Matlab通信系统链路级仿真
无线通信原理_基于matlab的ofdm系统设计与仿真
基于matlab的ofdm系统设计与仿真摘要OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。
其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。
该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。
本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。
重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。
在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。
整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。
第一章 ODMF 系统基本原理1.1多载波传输系统多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有较低的比特速率。
用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
在单载波系统中，一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。
图1－1中给出了多载波系统的基本结构示意图。
图1-1多载波系统的基本结构多载波传输技术有许多种提法，比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM)，这3种方法在一般情况下可视为一样，但是在OFDM 中，各子载波必须保持相互正交，而在MCM 则不一定。
1.2正交频分复用OFDM 就是在FDM 的原理的基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集。
函数集{t n ωcos }， {t m ωsin } (n,m=0,1,2…)的正交性是指在区间(T t t +00,)内有正弦函数同理：)0()()(2/0cos *cos 00===≠⎪⎩⎪⎨⎧=⎰+m n m n m n T T tdt m t n T t t ωω 其中ωπ2=T （1-1）根据上述理论，令N 个子信道载波频率为)(1t f ,)(2t f ,……,)(t f N ，并使其满足下面的关系：),1(,/0N k T k f f N k ⋯=+=，其中N T 为单元码持续时间。
基于Matlab的CDMA通信完整系统分析及仿真
__________________________________________________课程论文题目：基于Matlab CDMA多址技术的仿真学生姓名：苏未然学生学号： 1008030130系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程年级： 10级指导教师：王丽电气信息工程学院制2013年4月目录绪论 (3)第1章CDMA通信系统分析及仿真 (4)整体仿真框图 (4)信源 (5)1.3伪随机序列生成器 (6)扩频 (7)编码和调制 (8)接收端 (9)仿真系统 (10)2.1 信源 (10)2.2 编码 (10)2.3 扩频 (11)2.4 调制与解调 (11)2.5 误码计算 (11)第3章实验结果与总结 (12)3.2 多用户在相同信道环境下的仿真 (12)参考文献 (13)仿真结果 (14)设计的代码 (16)绪论利用MATLAB平台的SIMULINK可视化仿真功能，结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析，介绍了CDMA的主要环节（包括扩频技术、差错控制技术、调制技术、信道等）的参数设置。
单用户在不同信道环境下，信道的噪声对结果影响很大，噪声功率越大，系统的误码率越大。
多用户在相同信道环境下的仿真时，由于是采用了噪声功率为0.01W的信道传输环境，所以在单用户情况下误码率为0，而增加了用户数之后，误码率也随之增加。
可见，信号在传输过程中，除了受到信道噪声的影响外，还存在多址接入干扰、单频干扰、窄带干扰、跟踪式干扰等，主要是多址接入干扰。
20世纪60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。
CDMA（Code DivisionMultiple Access，码分多址）通信，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。
毕业设计(论文)基于matlab的数字基带通信系统仿真
基于matlab的数字基带通信系统仿真1.课程设计的目的(1)增加对仿真软件的认识，学会对各种软件的操作和使用方法(2)加深理解数字基带通信系统的概念(3)初步掌握系统的设计方法，培养独立工作能力2.设计方案论证2.1数字基带传输系统在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字终端的脉冲编码调制（PCM）信号。
这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率m f ，我们称这种信号为数字基带信号。
在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。
而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。
我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。
数字基带传输系统的模型如图 1所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分。
图1 数字基带传输系统模型1.2 数字基带信号1.2.1数字基带信号波形对不同的数字基带传输系统，应根据不同的信道特性及系统指标要求，选择不同的数字脉冲波形。
原则上可选择任意形状的脉冲作为基带信号波形，如矩形脉冲、三角波、高斯脉冲及升余弦脉冲等。
但实际系统常用的数字波形是矩形脉冲，这是由于矩形脉冲纤数字传输系统中的线路传输码型。
此外，CMI 码和曼彻斯特码一样都是将一位二进制码用一组两位二进制码表示，因此称其为1B2B 码。
（5）4B/3T 码4B/3T 码是1B/1T 码的改进型它把4 个二进制码元变换为3个三进制码元。
显然，在相同信息速率的条件下，4B/3T 码的码元传输速率要比1B/1T 码的低，因而提高了系统的传输效率。
数字通信系统matlab仿真
课程设计报告题目：基于MATLAB的通信系统仿真———信道编码对通信系统性能的影响专业：通信工程姓名：XXX学号：0730xxxx基于MATLAB 的通信系统仿真———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。
关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能一、引言提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。
1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。
【1】二、信道编码理论1、信道编码的目的在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。
为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。
信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。
它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。
2、信道编码的实质信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。
举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。
通信系统的Simulink仿真
实验三通信系统的Simulink仿真一、实验目的1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；，3、学习用Matlab simulink实现通信系统的仿真的使用；4、掌握数字载波通信系统的根本原理。
二、实验原理1. Simulink简介Simulink是Matlab中的一个建立系统方框图和基于方框图的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真和仿真结果可视化分析的软件包。
Simulink采用基于时间流的链路级仿真方法，将仿真系统建模与工程中通用的方框图设计方法统一起来，可以更加方便地对系统进行可视化建模，并且仿真结果可以近乎“实时〞地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使系统设计、仿真调试和模型检验工作大为简便。
SIMULINK 模型有以下几层含义：(1)在视觉上表现为直观的方框图；(2)在文件上那么是扩展名为mdl 的ASCII代码；(3)在数学上表现为一组微分方程或差分方程；(4)在行为上那么模拟了实际系统的动态特性。
SIMULINK 模型通常包含三种“组件〞：(1)信源〔 Sources〕：可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源；(2)系统〔 System〕：即指被研究系统的SIMULINK 方框图；(3)信宿〔 Sink〕：可以是示波器、图形记录仪等。
2. 通信常用模块库及模块编辑功能简介通信中常用的MATLAB工具箱有：Simulink 库，Communications Blockset〔通信模块集〕，DSP Blockset 〔数字信号处理模块集〕。
其中对单个模块的主要编辑功能如下：1) 添加模块:模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳〔选中模块，按住鼠标左键不放〕而放到模型窗口中进行处理；2) 选取模块；3) 复制与删除模块；4) 模块名的处理模块命名：先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改即可。
基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计
基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计毕业设计论文摘要随着移动通信技术的发展，以前在数字通信系统中采用FSK、ASK、PSK等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代。
本文主要介绍了QPSK调制与解调的实现原理框图，用MATLAB软件中的SIMULINK仿真功能对QPSK调制与解调这一过程如何建立仿真模型，通过对仿真模型的运行，得到信号在QPSK调制与解调过程中的信号时域变化图。
通过该软件实现方式，可以大大提高设计的灵活性，节约设计时间，提高设计效率，从而缩小硬件电路设计的工作量，缩短开发周期。
关键词 QPSK，数字通信，调制，解调，SIMULINK-I-毕业设计论文AbstractAs mobile communications technology, and previously in the adoption of digital cellular system, ASK, FSK PSK modulation, etc. Gradually been many excellent modulation technology substitution, where four phase-shift keying QPSK technology is a wireless communications technology in a binary modulation method. This article primarily describes QPSK modulation and demodulation of the implementation of the principle of block diagrams, focuses on the MATLAB SIMULINK software emulation in on QPSK modulation and demodulation the process how to build a simulation model, through the operation of simulation model, I get signal in QPSK modulation and demodulation adjustment process domain change figure. Thesoftware implementation, can dramatically improve the design flexibility, saving design time, increase efficiency, design to reduce the workloadof hardware circuit design, and shorten the development cycle.Keywords QPSK, DigitalCommunication,modulation,demodulation,SIMULINK-II-毕业设计论文目录摘要 ..................................................................... . (I)Abstract ............................................................... (II)第1章绪论 ..................................................................... .. (1)1.1 选题的目的和意义 ..................................................................... .. (1)1.2 课题研究现状 ..................................................................... (1)1.3 本文主要研究工作 ...................................................................................... 2 第 2 章数字通信技术简介...................................................................... .. (3)2.1 引言 ..................................................................... . (3)2.2 概念及其基本组成部分 ..................................................................... (3)2.3 数字通信的特点 ..................................................................... . (5)2.4 数字通信发展的回顾与展望 ......................................................................5本章小结 ..................................................................... ....................................... 6 第3 章数字相位调制 ..................................................................... . (7)3.1 数字基带传输系统 ..................................................................... .. (7)3.2 正弦载波数字调制系统 ..................................................................... .. (8)3.3 QPSK概述 ..................................................................... .. (9)3.4 QPSK调制和解调...................................................................... (10)3.4.1调制 ..................................................................... . (10)3.4.2解调 ..................................................................... . (10)3.4.3QPSK的调制原理 ..................................................................... . (11)3.4.4QPSK解调的工作原理 ....................................................................13本章小结 .......................................................................................................... 14 第4章 QPSK调制与解调的软件实现 (15)4.1 SIMULINK功能介绍 ..................................................................... . (15)4.2 SIMULINK特点 ..................................................................... (15)4.3 QPSK调制与解调的软件设计 (16)4.3.1QPSK调制与解调的软件实现 (16)4.3.2QPSK调制解调过程主要组件的功能 (17)4.4 QPSK调制解调仿真过程及其波形图 (19)4.4.1QPSK调制过程及其波形图 (19)4.4.2QPSK解调过程及其波形图 (29)4.5 QPSK调制解调仿真过程正确性的验证 (34)本章小结 .......................................................................................................... 35 结论 ..................................................................... .. (36)-III-毕业设计论文致谢 ..................................................................... .................................................. 37 参考文献 ..................................................................... ............................................ 38 附录1 ...................................................................... ................................................ 39 附录2 ...................................................................... (41)-IV-毕业设计论文第1章绪论1.1 选题的目的和意义随着经济危化的不断发展，人们对通信的要求也越来越高。
基于MATLAB实现 OFDM的仿真
正交频分复用(OFDM)技术就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此大大消除了信号波形间的干扰。而且子信道的载波相互正交，一个OFDM符号包括多个经过PSK调制或QAM调制的子载波的合成信号，每个子载波的频谱相互重叠，从而又提高了频谱利用率。用N表示子载波个数，T表示OFDM符号的持续时间，di( i = 0,1 ,…, N - 1)为分配给每个子信道的数据符号，fi为第i个子载波的载波频率，从t = ts开始的OFDM符号的等效基带信号可表示为(模拟信号表示式) :
当一个OFDM符号在多径无线信道中传输时，频率选择性衰落会导致某几组子载波收到相当大的的衰减，从而引起比特错误。这些在信道频率响应的零点会造成在邻近的子载波上发射的信息受到破坏，导致在每个符号中出现一连串的比特错误。与一大串错误连续出现的情况相比较，大多数前向纠错编码（FEC，Forward Error Correction）在错误分布均与的情况下会工作得更有效。所以，为了提高系统的性能，大多数系统采用数据加扰作为串并变换工作的一部分。这可以通过把每个连续的数据比特随机地分配到各个子载波上来实现。在接收机端，进行一个对应的逆过程解出信号。这样，不仅可以还原出数据比特原来的顺序，同时还可以分散由于信号衰落引起的连串的比特错误使其在时间上近似均匀分布。这种将比特错误位置的随机化可以提高前向纠错编码（FEC）的性能，并且系统的总的性能也得到改善。
图1.3OFDM子载波频谱
这种现象可以参见图1.3，图中给出了相互覆盖的各个子信道内经过矩形波形成型得到的符号的sinc函数频谱。在每个子载波频率最大值处，所有其他子信道的频谱值恰好为零。因为在对OFDM符号进行解调过程中，需要计算这些点上所对应的每个子载波频率的最大值，所以可以从多个相互重叠的子信道中提取每一个子信道的符号，而不会受到其他子信道的干扰。从图1.3可以看出，OFDM符号频谱实际上可以满足奈奎斯特准则，即多个子信道频谱之间不存在相互干扰。因此这种一个子信道频谱出现最大值而其他信道频谱为零点的特点可以避免载波间的干扰（ICI）的出现。
通信原理matlab课程设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调matlab仿真
通信原理matlab课程设计--2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调matlab仿真南昌大学通信原理课程设计报告题目: 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调matlab仿真姓名：学院：信工学院专业：指导教师：完成日期：2013 年5 月5日一、设计要求课程设计需要运用MATLAB 编程实现2ASK,2FSK,2PSK ，2DPSK 调制解调过程，并且输出其源码，调制后码元以及解调后码元的波形。
二、基本原理二进制数字调制技术原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。
(1)振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和相位保持不变，在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息‘0’和‘1’。
OOK （通－断键控）是一种常用的二进制振幅键控式模拟调制器法 键控法包络检波法)开关电路2e2e同步检测法(2) 一个2FSK 信号可以看成是两个不同载波的2ASK 信号的叠加。
其解调和解调方法和ASK 差不多。
2FSK 信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK 频谱的组合。
2FSK 信号的产生方法采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
2FSK 信号的解调方法相干解调2e FSK2e FSK非相干解调(3) 2PSK 以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0， 当基带信号为1时相对于初始相位为180°。
调制器原理方框图如下：检控法2PSK 信号的解调器原理方框图(4) 2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。
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常用统计信号处理函数
• xcorr和xcov
– 分别用于计算互相关函数和互协方差函数 – 自相关函数和自协方差函数作为特例处理。
• 本来应该计算
• 但是只能估计。 • c = xcorr(x,y) 返回长度为2*N-1的向量。 如果x和y不一样长，将短的补零
z ( t ) f L ( t )e a( t )e
jc t j c t ( t )
a( t ) cos c t ( t ) j sin c t ( t )
f ( t ) Re z ( t ) Re f L ( t )e jc t Re f c ( t ) jf s ( t ) cos c t j sin c t f c ( t )cos c t f s ( t )sin c t
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• 带通信号的基带等效 • 最佳接收机
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带通信号的基带等效表示
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常用变换函数
• fft参数为两个时，第二个参数为DFT点数 N。 • 向量长度大于N时，需要截断，小于N时 则加零。 • N的大小对fft的计算速度有很大影响。 • Matlab中的fft函数的算法采用的是著名的 fftw算法核心思想，根据不同的fft点数选 择不同的算法。
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最佳接收机
• 假设为最佳接收机与噪声方差的计算密 切相关。 • 二进制反极性基带通信系统仿真的例子 。 • 带通信号基带等效后得到相同结果。 • 如BPSK信号的仿真程序和二进制反极性 基带通信系统仿真程序完全相同。 • 如果引入频偏、时偏或相偏则仿真模型 会有所区别。
Matlab中的通信系统仿真资源
• Matlab和Simulink都针对通信系统的物理 层（链路级）仿真提供了专门的工具箱 和模块库。 • 传统数字通信系统常用的各种信息处理 、信号处理算法都有相应的函数与之对 应。 • 近年来新出现的一些技术推动工具箱不 断更新。
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常用变换函数
• fft函数当输入参数个数为1，且为一个向量时 ，执行该向量的DFT计算 • 当输入参数为一个矩阵时，计算每列的DFT。
• • • • • • • • • t = (0:1/100:10-1/100); x = sin(2*pi*15*t) + sin(2*pi*40*t); y = fft(x); % Compute DFT of x m = abs(y); p = unwrap(angle(y)); f = (0:length(y)-1)*99/length(y); % Frequency vector plot(f,m); title('Magnitude'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]); figure; plot(f,p*180/pi); title('Phase'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]);
Matlab中的通信系统仿真资源
• 主要资源：
– 信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox) – 通信工具箱(Communications Toolbox)
• 配套资源：
– 滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox) – 定点工具箱(Fixed-Point Toolbox) – 统计工具箱(Statistics Toolbox)
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主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱
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通信系统链路级仿真的一般假设前提
• periodogram：周期图法计算功率谱密度
常用统计信号处理函数
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常用统计信号处理函数
fs = 1000; % Sampling frequency t = (0:fs)/fs; % One second worth of samples A = [1 2]; % Sinusoid amplitudes (row vector) f = [150;140]; % Sinusoid frequencies (column vector) xn = A*sin(2*pi*f*t) + 0.1*randn(size(t)); Hs = spectrum.periodogram('Hamming'); psd(Hs,xn,'Fs',fs,'NFFT',1024,'SpectrumType','twosided‘)
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主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱
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常用变换函数
• DFT变换：fft、fftshift、fftw、ifft • FFT是数字信号处理的基础 • 但是这些函数属于Matlab本身，不属于 SP Toolbox。
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常用统计信号处理函数
• 默认情况下，执行计算：
• 可以指定归一化选项‘biased’‘unbiased’或 ‘coeff’ ，如果选‘biased’，则 • 如果选’ ‘unbiased’， • 如果选‘coeff’，是将R(0) 归一
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《计算机仿真》
北邮信息理论 与技术教研中心
Matlab通信系统链路级仿真
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常用统计信号处理函数
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• xcov与其类似
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信号处理工具箱
• 支持各种信号处理操作，包括波形产生 、滤波器设计与实现、卷积、常用的变 换和谱分析等。 • 分为两类工具，一类是命令行形式的函 数，另一种是GUI形式的 集成工具。
主要内容
• 数字通信系统的组成 • 通信系统链路级仿真的一般性假设前提 • Matlab中的通信系统仿真资源
– 信号处理工具箱及常用信号处理函数 – 通信工具箱 – Simulink信号处理模块集
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仿真与实现的关系