【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel和 HDF5進(jìn)行連接。 MATLAB 工具箱 MATLAB的一個(gè)重要特點(diǎn)是可擴(kuò)展性。作為 Simulink和其 它所有 Math Works產(chǎn)品的基礎(chǔ)， MATLAB可以通過附加的工具箱（ Toolbox）進(jìn)行功能擴(kuò)展，每一個(gè)工具箱就是實(shí)現(xiàn)特定功能的函數(shù)的集合。 Math Works提供的工具箱分以下幾大類： 數(shù)學(xué)和優(yōu)化 ； 統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析 ； 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析 ； 信號(hào)處理和通訊 ； 圖像處理 ； 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 測(cè)試和測(cè)量 ； 金融建模和分析 ； 應(yīng)用程序部署 ； 數(shù)據(jù)庫連接和報(bào)表 ； 分布式計(jì)算 ； 這些工具箱大多是用開放式的 MATLAB語言寫成，用戶不但可以查看源代碼，還可以可根據(jù)自己的需要進(jìn)行修改以及創(chuàng)建自定義函數(shù)。此外，常有用戶在 MATLAB Central： File Exchange發(fā)布自己編寫的 MATLAB程序或工具箱，供他人自由下載使用。 MATLAB 語言 MATLAB語言是一種交互性的數(shù)學(xué)腳本語言，其語法與 C/C++類似。它支持包括邏輯（ logic）、數(shù)值（ numeric）、文本（ text）、函數(shù)柄（ function handle）和異質(zhì)數(shù)據(jù)容器（ heterogeneous container）在內(nèi)的 15種數(shù)據(jù)類型，每一種類型都定義為矩陣或陣列的形式（ 0維至任意高維）。 執(zhí)行 MATLAB 代碼的最簡(jiǎn)單方式是在 MATLAB 程序的命令窗 口（ Command Window）的提示符處輸入代碼， MATLAB 會(huì)即時(shí)返回操作結(jié)果（如果有的話）。此時(shí) , MATLAB可以看作是一個(gè)交互式的數(shù)學(xué)終端，簡(jiǎn)單來說，一個(gè)功能強(qiáng)大的 “ 計(jì)算器 ” 。 MATLAB代碼同樣可以保存在一個(gè)以 .m 為后綴名的文本文件中，然后在命令窗口或其它函數(shù)中直接調(diào)用。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，信息和通信已成為現(xiàn)代社會(huì)的 “ 命脈 ” 。信息的交流主要依賴于計(jì)算機(jī)通信，而通信作為傳輸手段，與傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合，已成為 21 世紀(jì)國際社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。為了適應(yīng)時(shí)代的要 求，新的一代移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)時(shí)而生，新的一代移動(dòng)通信技術(shù)即人們稱之第三代的核心特征是寬帶尋址接入到固定網(wǎng)和眾多不同通信系統(tǒng)間的無隙縫漫游，獲取多媒體通信業(yè)務(wù)。 隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技的創(chuàng)新、人們的生活要求的提高，移動(dòng)通信技術(shù)更新?lián)Q代速度相當(dāng)驚人，差不多每隔十年移動(dòng)通信技術(shù)就發(fā)生一次變革性換代，從上個(gè)世紀(jì) 80 年代的 “ 大哥大 ” 到現(xiàn)在的 3G 手機(jī)，其間發(fā)生了兩次移動(dòng)通信技術(shù)的變革，從 1G 的 AMPS 過渡到 2G 的 GSM，從 GSM 到 IMT2020（即 3G 技術(shù)）。就我所知現(xiàn)代的移動(dòng)通信技術(shù)有以下幾方面的重要技術(shù)： 制和多址技術(shù) 無線高速數(shù)據(jù)傳輸不能一味僅靠頻譜的擴(kuò)展，應(yīng)在頻譜效率上至少高于目前一個(gè)數(shù)量級(jí)，可在物理層采用三項(xiàng)技術(shù)，即 OFDM、 UWB 和空時(shí)調(diào)制編碼。 OFDM 與其他編碼方式的結(jié)合，靈活把 OFDM 與 TDMA、 FDMA、 CDMA、 SDMA 組合成多址技術(shù)。 理論研究指出：在獨(dú)立瑞利散射信道中，數(shù)據(jù)速率與天線數(shù)成線性關(guān)系，容量可達(dá) Shannon 的 90%。在發(fā)射和接收端以多天線開發(fā)信道空間可取得容量和頻譜效率的增益。 MIMO 技術(shù)主要包括空間復(fù)用和空間分集技術(shù)，在獨(dú)立信道上并發(fā)或連發(fā)相同信息來提 高傳輸可靠性。 軟件無線電技術(shù)是在硬件平臺(tái)上通過軟件編輯以一個(gè)終端實(shí)施不同系統(tǒng)中多種通信業(yè)務(wù)。它用數(shù)字信號(hào)處理語言描述電信元件，以軟件程序下載成數(shù)字信號(hào)處理硬件。以具有通用開放無線結(jié)構(gòu)，兼容多種模式在多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間無縫切換。 UWB 也稱為脈沖無線電，調(diào)制采用脈沖寬度在納秒級(jí)的快速上升和下降脈沖，脈沖覆蓋的頻譜從直流至吉赫茲，不需常規(guī)窄帶調(diào)制所需的射頻上變換，脈沖成型后可直接送至天線發(fā)射。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 軟件無線電技術(shù)是在硬件平臺(tái)上通過軟件編輯以一個(gè)終端實(shí)施不同系統(tǒng)中多種通信業(yè)務(wù)。 它用數(shù)字信號(hào)處理語言描述電信元件，以軟件程序下載成數(shù)字信號(hào)處理硬件。以具有通用開放無線結(jié)構(gòu)，兼容多種模式在多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間無縫切換。 在上述現(xiàn)代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信以及無線因特網(wǎng)通信技術(shù)，這些通信方式使通信面貌發(fā)生了巨大的變化，采用數(shù)字技術(shù)的現(xiàn)代無線通信已經(jīng)滲入國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活，為此，我們需要關(guān)心它的發(fā)展趨勢(shì)，希望它朝著越來越方便人們的生活的方向發(fā)展，現(xiàn)在就讓我們來看看現(xiàn)代移動(dòng)通信的未來發(fā)展趨勢(shì)吧。 現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的七個(gè)新趨勢(shì) : 一、移動(dòng)管理已從 終端管理向個(gè)人管理和智能管理發(fā)展 二、網(wǎng)絡(luò)已從同步的數(shù)字電路向異步的數(shù)字分組和異步傳遞方式 (ATM)發(fā)展 。 三、軟件的開發(fā)已從算法驅(qū)動(dòng)到面向過程和面向目標(biāo)的趨勢(shì)發(fā)展 。 四、信息處理已從話音發(fā)展到數(shù)據(jù)和圖像 。 五、無線頻譜的處理已從窄帶模擬向窄帶 CDMA 發(fā)展 。 六、計(jì)算機(jī)已從集中式處理發(fā)展到分布式服務(wù)器和智能化處理 。 在這種趨勢(shì)的引導(dǎo)下，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，它滿足了人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)與任何個(gè)人進(jìn)行通信的愿望。移動(dòng)通信是實(shí)現(xiàn)未來理想的個(gè)人通信服務(wù)的必由之路。在信息支撐技術(shù)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和需求的共同作用下，移 動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢(shì)： (1)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化； (2)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)寬帶化； (3)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化； (4)更高的頻段； (5)更有效利用頻率； (6)各種網(wǎng)絡(luò)趨于融合。了解、掌握這些趨勢(shì)對(duì)移動(dòng)通信運(yùn)營商和設(shè)備制造商均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 圖 31簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)一般模型 通信的目的是傳輸信息。消息具有不同的形式，例如：符號(hào)、文字、話音、音樂、數(shù)據(jù)、圖片、活動(dòng)圖像等。而傳遞消息的方式可以有很多種，根據(jù)其發(fā)展的先后我們可以分為電報(bào)、電話、傳真、 數(shù)據(jù)傳輸以及發(fā)展到現(xiàn)在的可視電話等。而從北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 廣義的角度看，廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)等也可以列入通信的范疇。 從表面上來看，通信就是將信息從發(fā)送端發(fā)送出去，從接收端獲取信息。但是，在通信模型構(gòu)造上還是非常復(fù)雜的， 圖 31 是一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)模型。 圖 31 中，信源 (信息源，也稱發(fā)送端 )的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始信號(hào)，如電話系統(tǒng)中電話可看成是信源。信源輸出的信號(hào)成為基帶信號(hào)。所謂 基帶信號(hào)是指沒有經(jīng)過調(diào)制 (進(jìn)行頻譜搬移和變換 )的原始電信號(hào)，其特點(diǎn)是信號(hào)頻譜從零頻附近開始，具有低通形式。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)的，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的原始電信號(hào) (基帶信號(hào) )變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場(chǎng)合，調(diào)制是最常見的變換方式；對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)來說，發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。 信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線的，也可以是無線的，甚至還可以包 含某些設(shè)備。圖中的噪聲源，是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。 在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、翻譯、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號(hào)來。 信宿 (也稱受信者或收終端 )是將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，如電話機(jī)將對(duì)方傳來的電信號(hào)還原成了聲音。 在理論上，如何建立通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)有 哪 些分類，下面將簡(jiǎn)要介紹通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 。 圖 31 給出的是通信系統(tǒng)的一般模型， 下面將簡(jiǎn)介 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)和數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 信號(hào)的 基帶傳輸 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源是信息的來源，但信源輸出的是消息 (或符號(hào) )，以消息 (或符號(hào) )的形式來表達(dá)所要傳送的信息，一般，信源輸出消息由傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信源編碼則是對(duì)信源輸出消息轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)用盡量低速率的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)來表示，即對(duì)有剩余的消息進(jìn)行少剩余的有效編碼，又稱信源編碼器輸出的二進(jìn)制數(shù)字序列為信息序列。此信息序列經(jīng)過信道差錯(cuò)控制編碼器在二進(jìn)制信息序列中引入剩余度，以提高信息傳輸?shù)目煽啃?，然后將信道差錯(cuò)控制編碼器輸 出的二進(jìn)制序列再通過數(shù)字調(diào)制器，將二進(jìn)制序列映射為相應(yīng)的信號(hào)波形在通信信道中傳輸，而通信信道則是物理媒介，將信號(hào)波形從發(fā)端傳到收端，在收端進(jìn)行反變換，從而將信息從信源送到信宿。 圖 41 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖如圖 41 所示。 數(shù)字調(diào)制器有二進(jìn)制及 M禁止 (M2)之分。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制器是將二進(jìn)制符號(hào)“ 0”映射為信號(hào)波形 ??0st，將二進(jìn)制符號(hào)“ 1”映射為信號(hào)波形 ??1st。 M 進(jìn)制數(shù)字調(diào)制器則是將每 K 個(gè)二進(jìn)制符號(hào)映射為 2kM? 個(gè)不同信號(hào)波形 ? ?1 , 0 ,1, 2 , 1s t i M??… ,。 若此數(shù)字調(diào)制器是將數(shù)字序列映射為適合于基帶信道傳輸?shù)南鄳?yīng)的脈沖波形，則稱此數(shù)字調(diào)制器為數(shù)字脈沖調(diào)制器，也成此數(shù)字脈沖調(diào)制為基帶調(diào)制。數(shù)字脈沖調(diào)制輸出信號(hào)波形的功率譜是低通型的，所占頻帶是從直流或低頻開始，其帶寬是有限的。稱功率譜密度為低通型的數(shù)字信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)。 若通信信道的傳遞函數(shù)是低通型的，則稱此信道為基帶信道，又稱 基帶信道為低通信道，如同軸電纜和雙絞線有線信道均屬基帶信道?；鶐诺肋m合于傳送脈沖波形。 信源 信源編碼器 信道差錯(cuò)控制編碼器 數(shù)字調(diào)制器 信道 信宿 信源譯碼器 信道譯碼器 數(shù)字解調(diào)器 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 將數(shù)字基帶信號(hào)通過基帶信道傳輸，則稱此傳輸系統(tǒng) 稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如 圖 42 所示 ： 圖 42 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型 圖 42 中基帶信號(hào)形成器包括編碼器、加密器、以及波形變換等，接收濾波器亦可能包括譯碼器、解碼器等。 在實(shí)際數(shù)字通信系統(tǒng)中 ，數(shù)字基帶傳輸在應(yīng)用上雖不如頻帶傳輸那么廣泛，但仍有相當(dāng)多的應(yīng)用范圍。此外，重要的是數(shù)字基帶傳輸?shù)幕纠碚摬粌H適用于基帶傳輸，而且還適用于頻帶傳輸，因此所有窄的帶通信號(hào) 、線性帶通系統(tǒng)及線性帶通系統(tǒng)對(duì)帶通信號(hào)的響應(yīng)均可用其等效低通信號(hào)、等效低通系統(tǒng)及等效低通系統(tǒng)對(duì)等效低通信號(hào)的響應(yīng)來表示，因而頻帶傳輸系統(tǒng)可通過它的等效低通 (或等效基帶 )傳輸系統(tǒng)的理論分析及計(jì)算機(jī)仿真來研究它的性能，因而掌握數(shù)字基帶傳輸?shù)幕纠碚撌种匾?，它在?shù)字通信系統(tǒng)中具有普遍意義。 加性高斯白噪聲 AWGN 加性高斯白噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪聲與干擾模型。 加性噪聲：疊加在信號(hào)上的一種噪聲，通常記為 n(t)，而且無論有無信號(hào)，噪聲 n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。 白噪聲：噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數(shù)，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從 高斯分布 ，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。 AWGN， 在通信上指的是一種通道模型，此通道模型唯一的信號(hào)減損是來自于寬帶的線性加成或是穩(wěn)定譜密度（以每赫茲瓦特的帶寬表示）與高斯分布振幅的白噪聲。 升余弦滾降系統(tǒng) 一類常用的無碼間干擾基帶傳輸系統(tǒng)為升余弦滾降系統(tǒng)，即 ： 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1021 1 1( ) 1 c os2 2 2 2102sssss s ssaTfTTT a a aF f f fa T T TafT??? ????? ?????? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ???????????? ??? ?? ??? 式 (41) 稱 a 為滾降因子，取值為 01a?? 。 在 0a? 時(shí)，濾波器的帶寬 W 為 1/(2 )sT ，稱為 奈奎斯特帶寬； ? 時(shí)，濾波器的截止頻率 W 為 1 / 2 T R?? ； 1a? 時(shí)，濾波器的截止頻率 W 為1 1/ 2 ssTR??。 升余弦濾波器的沖擊響 應(yīng)表示式為 ： 222s in c o s()14sss st a tTTxtt taT T???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? 式 (42) 設(shè) ? ?01x ? 是標(biāo)稱值。 對(duì)于 0a? ， ? ? sin ( / )sx t c t T? ，它允許的無碼間干擾傳輸?shù)淖畲蠓?hào)速率1 / 2ssR T W??，其頻帶利用率為 / 2 /sR W Baud Hz? 。 對(duì)于 1a? ，允許的無碼間干擾傳輸?shù)淖畲蠓?hào)速率 1/ssR T W??，其頻帶利用率為 / 1 /sR W Baud Hz? 。 利用 MATLAB畫出 0,1a? 的升余弦滾降頻譜，并畫出其各自對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形。如 ： 圖 43 升余弦滾降頻譜 及 升余弦滾降波形 北京郵電大學(xué)世紀(jì)