畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于matlab的通信系統(tǒng)濾波器的仿真與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-08 22:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 著不同于其他語(yǔ)言的特點(diǎn)，歸納如下： 簡(jiǎn)單易學(xué)： MATLAB 不僅是一個(gè)開(kāi)發(fā)軟件，也是一門編程語(yǔ)言。其語(yǔ)法規(guī)則與結(jié)構(gòu)化高級(jí)編程語(yǔ)言 (如 C 語(yǔ)言等 )大同小異，而且使用更為簡(jiǎn)便。用 MATLAB 編程寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問(wèn)題，所以被稱為演算紙式科學(xué)算法語(yǔ)言。 計(jì)算功能強(qiáng)大： MATLAB 擁有龐大的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)及工程函數(shù)，可使用戶立刻實(shí)現(xiàn)所需的強(qiáng)大數(shù)學(xué)計(jì) 算功能。由各領(lǐng)域的專家學(xué)者們開(kāi)發(fā)的數(shù)值計(jì)算程序，使用了安全、成熟、可靠的算法，從而保證了最快的運(yùn)算速度和可靠的結(jié)果。此外， MATLAB還有數(shù)十個(gè)工具箱，可解決應(yīng)用中的大多數(shù)數(shù)學(xué)、工程問(wèn)題。 先進(jìn)的可視化工具： MATLAB提供功能強(qiáng)大的、交互式的二維和三維繪圖功能，可使用戶創(chuàng)建富有表現(xiàn)力的彩色圖形?？梢暬ぞ甙ㄇ驿秩?、線框圖、偽彩圖、光源、圖像顯示、動(dòng)畫等。 開(kāi)放性、可擴(kuò)展性強(qiáng)： M 文件是可見(jiàn)的 MATLAB程序，所以用戶可以查看源代碼。開(kāi)放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用戶能夠檢查算法的正確性，修改已存在的函數(shù)，或者加 入自己的新部件。 特殊應(yīng)用工具箱： MATLAB 的工具箱加強(qiáng)了對(duì)工程及科學(xué)中特殊應(yīng)用的支持。工具箱也和 MATLAB 一樣是完全用戶化的，可擴(kuò)展性強(qiáng)。將某個(gè)或幾個(gè)工具箱與 MATLAB 聯(lián)合使用，可以得到一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算組合包，滿足用戶的特殊要求。 MATLAB 數(shù)字信號(hào)處理工具箱和濾波器設(shè)計(jì)工具箱專門應(yīng)用于信號(hào)處理領(lǐng)域。工具箱提供了豐富而簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)，使原來(lái)繁瑣的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成函數(shù)的調(diào)用。只要以正確的指標(biāo)參數(shù)調(diào)用相應(yīng)的濾波器設(shè)計(jì)程序或工具箱函數(shù)，便可以得到正確的設(shè)計(jì)結(jié)果，使用非常方便。 在通信 系統(tǒng)中的應(yīng)用 隨著通信系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度的不斷增加，通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來(lái)越受到重視。通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)是介于手工分析和電路試驗(yàn)的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，它可以讓用戶在很短的時(shí)間內(nèi)建立整個(gè)通信系統(tǒng)模型，并對(duì)其進(jìn)行模擬仿真。而在眾多的仿真平臺(tái)中， MATLAB 仿真模塊較之于其它仿真軟件有著獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，它能使技術(shù)人員擺脫系統(tǒng)仿真中繁瑣的編程，有效提高了系統(tǒng)仿真的可靠性和實(shí)用性。MATLAB 在通信系統(tǒng)仿真中的功能非常強(qiáng)大，其應(yīng)用范圍也非常廣闊，例如： MATLAB 在通信系統(tǒng)仿真中誤碼率的計(jì)算可以用來(lái)計(jì)算和比較不同的 調(diào)制方式、不同的差錯(cuò)控制編碼方式和不同信道噪聲模型條件下通信系統(tǒng)的誤碼率；MATLAB 在通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送和接收過(guò)程中的同步電路仿真應(yīng)用，采用“遲早門同步技術(shù)”可仿真一個(gè)接收設(shè)備的同步實(shí)現(xiàn)電路； MATLAB 在碼分多址通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，碼分多址接入作為一種高效率的隨機(jī)多址接入技術(shù)，可對(duì)存在多址接入干擾（ MAI）的碼分多址通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真 。 第三章 數(shù)字濾波器的相關(guān)研究 濾波器原理 濾波器，顧名思義，其作用是對(duì)輸入信號(hào)起到濾波的作用。對(duì)于圖 11 所示的 LSI系統(tǒng)，其時(shí)域輸入輸出關(guān)系為： h(n)x(n)y(n) ?? (11) x(n) y(n) 圖 11 若 y(n),x(n)的傅立葉變換存在，則輸入輸出的頻域關(guān)h (n) 系是： )eH()eX()(eY jjj ??? ?? (12) 當(dāng)輸入信號(hào) x(n) 通過(guò)濾波器系統(tǒng) h(n) 后，其輸出 y(n) 中不再含有 |ω |ω c 的頻率成 分，僅使 |ω |ω c 的信號(hào)成分通過(guò)。因此，濾波器的形狀不同，其濾波后的信號(hào)結(jié)果也不一樣。 若濾波器的輸入、輸出都是離散時(shí)間信號(hào)，那么該濾波器的單位沖激響應(yīng) h(n)也必然是離散的，這種濾波器稱為數(shù)字濾波器（ DF， Digital Filter）。當(dāng)用硬件實(shí)現(xiàn)一個(gè) DF時(shí)，所需元件是延遲器、乘法器和加法器；而利用 MATLAB 軟件時(shí)，它僅需線性卷積程序便可實(shí)現(xiàn)。而模擬濾波器（ AF，Analog Filter）只能用硬件實(shí)現(xiàn)。因此 DF 比 AF 容易實(shí)現(xiàn)，且更容易獲得理想的濾波性能。數(shù)字濾波器還具有以下優(yōu)點(diǎn)：精度和穩(wěn)定性高； 系統(tǒng)函數(shù)容易改變；靈活性高；不存在阻抗匹配問(wèn)題；便于大規(guī)模集成；可實(shí)現(xiàn)多維濾波。 按照不同的分類方法，數(shù)字濾波器有許多種類，但總起來(lái)可以分成兩大類：經(jīng)典濾波器和現(xiàn)代濾波器。經(jīng)典濾波器的特點(diǎn)是其輸入信號(hào)中有用的頻率成分和希望濾除的頻率成分占有不同的頻帶，通過(guò)一個(gè)合適的選頻濾波器濾除干擾，得到純凈信號(hào)，達(dá)到濾波的目的。但是，如果信號(hào)和干擾的頻譜相互重疊，則經(jīng)典濾波器不能有效地濾除干擾，最大限度地恢復(fù)信號(hào)，這時(shí)就需要現(xiàn)代濾波器，例如維納濾波器、卡爾曼濾波器、自適應(yīng)濾波器等最佳濾波器?，F(xiàn)代濾 波器是根據(jù)隨機(jī)信號(hào)的一些統(tǒng)計(jì)特性，在某種最佳準(zhǔn)則下，最大限度地抑制干擾，同時(shí)最大限度地回復(fù)信號(hào)，從而達(dá)到最佳濾波的目的。 經(jīng)典數(shù)字濾波器從濾波特性上分類，可以分為：低
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