【文章內容簡介】 理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel和 HDF5進行連接。 MATLAB 工具箱 MATLAB的一個重要特點是可擴展性。作為 Simulink和其 它所有 Math Works產(chǎn)品的基礎， MATLAB可以通過附加的工具箱（ Toolbox）進行功能擴展，每一個工具箱就是實現(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)學和優(yōu)化 ； 統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析 ； 控制系統(tǒng)設計和分析 ； 信號處理和通訊 ； 圖像處理 ； 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 7 測試和測量 ； 金融建模和分析 ； 應用程序部署 ； 數(shù)據(jù)庫連接和報表 ； 分布式計算 ； 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）和異質數(shù)據(jù)容器（ heterogeneous container）在內的 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 會即時返回操作結果（如果有的話）。此時 , MATLAB可以看作是一個交互式的數(shù)學終端，簡單來說，一個功能強大的 “ 計算器 ” 。 MATLAB代碼同樣可以保存在一個以 .m 為后綴名的文本文件中，然后在命令窗口或其它函數(shù)中直接調用。 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 8 在當今高度信息化的社會，信息和通信已成為現(xiàn)代社會的 “ 命脈 ” 。信息的交流主要依賴于計算機通信，而通信作為傳輸手段，與傳感技術、計算機技術相互融合，已成為 21 世紀國際社會和世界經(jīng)濟發(fā)展的強大動力。為了適應時代的要 求，新的一代移動通信技術應時而生，新的一代移動通信技術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。 隨著時代的進步、科技的創(chuàng)新、人們的生活要求的提高，移動通信技術更新?lián)Q代速度相當驚人，差不多每隔十年移動通信技術就發(fā)生一次變革性換代，從上個世紀 80 年代的 “ 大哥大 ” 到現(xiàn)在的 3G 手機，其間發(fā)生了兩次移動通信技術的變革，從 1G 的 AMPS 過渡到 2G 的 GSM，從 GSM 到 IMT2021（即 3G 技術）。就我所知現(xiàn)代的移動通信技術有以下幾方面的重要技術： 制和多址技術 無線高速數(shù)據(jù)傳輸不能一味僅靠頻譜的擴展，應在頻譜效率上至少高于目前一個數(shù)量級，可在物理層采用三項技術，即 OFDM、 UWB 和空時調制編碼。 OFDM 與其他編碼方式的結合，靈活把 OFDM 與 TDMA、 FDMA、 CDMA、 SDMA 組合成多址技術。 理論研究指出：在獨立瑞利散射信道中，數(shù)據(jù)速率與天線數(shù)成線性關系，容量可達 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 技術主要包括空間復用和空間分集技術，在獨立信道上并發(fā)或連發(fā)相同信息來提 高傳輸可靠性。 軟件無線電技術是在硬件平臺上通過軟件編輯以一個終端實施不同系統(tǒng)中多種通信業(yè)務。它用數(shù)字信號處理語言描述電信元件，以軟件程序下載成數(shù)字信號處理硬件。以具有通用開放無線結構，兼容多種模式在多種技術標準之間無縫切換。 UWB 也稱為脈沖無線電，調制采用脈沖寬度在納秒級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。 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 9 軟件無線電技術是在硬件平臺上通過軟件編輯以一個終端實施不同系統(tǒng)中多種通信業(yè)務。 它用數(shù)字信號處理語言描述電信元件，以軟件程序下載成數(shù)字信號處理硬件。以具有通用開放無線結構，兼容多種模式在多種技術標準之間無縫切換。 在上述現(xiàn)代移動通信關鍵技術的基礎上，產(chǎn)生了陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星通信以及無線因特網(wǎng)通信技術，這些通信方式使通信面貌發(fā)生了巨大的變化，采用數(shù)字技術的現(xiàn)代無線通信已經(jīng)滲入國民經(jīng)濟的各個領域和人們的日常生活，為此，我們需要關心它的發(fā)展趨勢，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)代移動通信的未來發(fā)展趨勢吧。 現(xiàn)代移動通信技術發(fā)展的七個新趨勢 : 一、移動管理已從 終端管理向個人管理和智能管理發(fā)展 二、網(wǎng)絡已從同步的數(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)已從算法驅動到面向過程和面向目標的趨勢發(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、計算機已從集中式處理發(fā)展到分布式服務器和智能化處理 。 在這種趨勢的引導下，移動通信業(yè)務迅猛發(fā)展，它滿足了人們在任何時間、任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現(xiàn)未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下，移 動通信技術的發(fā)展更是突飛猛進，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢： (1)網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)化、分組化； (2)網(wǎng)絡技術寬帶化； (3)網(wǎng)絡技術智能化； (4)更高的頻段； (5)更有效利用頻率； (6)各種網(wǎng)絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現(xiàn)實意義。 圖 31簡單的通信系統(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、文字、話音、音樂、數(shù)據(jù)、圖片、活動圖像等。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、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。而從北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 10 廣義的角度看，廣播、電視、雷達、導航、遙測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，在通信模型構造上還是非常復雜的， 圖 31 是一個簡單的通信系統(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換成原始信號，如電話系統(tǒng)中電話可看成是信源。信源輸出的信號成為基帶信號。所謂 基帶信號是指沒有經(jīng)過調制 (進行頻譜搬移和變換 )的原始電信號，其特點是信號頻譜從零頻附近開始，具有低通形式。根據(jù)原始電信號的特征，基帶信號可分為數(shù)字基帶信號和模擬基帶信號，相應的，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。發(fā)送設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 (基帶信號 )變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枴Ｗ儞Q方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調制是最常見的變換方式；對傳輸數(shù)字信號來說，發(fā)送設備又常常包含信源編碼和信道編碼等。 信道是指信號傳輸?shù)耐ǖ溃梢允怯芯€的，也可以是無線的，甚至還可以包 含某些設備。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，接收設備的功能與發(fā)送設備相反，即進行解調、翻譯、解碼等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中恢復出相應的原始信號來。 信宿 (也稱受信者或收終端 )是將復原的原始電信號轉換成相應的消息，如電話機將對方傳來的電信號還原成了聲音。 在理論上，如何建立通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)有 哪 些分類，下面將簡要介紹通信系統(tǒng)的相關知識點 。 圖 31 給出的是通信系統(tǒng)的一般模型， 下面將簡介 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)和數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 11 信號的 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 )，以消息 (或符號 )的形式來表達所要傳送的信息，一般，信源輸出消息由傳感器轉換為電信號。信源編碼則是對信源輸出消息轉換成的電信號用盡量低速率的二進制數(shù)字信號來表示，即對有剩余的消息進行少剩余的有效編碼，又稱信源編碼器輸出的二進制數(shù)字序列為信息序列。此信息序列經(jīng)過信道差錯控制編碼器在二進制信息序列中引入剩余度，以提高信息傳輸?shù)目煽啃裕缓髮⑿诺啦铄e控制編碼器輸 出的二進制序列再通過數(shù)字調制器，將二進制序列映射為相應的信號波形在通信信道中傳輸，而通信信道則是物理媒介，將信號波形從發(fā)端傳到收端，在收端進行反變換，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)字調制器有二進制及 M禁止 (M2)之分。二進制數(shù)字調制器是將二進制符號“ 0”映射為信號波形 ??0st，將二進制符號“ 1”映射為信號波形 ??1st。 M 進制數(shù)字調制器則是將每 K 個二進制符號映射為 2kM? 個不同信號波形 ? ?1 , 0 ,1, 2 , 1s t i M??… ,。 若此數(shù)字調制器是將數(shù)字序列映射為適合于基帶信道傳輸?shù)南鄳拿}沖波形，則稱此數(shù)字調制器為數(shù)字脈沖調制器，也成此數(shù)字脈沖調制為基帶調制。數(shù)字脈沖調制輸出信號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)字信號為數(shù)字基帶信號。 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 信道差錯控制編碼器 數(shù)字調制器 信道 信宿 信源譯碼器 信道譯碼器 數(shù)字解調器 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（論文） 12 將數(shù)字基帶信號通過基帶信道傳輸，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。 在實際數(shù)字通信系統(tǒng)中 ，數(shù)字基帶傳輸在應用上雖不如頻帶傳輸那么廣泛，但仍有相當多的應用范圍。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 、線性帶通系統(tǒng)及線性帶通系統(tǒng)對帶通信號的響應均可用其等效低通信號、等效低通系統(tǒng)及等效低通系統(tǒng)對等效低通信號的響應來表示，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)的理論分析及計算機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：疊加在信號上的一種噪聲，通常記為 n(t)，而且無論有無信號，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 ： 北京郵電大學世紀學院畢業(yè)設計（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，濾波器的帶寬 W 為 1/(2 )sT ，稱為 奈奎斯特帶寬； ? 時，濾波器的截止頻率 W 為 1 / 2 T R?? ； 1a? 時，濾波器的截止頻率 W 為1 1/ 2 ssTR??。 升余弦濾波器的沖擊響 應表示式為 ： 222s in c o s()14sss st a tTTxtt taT T???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? 式 (42) 設 ? ?01x ? 是標稱值。 對于 0a? ， ? ? sin ( / )sx t c t T? ，它允許的無碼間干擾傳輸?shù)淖畲蠓査俾? / 2ssR T W??，其頻帶利用率為 / 2 /sR W Baud Hz? 。 對于 1a? ，允許的無碼間干擾傳輸?shù)淖畲蠓査俾?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，并畫出其各自對應的時域波形。如 ： 圖 43 升余弦滾降頻譜 及 升余弦滾降波形 北京郵電大學世紀