通信原理MATLAB仿真教程第1章 MATLAB基本操作
Matlab与通信仿真_第一章 Matlab基础知识
• A=[1,2,3;4,5,6];
• A(1,2) • ans=2 • B=[1,2,3;4,5,6]; • B(3) • ans=2 • 显然在Matlab中矩阵是按列存储的。 • 注：“;”在每条语句结束后可以出现，此时的作用是在Command
Window中不显示运行结果，如果语句后没有“;”则在Command
主讲教师：李莉
通信基础实验教学中心
第2-1页
内容提要
1 2 3
Matlab基础知识 Matlab计算结果可视化和确知信号分析 随机信号和数字基带仿真
4
5 6 7
模拟调制Matlab实现
模拟信号的数字传输 数字频带传输系统
通信系统仿真综合实验
第2-2页
本章目标
• 了解MATLAB 程序设计语言的基本特点，熟悉
• clc命令用于清空命令窗口（Command Window）中的变量；
• who命令在Command Window中显示出驻留变量的名称； • whos在给出变量名的同时，还给出它们的大小、所占字节数及数据 类型等信息。 • （2）内存变量文件 • 利用MAT文件可以把当前MATLAB工作空间中的一些有用变量长久地 保留下来，扩展名是.mat。MAT文件的生成和装入由save和load命令 来完成。常用格式为： • save 文件名 [变量名表] [-append][-ascii] • load 文件名 [变量名表] [-ascii]
置的元素按标量关系运算规则逐个进行，并给出元素比较结果。最终 的关系运算的结果是一个维数与原矩阵相同的矩阵，它的元素由0或1
组成。
• 当参与比较的一个是标量，而另一个是矩阵时，则把标量与矩阵的 每一个元素按标量关系运算规则逐个比较，并给出元素比较结果。最
matlab电路仿真教程
在MATLAB窗口的工具栏中单击
图标
在命令窗口中输入命令： >>simulink
2. Simulink浏览器
标题栏 菜单栏 工具栏 模块说明框
基本模块库
已安装专用 模块库
模块查找框 模块显示框
Simulink基本模块库包括8类子库 ： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）
基于MATLAB/Simulink的直流电路仿真分析
电路如图所示，参数如下：R1=2，R2=4，R3=12，R4=4，R5=12，R6=4， R7=2，Us=10V。求i3，U4，U7；
仿真结果
（2）启动仿真
启动方式： (1) Simulink模块编辑窗口菜单栏“ Simulation /Start” (2)单击工具栏上的 图标
举例说明 Sim6_1.mdl
三、Simulink常用模块介绍
在模块浏览器中的Simulink节点下包含了搭建一个Simulink模块所 需要的基本模块。本节主要对其中的Sources模块库、Sinks 模块库、 Simpower systeems模块库中的常用模块进行介绍。
输入已有的函数作为仿真的激励信号。首先要在MATLAB环境下建立一
个时间向量和相应的函数值向量，然后将时间向量和函数值向量的名称
[T, U]填入该图标的对话框中。
Sinks模块
Sinks模块库中的模块主要功能是接受信号，并且将接受的信号显示出来。
详解MATLAB／SIMULINK 通信系统建模与仿真资料
本章内容
1.1 MATLAB简介 1.2 MATLAB程序设计 1.3 通信系统仿真
1.1 MATLAB简介
● 数值计算和符号计算功能 ● 具有很好的图形功能 ● 可以直接处理声言和图像文件 ● 具有功能强大的工具箱 ● 使用方便，具有很好的扩展功能 ● Simulink
1.2.2 MATLAB的帮助系统
● 查看命令或函数帮助 ● 联机帮助系统 ● PDF文件帮助系统 ● MATLAB网络资源
1.2.3 MATLAB的基本操作
数据类型
• （1）变量与赋值 • （2）变量的删除与修改 • （3）局部变量和全局变量
矩阵
• （1） 一般矩阵的生成 • （2）特殊矩阵的生成
1.2.5.5 用户参数交互输入
input函数用于向计算机输入一个参数 pause函数暂停程序的执行 disp函数是向命令窗口输出提示信息
1.2.6 文件操作
文件的打开与关闭
• fopen函数 、fclose函数
文件的读写操作
• fread 、fwrite 、fscanf 、fprintf
矩阵运算
1.2.4 MATLAB图形处理和数据可视化
plot函数
subplot函数 多图形窗口 hold命令 对数坐标图形
1.2.5 M文件编程
M脚本文件 函数文件 函数调用和参数传递 matlab的程序结构 用户参数交互输入
1.2.5.1 M脚本文件
1.2.5.4 matlab的程序结构
顺序结构 — 依次顺序执行程序的各条语句 循环结构 — 被重复执行的一组语句，循环是 计算机解决问题的主要手段。 分支结构 — 根据一定条件来执行的各条语句。
通信原理实验教程(MATLAB)
实验教程目录实验一：连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------6一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------6二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------61、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------62、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------73、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------11三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------15四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26 实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------271、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------272、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------283、离散时间信号的傅里叶变换DTFT -------------------------------------------------284、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------295、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------48 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------49一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------49二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------491、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------492、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------503、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------50三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------51四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------58 实验四：调制与解调以及抽样与重建------------------------------------------------------59一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------59二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------591、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------592、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------623、信号重建--------------------- ----------------------------------------------------------624、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------645、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------66三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------66四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------75 实验五：连续时间LTI系统的复频域分析----------------------------------------------76一、实验目的及要求------------------------------------------------------------------------76二、实验原理--------------------------------------------------------------------------------761、连续时间LTI系统的复频域描述--------------------------------------------------762、系统函数的零极点分布图-----------------------------------------------------------------773、拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系-----------------------------------------------784、系统函数的零极点分布与系统稳定性和因果性之间的关系------------------------795、系统函数的零极点分布与系统的滤波特性-------------------------------------------806、拉普拉斯逆变换的计算-------------------------------------------------------------81三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------82四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------87 附录：授课方式和考核办法-----------------------------------------------------------------88实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解LTI系统响应，绘制相应曲线。
新编MATLABSimulink自学一本通课件第1章Matlab简介
一、MATLAB工作界面布局
二、工作界面的显示属性调整 三、工作界面的布局调整
第四节 命令窗口 （Command Window）
一、初识MATLAB命令
【例1.5-1】计算 7189 (1021913)80 640.5
% 第一种方法： >> (7189+(1021-913)*80)/64^0.5 ans = 1.9786e+003
建造编号
R7 R8 R9 R9.1 R10 R10.1 R11 R11.1 R12 R12.1 R13 R13SP1 R13SP2
发布时间 1984 1986 1987 1990 1992 1994 1996 1997 1997 1998 1998 1999 1999 2000 2001 2002 2003 2003
第九节 MATLAB帮助系统
一、MATLAB命令窗口帮助系统
MATLAB中提供了help、helpbrowser、helpwin、doc、 docsearch和lookfor等函数，用来在命令窗口中查询函数的 帮助信息。
二、Help帮助浏览器
单击MATLAB工作界面Help菜单的“Product Help”选项，
第二节 MATLAB的安装与启动
一、MATLAB的安装
下面按照步骤详细讲解MATLAB R2009a的安装过程
二、MATLAB的启动（两种启动方式）
1. 双击电脑桌面上的MATLAB图标
2. 单击“开始”按钮，选择“所有程序”菜单项，然后 打开“MATLAB”菜单中的“MATLAB”程序
第三节 MATLAB工作界面
二、MATLAB的版本信息
版本 MATLAB 1.0 MATALB 2 MATLAB 3 MATLAB 3.5 MATLAB 4 MATLAB 4.2c MATLAB 5.0 MATLAB 5.1 MATLAB 5.1.1 MATLAB 5.2 MATLAB 5.2.1 MATLAB 5.3 MATLAB 5.3.1 MATLAB 6.0 MATLAB 6.1 MATLAB 6.5 MATLAB 6.5.1 MATLAB 6.5.2
Matlab第一教学与上机讲述免费全文阅读
3）文件名：无空格、无中文的文件夹作为程序的安 装文件夹。
第一章 MATLAB操作基础
二、 MATLAB 安装
具体安装：
第一章 MATLAB操作基础
三、MATLAB的开发环境
1、MATLAB系统的组成 ① MATLAB开发环境 ② MATLAB数学函数库 ③ MATLAB语言 ④ 图形功能 ⑤ 应用程序接口 五个部分。
（5）隐藏窗口
命令输入: edit---文本程序编辑窗口 figure---图像窗口 guide---guide窗口 也可在菜单栏中选择对应窗口
选择窗口的显示形式： Desktop—Desktop Layout
四、MATLAB的启动与退出
1、MATLAB系统的启动 （1）在桌面上双击MATLAB快捷方式图标。 （2）在开始菜单中单击MATLAB项。 （3）在MATLAB安装目录中双击MATLAB快捷方式
MATLAB的帮助系统（续）
④>>lookfor image %查找有关图像的函数和命令。 2、在线帮助浏览器
MATLAB设计了全新的在线帮助浏览器， 当在View菜单中选择了Help选项，或在Help菜 单中选择了MATLAB Help选项时，都可以打 开帮助浏览器。 3、演示帮助
选择Help菜单中的Demos选项，可以打开 演示窗口，观看要查询项的动画演示。
函数的主要用法。
实验一 MATLAB熟悉与操作 基础
三、实验内容（续） (1) 已知a=73，求a的平方根；
（2）已知x的值域区间为1π-4π，求其正
玄值，余玄值。
实验一 MATLAB熟悉与操作基础
四、完成上机实验报告；并在下节课之 前上交。
第1章 MATLAB操作基础PPT教学课件
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• 1.3.2 主窗口
1．菜单栏 在MATLAB 6.5主窗口的菜单栏，共包含、View、 Web、Window和Help 6个菜单项。
• 2．工具栏 MATLAB 6.5主窗口的工具栏共提供了10个命令 按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比 菜单命令使用起来更快捷、方便。
1994年，MATLAB 4.2版
1997年，MATLAB 5.0版
1999年，MATLAB 5.3版
2000年，MATLAB 6.0版
2001年，MATLAB 6.1版
2002年，MATLAB 6.5版
2004年，MATLAB 7.0版
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1.1.2 MATLAB的主要功能
• 1．数值计算和符号计算功能
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• 1.3.4 工作空间窗口
工作空间是MATLAB用于存储各种变量和 结果的内存空间。在该窗口中显示工作空 间中所有变量的名称、大小、字节数和变 量类型说明，可对变量进行观察、编辑、 保存和删除。
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• 1.3.5 当前目录窗口和搜索路径
1．当前目录窗口 当前目录是指MATLAB运行文件时的工作 目录，只有在当前目录或搜索路径下的文 件、函数可以被运行或调用。
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• 1.3.3 命令窗口
命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用
于输入命令并显示除图形以外的所有执行 结果。
MATLAB命令窗口中的“>>”为命令提示 符，表示MATLAB正在处于准备状态。在
命令提示符后键入命令并按下回车键后， MATLAB就会解释执行所输入的命令，并 在命令后面给出计算结果。
第01讲 MATLAB简介及MATLAB的基本操作
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模型的分类
（1）物理模型 指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞行器 研制中的飞行模型；船舶制造中的船舶模型等。 （2）数学模型 是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再 现原型的功能或结构特征。 （3）仿真模型 指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以 实施的模型。
1、航空与航天工业 飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软 件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。 飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。 2、电力工业 电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬 态稳定性以及最优潮流控制等。 电站操作人员培训模拟系统。
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仿真技术在工程中的应用
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MATLAB的发展历程和影响
MATLAB 以商品形式出现后的短短几年，就以
其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制 领域里的封闭式软件包纷纷淘汰，而改在 MATLAB 平 台 上重建 。 二 十 世 纪 九 十 年 代， MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算 软件。
28
MATLAB的发展历程和影响
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计算机仿真的基本步骤
实际系统 根据仿真目的确定仿真方案 系统描述 建立系统的数学模型 建立仿真模型 编写仿真程序 进行仿真研究，分析仿真结果 修改程序 修改模型 修改方案
三个基本的内容：
建模
仿真实验
结果分析
是 否 否
程序不正确？
是 否
建模不正确？
仿真结果是否达到要求？
是 结束仿真
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仿真的分类
一、按模型分类 物理仿真：采用物理模型，有实物介入 具有效果逼真，精度高等优点，但造价高或耗时长， 大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞行器 的动态仿真，发电站综合调度仿真与培训系统等），具 有实时性、在线的特点。 数学仿真：采用数学模型 在计算机上进行，具有非实时性、离线的特点，经 济、快速、实用。
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例：在command窗口求 [12 2 (7 4)] 3
2
（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2 （ 2 ）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键， 该就指令被执行。 （ 3 ）在指令执行后， MATLAB 指令窗中将显示以 下结果。 ans = 2 说明：“>>”是提示符，“ans”是matlab的一个默认变量
format short e format long e format short g format long g format bank Format +
3.1416 3.14159265358979
3.1416e+000 3.141592653589793e+000 3.1416 3.14159265358979 3.14 +
Matlab 的特点与功能
Matlab 是一个交互式软件系统
输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果
Matlab 具有很强的数值计算功能
Matlab 具备符号计算功能
使用著名的符号计算语言 Maple 内核
Matlab 绘图功能
Matlab提供丰富的绘图命令，很方便实现数据的可视化
用户根据需要， 可以对指令窗的 字体风格、大小、 颜色和数值计算 结果显示格式进 行设置。
Command Window
• 是进行各种MATLAB操作的最主要窗口， 可键入各种送给MATLAB运作的指令、函 数、表达式，并显示除图形外的所有运算 结果。 • Command Window对关键字、字符串、注 释等采用不同的颜色表示。 • 两个常用命令：
9.45
1.27e3
1.2E-3
数的输出格式
Matlab 中数的输出格式可以通过 format 命令指定. format
只改变变量的输出格式，但不会影响变量的值！
格式 format 解释 同short
4位小数 14位小数
短格式e方式（科学计数格式）
例 3.1416
format short format long
提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程 序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果 等功能
Matlab 的安装
1、插入光盘，自动运行； 或点击安装程序 setup.exe 2、输入PLP（Personal License Password） 3、选择默认安装或自定义安装
Matlab：基础知识
• • • • • • • 一、简介 二、基本操作 三、实数 四、复数 五、变量 六、M脚本文件 七、基本数学函数
一、Matlab简介
• Matlab: Matrix Laboratry 矩阵实验室 • Matlab是一种广泛应用于工程计算及数值分析领 域的新型高级语言，功能强大，简单易学，编程 效率高，深受广大科技工作者的欢迎。自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争， 现已成为国际公认பைடு நூலகம்最优秀的工程应用开发环境。 • 在欧美各高等院校，Matlab 已经成为线性代数、 数值分析、数理统计、自动控制理论、数字信号 处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理 等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握 的基本技能之一。
Matlab 的版本
• • • • • • • • • • • 1984年，Matlab 1.0 （DOS版，182K，20多个函数） 1992年，Matlab 4.0 （93年推出Windows版，加入 simulink） 1994年，Matlab 4.2（得到广泛重视和应用） 1999年，Matlab 5.3（真正实现32位运算） 2002年，Matlab 6.5（采用JIT加速器） 2004年，Matlab 7.0 2005年，Matlab 7.1 2006年，Matlab R2006a，R2006b 2007年，Matlab R2007a，R2007b 2008年，Matlab R2008a，R2008b 2009年，Matlab R2009a，R2009b
最新版本的Matlab默认安装需要10G左右的硬盘空 间，可根据需要进行自定义安装。 Matlab 2006b在安装完cd1后，提示插入cd2，cd3 时可选择跳过。 4、2008以后的版本需要激活
二、基本操作
当前工 作目录
当前工 作空间 命令 提示符
命令窗口
输入命令的历史记录
MATLAB的设置
指令窗中指令行的编辑
三、实数
• 在采用IEEE浮点算法的计算机上，实数的数 值范围大致为10-308 ～ 10308 • Matlab 中的数默认是双精度实数(double)， 表示方法同 C 语言 • MATLAB的数值采用习惯的十进制表示，可 以带小数点或负号。例如：
300 -10.1 0.001
Matlab中，上面这些量称为系统预定义变量 (Predefined variable)，定义变量时，不要使用这 些名称！
四、复数
复数单位：
i j 1
z2=5-6*j
复数的输入： z1=3+4*i
Matlab中复数运算不需要特殊处理， 可以直接进行，如： z1 z 2 ， z1* z 2 ， z1^ 3 z1 z 2 z1/ z 2
长格式e方式，15位小数 短格式g方式 长格式g方式 2位小数 +，-
特殊的实数
• • • • pi：圆周率（pi只能用小写字母） Inf，inf：无穷大，如1/0 NaN,nan： not a number 非数，如0/0 eps：浮点运算相对精度 eps = 2-52 ≈ 2.2204×10-16
Matlab 的特点与功能
Matlab 的编程功能
Matlab具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、 面向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。
Matlab 丰富的工具箱（toolbox）
根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱
Matlab 的 Simulink 动态仿真集成环境