【文章內(nèi)容簡介】 (5)功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng) MATLAB 軟件包括基本部分和專業(yè)擴(kuò)展兩大部分 。基本部分包括矩陣的運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。擴(kuò)展部分稱為工具箱。它實(shí)際上是用 MATLAB 的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實(shí)時運(yùn)行等領(lǐng)域發(fā)展。 MATLAB 的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。 MATLAB 仿真通過利用所學(xué) 的理論知識，建立一個完整、準(zhǔn)確的需求說明，清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問題。對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達(dá)到的目標(biāo)。根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學(xué)形式將這些關(guān)系描述出來，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過程，即 建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通常以方框圖形式或數(shù)學(xué)方程形式來表達(dá)。根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，數(shù)據(jù)的存儲方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用 MATLAB 語言實(shí)現(xiàn)。仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。仿真模型驗(yàn)證通常的方法是將數(shù)學(xué)模型的解析結(jié)果 (或理論結(jié)果 )與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較 來完成的；或通過已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來驗(yàn)證仿真模型的正確性。根據(jù)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算，并在執(zhí)行計(jì)算的過程中了解仿真模型對于各種不同輸入信號以及不同參數(shù)和仿真機(jī)制下的輸出，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而預(yù)測系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行情況。對仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其目的是從運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，對仿真系統(tǒng)的性能做出評價，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，對仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結(jié)果以曲線、圖 表和文字等形式形成論文。 [來源：論文 ][1][2][3][4][5][6][7][8][9]4 超寬帶無線的調(diào)制技術(shù)發(fā)射超寬帶 (UWB)信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時域上很短的脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為 沖激無線電 (Impulse Radio,簡寫為 IR)。信息數(shù)據(jù)符號對脈沖進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制 (PPM)和脈沖幅度調(diào)制 (PAM)是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對脈沖進(jìn)行調(diào)制外，為了形成所產(chǎn)生的信號的頻譜，還要用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲 (PN)對數(shù)據(jù)符號進(jìn)行編碼。一般是，編碼后的數(shù)據(jù)符號引起脈 沖在時間軸上的偏移，這就是所謂的跳時超寬帶 (THUWB， TimeHopping UWB)。直接序列擴(kuò)譜 (DSSS)就是編碼后的數(shù)據(jù)符號對基本脈沖的幅度進(jìn)行調(diào)制，這在沖激無線電 (IR)中被稱為直接序列超寬帶 (DSUWB， DirectSequence UWB)，這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力 [1]。對于超寬帶信號，也可以通過很高的數(shù)據(jù)速率來產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要 UWB 定義所要求的相對帶寬或最小帶寬在整個傳輸過程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有 UWB 射頻帶寬的系統(tǒng)， 就不應(yīng)該被排除在 UWB 系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復(fù)用 (OFDM)，在數(shù)據(jù)速率適當(dāng)?shù)那闆r下也可產(chǎn)生 UWB 信號。因此， OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。本文主要討論 THUWB、 DSUWB 和 OFDM 調(diào)制方式。 PPMTHUWB調(diào)制方式 跳時超寬帶信號的產(chǎn)生在結(jié)合了二進(jìn)制 PPM 的THUWB(二進(jìn)制 PPMTHUWB 或者 PPMTHUWB)中 ,UWB 信號的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下 (參見圖 41 描繪的發(fā)射鏈路 )[1]。 SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 41 PPMTHUWB信號的發(fā)射方案 給定待發(fā)射的二進(jìn)制序列 b=(… ,b0,b1,… ,bk,bk 1,… )，其速率 Rb=1/Tb(b/s)，圖 41中的第一個模塊使每個比特重復(fù) Ns次，產(chǎn)生一個二進(jìn)制序列： (… ,b0,b0,… ,b0,b1,b1,… ,b1,… ,bk,bk,… ,bk,bk 1,bk 1,… ,bk 1,… )=(.,a0,a1,… aj,aj 1,… )=a 新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts(b/s)。這個模塊引入了冗余，其實(shí)是一種被稱為重復(fù)碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術(shù)語上稱為信道編碼。第二個模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序 列 c=(… ,c0,c1,… ,cj,cj 1,… )和二進(jìn)制序列a=(… ,a0,a1,… ,aj,aj 1,… ),產(chǎn)生一個新序列 d，序列 d的一般元素表達(dá)式如下： dj=cjTc aj(41)式中 ,Tc和是常量，對所有的 cj滿足條件 cjTc Ts，通常Tc。這里的 d是一個實(shí)數(shù)值序列，而 a是二進(jìn)制序列， c 是整數(shù)值序列 .現(xiàn)在我們遵循最常用的方法，假定 c是企業(yè)界隨機(jī)碼序列，它的元素 cj是整數(shù)，且滿足 0 cj Nh1。碼序列 c 可能為周期序列，其周期表示為 Np。兩種特殊情況值得討論。第一種 ,碼是非周期的，即；第二種是 Np=Ns，這是最常用的一種，這時的編碼周期與二進(jìn)制碼重復(fù)的次數(shù)相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號的頻譜形成雙重角色 [1]。實(shí)數(shù)值序列 d 輸入到第三個模塊，即 PPM 調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個速率為 Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖 /s)的單位脈沖(Dirac pulses)序列。這些脈沖在時間軸上的位置為，因此脈沖位置在 jTs 基礎(chǔ)上偏移了 dj，脈沖的發(fā)生時間也可表示為 ()。注意是碼序列對 c信號引入了TH位移，也正因?yàn)榇耍?c 被稱為 TH碼。還要注意一點(diǎn)就是由 PPM 調(diào)制引起的位移，通常比 TH碼引起的位移 cjTc小得多，即：， cj=0除外。 Tc稱為碼片時間(chip time)。最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。 [來源：論文 ][1][2][3][4][5][6][7][8][9]以上所有系統(tǒng)級聯(lián)以后的輸出信號可表示如下： (42)比特間隔或比特持續(xù)時間，也即用于傳輸一個比特的時間 Tb，可表示為： Tb=NsTs。在式 (42)中， cjTc 定義了脈沖的隨機(jī)性或者說是相對于 Ts整數(shù)倍時刻的抖動。如果用隨機(jī) TH抖動來表示由 TH編碼 cjTc 引起的時間上的位移 ，并假定在 0 和之間分布，則可得到： (43)正如前面提到的，通常遠(yuǎn)大于。這兩個量的整體效果是產(chǎn)生一個分布在 0和之間的時間隨機(jī)位移量，用表示這個時間隨機(jī)位移，可得發(fā)射信號的如下表達(dá)式： (44)更一般性地概括式 (42)所表示的信號，其思想是：對于信息比特 0和 1，可以發(fā)射兩個不同的脈沖波形和來分別表示。上面分析的 PPM調(diào)制的例子，引入了這個時間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實(shí)是上述思想的特殊例子，其中的是位移以后的波形。一種更一般的表達(dá)式： (45)當(dāng)將設(shè)置為 時，式 (45)也表示了 PAM 和 THUWB的結(jié)合，即 PAMTHUWB模型 [1]。 PPMTHUWB 的發(fā)射鏈路系統(tǒng)模型如圖 42所示 SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 42 PPMTHUWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型圖 42中的第一個模塊表示二進(jìn)制源。這個模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進(jìn)制流。第二個模塊表示重復(fù)碼編碼器。二進(jìn)制流的每一個比特都被重復(fù)次。第三個模塊仿真 TH編碼和二進(jìn) PPM。這里考慮偽隨機(jī) T