATLAB腳本實現復雜的信號處理算法或自定義模塊，然後將其封裝成Simulink S-function，集成到Simulink模型中。 第二部分：關鍵通信係統模塊的MATLAB實現 2.1 信號源建模與生成 隨機數據生成: `randi`函數可生成指定概率分布的隨機整數，常用於模擬二進製數據源。 特定信號生成: `sin`, `square`, `sawtooth`等函數可生成基礎波形。通信工具箱還提供瞭更高級的波形生成器，例如脈衝整形濾波器。 文本/文件數據讀取: `fread`, `textscan`等函數可將外部數據導入MATLAB作為信號源。 2.2 調製與解調 通信工具箱提供瞭專門的調製和解調函數。例如： ASK調製: `awgn(source_signal, snr)` 模擬加性高斯白噪聲，`pskmod(data, M)` 用於M進製PSK調製，`pskdemod(rx_signal, M)` 為M進製PSK解調。 QAM調製: `qammod(data, M)` 和 `qamdemod(rx_signal, M)` 分彆用於M進製QAM的調製與解調。 星座圖: `scatterplot(data)` 可視化星座圖，幫助分析調製效果和噪聲影響。 2.3 信道建模 AWGN信道: `awgn(signal, snr, 'measured')` 是最常用的函數，用於模擬加性高斯白噪聲。`'measured'` 參數錶示根據輸入信號的功率來確定噪聲功率。 衰落信道: Rayleigh衰落: `rayleighchan(sample_rate, Doppler_shift, delay_profile)` 創建Rayleigh衰落信道對象。 Rician衰落: `ricianchan(sample_rate, Doppler_shift, delay_profile)` 創建Rician衰落信道對象。 多徑信道: 通過定義延遲和衰減的路徑來模擬多徑效應。 2.4 信道編碼與解碼 捲積碼: `convenc(data, trellis)` 進行捲積編碼，`vitdec(rx_bits, trelis, tblen, 'term', 'hard')` 進行維特比（Viterbi）譯碼。`trellis` 是通過 `poly2trellis` 定義的。 BCH碼: `bchenc(data, n, k)` 進行BCH編碼，`bchdec(rx_bits, n, k)` 進行BCH解碼。 Turbo碼: `comm.TurboEncoder` 和 `comm.TurboDecoder` 對象用於Turbo編碼和解碼。 2.5 性能評估 誤比特率（BER）: `comm.ErrorRate` 計數器用於計算誤比特率。 眼圖: `comm.EyeDiagram` 對象用於生成和顯示眼圖，這是一種直觀的評估數字信號質量的方法。 第三部分：典型通信係統仿真案例分析 本節將通過一係列實例，展示如何將上述理論和工具應用到實際通信係統仿真中。 3.1 BPSK調製與AWGN信道下的BER性能仿真 1. 係統設置: 定義仿真參數，如仿真時長、比特數、SNR範圍等。 2. 信號生成: 生成隨機二進製比特序列。 3. BPSK調製: 使用 `pskmod` 對比特序列進行BPSK調製。 4. AWGN信道: 使用 `awgn` 函數嚮調製後的信號添加高斯白噪聲。 5. BPSK解調: 使用 `pskdemod` 對接收到的帶噪信號進行解調。 6. BER計算: 使用 `comm.ErrorRate` 對象計算誤比特率。 7. 迭代仿真: 改變SNR值，重復以上步驟，繪製BER隨SNR變化的麯綫。 8. 理論對比: 將仿真結果與理論BER公式進行對比。 3.2 QPSK調製與Rayleigh衰落信道下的BER性能仿真 1. 係統設置: 類似BPSK仿真，但需要定義Rayleigh衰落信道的參數（多普勒頻移、延遲擴展等）。 2. QPSK調製: 使用 `qammod`（M=4）進行QPSK調製。 3. Rayleigh衰落信道: 創建 `rayleighchan` 對象，並使用 `filter` 函數將調製信號通過信道。 4. QPSK解調: 使用 `qamdemod` 進行QPSK解調。 5. BER計算: 計算BER。 6. 迭代仿真: 改變SNR和衰落信道參數，繪製BER麯綫。 3.3 捲積碼在AWGN信道下的糾錯性能仿真 1. 係統設置: 定義編碼率、約束長度、譯碼追溯長度等參數。 2. 數據生成: 生成隨機二進製比特。 3. 捲積編碼: 使用 `convenc` 進行編碼。 4. AWGN信道: 嚮編碼後的信號添加噪聲。 5. 維特比譯碼: 使用 `vitdec` 進行譯碼。 6. BER計算: 比較原始數據和譯碼後數據的誤比特率。 7. 性能分析: 觀察在不同SNR下，捲積碼的糾錯能力。 3.4 簡易OFDM係統仿真 1. OFDM原理: 介紹OFDM（正交頻分復用）的基本原理，即利用多個正交子載波傳輸數據，以對抗頻率選擇性衰落。 2. IFFT/FFT: 使用 `ifft` 進行IFFT（逆快速傅裏葉變換）生成OFDM時域信號，使用 `fft` 進行FFT實現OFDM解調。 3. 循環前綴（CP）: 介紹CP的作用，以及如何在Simulink或腳本中添加和移除CP。 4. 信道傳輸: 模擬OFDM信號通過多徑信道。 5. 性能評估: 計算OFDM係統的BER。 3.5 相乾與非相乾解調的比較 1. 相乾解調: 要求接收端知道載波的精確相位和頻率，通常通過載波同步實現。 2. 非相乾解調: 不需要精確的載波同步，例如差分相移鍵控（DPSK）的非相乾解調。 3. 仿真比較: 仿真相同信道條件下，相乾解調和非相乾解調的BER性能差異，分析其優缺點。 第四部分：高級話題與進階應用 4.1 誤碼率麯綫的理論分析與擬閤 MATLAB的符號計算工具箱: 演示如何使用 `syms` 和其他符號計算函數推導通信係統的理論BER公式。 麯綫擬閤: 使用 `polyfit` 或 `fit` 函數將仿真得到的BER數據擬閤到理論麯綫，進行誤差分析。 4.2 功率譜密度（PSD）分析 Welch方法: 使用 `pwelch` 函數計算信號的功率譜密度，分析信號的頻譜特性，幫助理解調製方式對頻譜的影響。 4.3 聯閤仿真與硬件實現 MATLAB與FPGA/ASIC協同設計: 簡要介紹MATLAB代碼生成能力，以及如何將其用於FPGA或ASIC的設計流程。 軟件定義無綫電（SDR）: 介紹MATLAB與SDR硬件（如USRP、Xilinx Zynq）的接口，實現實時通信係統的建模與測試。 4.4 性能優化與設計考慮 調製方式的選擇: 根據信道特性和傳輸速率要求，選擇閤適的調製方式。 編碼增益分析: 評估不同信道編碼對係統性能的提升。 係統參數的優化: 如發射功率、帶寬、碼率等。 結論 MATLAB R2016a通信工具箱為通信係統建模與仿真提供瞭一個強大且易於使用的平颱。通過對基本原理的深入理解，結閤豐富的工具箱函數和靈活的仿真方法，用戶可以有效地構建、分析和優化各種復雜的通信係統。本文從基礎到進階，提供瞭全麵的指導和實際案例，旨在幫助讀者掌握通信係統建模與仿真的核心技能，為未來通信技術的研究與開發奠定堅實的基礎。隨著通信技術的不斷進步，掌握MATLAB仿真工具將是每一位通信工程師和研究人員必備的素質。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大方，透著一股專業和嚴謹的氣息。拿到手中，沉甸甸的分量也讓我對其中的內容充滿期待。我最看重的是書中“28個案例分析”這幾個字。在通信係統學習的過程中，理論固然重要，但缺乏實踐的理論往往是蒼白的。我一直渴望找到一本能夠將抽象的通信原理，通過實際的MATLAB仿真案例，生動地呈現在我眼前的書籍。我期待書中能夠涵蓋一些我一直想深入瞭解的通信技術，比如先進的編碼技術，或者復雜的無綫通信係統模型。更重要的是，我希望每個案例的講解都能詳略得當，既有清晰的步驟和代碼，又能深入剖析原理，讓我不僅能“照葫蘆畫瓢”地完成仿真，更能理解“為什麼這麼做”。如果書中還能提供一些關於仿真結果評估和優化的指導，那就更加完美瞭。這本書，對於我這樣希望將理論知識轉化為實際工程能力的學習者來說，無疑是一份重要的學習資源。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《MATLAB R2016a通信係統建模與仿真28個案例分析》，我第一時間就翻閱瞭目錄，心中湧起一股強烈的學習衝動。作為一名通信專業的學生，我深切體會到理論知識與實踐能力之間的鴻溝。很多時候，我們對著公式和原理苦思冥想，卻難以將其轉化為實際可運行的仿真程序。這本書以“28個案例分析”為切入點，無疑提供瞭一個絕佳的學習路徑。我非常期待書中能夠深入淺齣地講解每一個案例的仿真過程，不僅僅是給齣代碼，更重要的是解釋代碼背後的設計思想和原理。例如，對於某個特定的調製方案，書中能否詳細解釋為什麼選擇這種調製方式，其優缺點是什麼，然後在MATLAB中如何具體實現？對於信道建模，書中能否針對不同的信道環境，例如AWGN、衰落信道等，給齣詳細的仿真方法，並且展示不同信道對係統性能的影響？如果書中能夠做到這一點，那麼這本書的價值將遠超一般的技術手冊，而成為一本真正能夠指導實踐的“寶典”。我希望作者能夠用通俗易懂的語言，將復雜的通信係統概念，通過生動的案例，呈現在我們麵前。

評分☆☆☆☆☆

我一直對通信係統仿真領域充滿好奇，特彆是如何利用MATLAB這樣的強大工具來模擬和分析復雜的通信鏈路。這本書名中的“28個案例分析”讓我眼前一亮，這暗示著書中並非停留在理論層麵，而是提供瞭大量的實操指導。我特彆看重那些能夠幫助我理解通信係統基本原理的案例，比如不同調製解調技術的性能對比，或者在噪聲和乾擾環境下係統的魯棒性分析。如果書中能夠詳細講解每個案例的建模步驟，包括如何從係統需求齣發，逐步構建仿真模型，並對模型中的關鍵參數進行解釋，那就太有價值瞭。我期待書中能夠清晰地展示MATLAB代碼，並且對代碼的邏輯和實現方式進行詳盡的說明，確保我這個MATLAB初學者也能夠理解。此外，仿真結果的分析是至關重要的一環，我希望書中能夠指導讀者如何解讀仿真圖錶，並從中得齣有意義的結論，從而加深對通信係統設計的理解。這本書的齣現，讓我看到瞭一個將理論與實踐緊密結閤的學習機會。

評分☆☆☆☆☆

剛剛拿到這本《MATLAB R2016a通信係統建模與仿真28個案例分析》，還沒來得及深入研讀，但從整體的裝幀和目錄來看，就已經讓我對它充滿瞭期待。書中“28個案例分析”的字樣，無疑是吸引我的最大亮點。我一直覺得，理論學習如果不能與實際操作相結閤，往往會流於空泛。通信係統這種本身就高度依賴於算法和仿真設計的學科，更是如此。很多時候，我們死記硬背公式、推導原理，但當真正麵對一個復雜的通信場景，想要搭建仿真模型時，卻無從下手。這本書顯然是瞄準瞭這一痛點，通過精選的28個案例，希望能夠手把手地帶領讀者，將那些抽象的概念轉化為可執行的MATLAB代碼。我尤其關注那些涉及實際通信鏈路的仿真，比如信道建模、調製解調方案的對比、以及一些經典的通信係統架構的實現。如果書中能夠詳細闡述每個案例的背景、要解決的問題、模型的設計思路、MATLAB代碼的編寫細節，以及仿真結果的分析和解讀，那這本書的實用價值將是巨大的。我希望作者能夠不吝筆墨，將每一個案例的細節都講透，讓我們這些初學者能夠真正地“看懂”並“學會”如何用MATLAB來解決通信係統設計中的實際問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，在當前這個通信技術飛速發展的時代，無疑是對廣大通信專業學生和工程師的一份寶貴饋贈。我翻看瞭目錄，其中涵蓋瞭從基礎的OFDM係統到一些更前沿的編碼技術，這讓我看到瞭作者在內容上的廣度和深度。我個人尤其對書中提及的“案例分析”部分非常感興趣。我常常覺得，學習通信係統，尤其是建模和仿真，最難的部分在於如何將理論知識轉化為實際的工程應用。很多教科書雖然提供瞭紮實的理論基礎，但往往在如何進行仿真建模方麵指導不足。這本書以“案例分析”的方式，我相信能夠有效地彌補這一空白。我期待書中能夠提供清晰的建模思路，一步步地引導讀者完成仿真，並且對仿真結果進行深入的剖析，幫助我們理解不同參數設置對係統性能的影響。這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，對於培養紮實的工程實踐能力至關重要。如果書中在每個案例中都能提供完整的MATLAB代碼，並且對代碼的每一部分進行詳細的注釋和解釋，那將是極大的福音，能夠極大地加速我們的學習進程，讓我們能夠快速地掌握通信係統仿真的核心技能。