第1章 通信原理緒論

現(xiàn)代通信原理與技術(shù)江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院

計(jì)算機(jī)與通信工程系李永忠ModernCommunicationPrinciplesandTechnology1學(xué)時(shí)數(shù)：72學(xué)時(shí)，其中60學(xué)時(shí)理論課、12學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課課程性質(zhì)：必修課（考試）相關(guān)課程：高頻電路、信號與系統(tǒng)、電磁場與電磁波隨機(jī)信號分析、信息論

移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、高頻通信、光纖通信等教材：《現(xiàn)代通信原理與技術(shù)》李永忠編，國防工業(yè)出版社課程概括介紹2參考書：《通信原理》樊昌信等編，國防工業(yè)出版社《現(xiàn)代通信原理》羅新民等編，高等教育出版社

《現(xiàn)代通信原理》曹志剛編，清華大學(xué)出版社《通信原理》王慕坤主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版其他教材、教學(xué)指導(dǎo)書及習(xí)題解答網(wǎng)絡(luò)資源：《通信原理》/基本要求：課程概括介紹3第一章:緒論第二章:

確定信號分析第三章:

隨機(jī)信號與噪聲第四章:

信號設(shè)計(jì)與信號處理技術(shù)第五章:信道與線性調(diào)制第六章:

模擬角度調(diào)制系統(tǒng)（非線性調(diào)制）第七章:

信源編碼第八章:

數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)第九章:

數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)第十章:

差錯(cuò)控制編碼第十一章:

同步原理第十二章:

通信網(wǎng)第十三章：現(xiàn)代通信新技術(shù)課程安排4課程目的和任務(wù)：本課程通過講述通信基本模型、通信信道、模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、同步等內(nèi)容，使學(xué)生了解各種通信系統(tǒng)的基本組成，掌握通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和工作原理。希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)，具有進(jìn)行現(xiàn)代通信技術(shù)研究、開發(fā)和通信工程設(shè)計(jì)與調(diào)測能力。本課程以講授數(shù)字通信為主，并通過實(shí)踐環(huán)節(jié)提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。

與本課有關(guān)的幾個(gè)問題5第1章緒論引言通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的分類與通信方式信息及其度量通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)小結(jié)6我們所知道的通信古代：烽火狼煙、擊鼓鳴金、搖旗吶喊、飛鴿傳信

這些通信方法和手段只能極其有限地解決一定距離的通信問題。我們的先人常以無法實(shí)時(shí)互通的浪漫詩句和思念之情來代替通信。

現(xiàn)代：電話、電視、廣播、郵政、因特網(wǎng)、其他方式目前的這些現(xiàn)代的通信方法和手段已為我們大家所熟知，并成為我們社會生活中一個(gè)不可或缺的組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)與社會的發(fā)展，對通信的要求也越來越高。7Electrictransmission(GrahamBell)1stwirelesstransmissions(Marconi)?

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1stanalogcellularnetwork189710101010

DigitalTechnology(1stdigitalswitch)1stpublicmobiletelephone187619461970197919921stGSMcommunication(digitalcellularnetwork)10101010

里程碑8里程碑1800

1837

Electricalsource(Volta)Telegraph(Morse)1864

18789里程碑19181936AMFM19501955貝爾實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)出了第一臺實(shí)用的PCM數(shù)字通信設(shè)備

10近代深空通信的一個(gè)成功范例

美國宇航局2005年1月12日發(fā)射了用來探測彗星的“深度撞擊”號探測器，它的目標(biāo)是“坦普爾一號”彗星的彗核?！吧疃茸矒簟卑l(fā)射了一發(fā)“炮彈”于7月4日與彗星TEMPEL1在距地球1.32億千米處相撞，并將觀測到的寶貴圖像和數(shù)據(jù)傳回地球（延時(shí)大約74分鐘）。11海上艦船通信

12海上艦船通信

對空通信、衛(wèi)星通信編隊(duì)通信、對岸通信對潛通信（水聲）通信偵察、通信對抗內(nèi)部通信（語音、數(shù)據(jù)、圖像）甲板話音通信13通信的目的：傳遞消息通信的表達(dá)形式：語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)通信的方式：聲、光、電、磁等1.1引言通信的定義：通信就是消息的傳遞。（當(dāng)今通信概念中也包含了通信信號的形成、變換、檢測、處理、識別等）14通信的發(fā)展簡史按照人類交流方式與技術(shù)的不同，可以把通信歷史劃分以下幾個(gè)階段：第一階段語言第二階段文字、郵政第三階段印刷術(shù)、出版物第四階段電報(bào)、電話、廣播第五階段通信與計(jì)算機(jī)的結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)15最早的電通信設(shè)想

1753年2月17日，《蘇格蘭人》雜志上發(fā)表了一封署名C.M的書信。在這封信中，作者提出了用電流進(jìn)行通信的大膽設(shè)想。他建議：把一組金屬線從一個(gè)地點(diǎn)延伸到另一個(gè)地點(diǎn)，每根金屬線與一個(gè)字母相對應(yīng)。在一端發(fā)報(bào)時(shí)，便根據(jù)報(bào)文內(nèi)容將一條條金屬線與靜電機(jī)相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的小球便將掛在它下面的寫有不同字母或數(shù)字的小紙片吸了起來，從而起到遠(yuǎn)距離傳遞信息的作用。16最早的有線電報(bào)1844年5月24日，莫爾斯從華盛頓到巴爾的摩拍發(fā)人類歷史上的第一份電報(bào)。在座無虛席的國會大廈里,莫爾斯用激動(dòng)得有些顫抖的雙手,操縱著他傾十余年心血研制成功的電報(bào)機(jī),發(fā)出了:“上帝創(chuàng)造了何等奇跡!”一語。

莫爾斯發(fā)出第一封電報(bào)設(shè)備的復(fù)制品

17最早的有線電話

1875年6月2日，美國人亞力山大.格雷厄姆.貝爾(Bell,AlekanderGraham)發(fā)明了電話。至今美國波士頓法院路109號的門口，仍釘著塊鐫有：1875年6月2日電話誕生在這里的銅牌。1876年2月14日，貝爾申請了那個(gè)著名的他和沃森一直研究著的裝置——電話的專利。同一天另一個(gè)發(fā)明家格雷（1835-1901）也向美國專利局遞交了相似設(shè)備的專利申請書，只因比貝爾晚了幾個(gè)小時(shí)而痛失電話發(fā)明權(quán)。

貝爾獲得電話的專利證書

18電磁波的發(fā)現(xiàn)

1887年3月21日，德國物理學(xué)家赫茲（Hertz）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電火花的能量能夠越過空間傳到遠(yuǎn)處。這是人類歷史上第一次證實(shí)了電磁波的存在。但赫茲斷然否認(rèn)選用電磁波進(jìn)行通信的可能性。他認(rèn)為如要利用電磁波進(jìn)行通信的話，需要有一面面積與歐洲大陸相當(dāng)?shù)木扌头瓷溏R。

19最早的無線通信

1895年5月7日，36歲的波波夫在彼德堡的俄國物理化學(xué)會的物理分會上，宣讀了關(guān)于“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文，并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機(jī)。當(dāng)他的助手在大廳的另一端接通火花式電波發(fā)生器時(shí)，波波夫的無線電接收機(jī)便響起鈴來；斷開電波發(fā)生器，鈴聲立即中止。幾十年后，為了紀(jì)念波波夫在這一天的劃時(shí)代創(chuàng)舉，當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)政府便把5月7日定為“無線電發(fā)明日”。

波波夫?qū)嶒?yàn)用的無線電接收機(jī)

20人類首次遠(yuǎn)距離無線電通信

1897年5月18日,馬可尼進(jìn)行橫跨布里斯托爾（Bristol）海峽的無線電通信取得成功，通信距離為14千米。21影響通信發(fā)展的重要發(fā)明或理論

1906年,LeeDeforest發(fā)明了真空三極管放大器。1925年，英國發(fā)明家貝爾德在前人研究的基礎(chǔ)上終于制成了世界上第一臺有實(shí)用價(jià)值的電視機(jī)。1941年，JohnV.Atanasoff在衣阿華州立大學(xué)發(fā)明數(shù)字計(jì)算機(jī)。

1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的SteveO.Rice給出了噪聲的統(tǒng)計(jì)描述。221948年，貝爾實(shí)驗(yàn)室向公眾展示了用以取代真空管的晶體管。1948年，ClaudeE.Shannon發(fā)表了信息論。著名的香農(nóng)公式：C—信道容量B—信號帶寬S/N—信號與噪聲的功率之比231957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，地球上第一次收到了來自人造衛(wèi)星的電波。它不僅標(biāo)志著航天時(shí)代的開始，也意味著一個(gè)利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的時(shí)代即將到來。1958年，發(fā)明了集成電路。1964年，電子電話交換機(jī)投入使用。1972年，摩托羅拉公司為FCC演示蜂窩電話系統(tǒng)。241976年，出現(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)。1979年，64KB隨機(jī)存儲器的出現(xiàn)宣告超大規(guī)模集成（VLSI）電路時(shí)代的到來。1980年，貝爾公司推出FT3光纖通信系統(tǒng)。1985年，傳真機(jī)（FAX）廣泛使用。1989年，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（GPS）完成部署。1995年，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）及WWW瀏覽廣泛流行。2000年至今，進(jìn)入基于微處理器的數(shù)字信號處理、高速個(gè)人計(jì)算機(jī)、擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視、數(shù)字廣播以及個(gè)人通信系統(tǒng)時(shí)代。25我國通信的歷史1871年，英國、俄羅斯、丹麥敷設(shè)的香港至上海、長崎至上海的水線，全長2237海里。于1871年4月，違反清政府不得登陸的規(guī)定，由丹麥大北電報(bào)公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿?fù)P子江、黃浦江敷設(shè)到上海市內(nèi)登陸，并在南京路12號設(shè)立報(bào)房。于1871年6月3日開始通報(bào)。這是帝國主義入侵中國的第一條電報(bào)水線和在上海租界設(shè)立的電報(bào)局。

1875年，福建巡撫丁日昌積極倡導(dǎo)創(chuàng)辦電報(bào)。1875年在福建船政學(xué)堂附設(shè)了電報(bào)學(xué)堂，培訓(xùn)電報(bào)技術(shù)人員。這是中國第一所電報(bào)學(xué)堂。

26我國通信的歷史1899年，我國最早使用無線電通信的地區(qū)是廣州。早在1899年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠(yuǎn)等要塞以及廣海、寶壁、龍?bào)J、江大、江鞏等江防軍艦上設(shè)立無線電機(jī)。1908年，英商在上海英租界的匯中旅館私設(shè)了一部無線電臺，與海上船舶通報(bào)。后由清政府收買，移裝到上海電報(bào)總局內(nèi)，這是上海地區(qū)最早的無線電臺。1921年1月7日，中國加入國際電報(bào)公約27我國通信的歷史1933年,中國電報(bào)通信首次使用打字電報(bào)機(jī)1950年12月12日，我國第一條有線國際電話電路--北京至莫斯科的電話電路開通。經(jīng)由蘇聯(lián)轉(zhuǎn)接通往東歐各國的國際電話電路也陸續(xù)開通。1958年，上海試制成功第一部縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)，第一套國產(chǎn)明線12路載波電話機(jī)研制成功1970年，我國第一顆人造衛(wèi)星（東方紅1號）發(fā)射成功。28我國通信的歷史1984年5月1日，廣州用150MHz頻段開通了我國第一個(gè)數(shù)字尋呼系統(tǒng)。程控中文電報(bào)譯碼機(jī)通過鑒定并推廣使用。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)（HJ09型）研制成功。1987年11月，廣州開通了我國第一個(gè)移動(dòng)電話局，首批用戶有700個(gè)。-我國第一個(gè)160人工信息臺在上海投入使用。1993年9月19日,我國第一個(gè)數(shù)字移動(dòng)電話通信網(wǎng)于在浙江省嘉興市首先開通。1998年5月15日，北京電信長城CDMA網(wǎng)商用試驗(yàn)網(wǎng)--133網(wǎng)，在北京、上海、廣州、西安投入試驗(yàn)。292ndGeneration199020001stGeneration3rdGenerationDigitalNotCompatibleCircuitmodeonlyGSMCDMA(IS-95)D-AMPSIS-136PDCAnalogNationalNMTTACSAMPSR2000DigitalWorldwideIMT-2000(ITU)UMTSCDMA2000移動(dòng)通信的發(fā)展2.5ndGenerationGSM+PacketmodeGPRSEDGEHSCSD30384Kbps2MbpsUserbitrate144Kbps10KbpsFixed/LowmobilityWidearea/HighmobilityBasic2G(GSM,IS-95)Evolved2G(GSM,HSCSD,andGPRS,IS-95B)EDGEIMT2000數(shù)據(jù)速率的比較31Millionusers(world)0200400600800100012001400160019992000200120022003200419981997InternetSource:ITU2002PCfixedmobile市場調(diào)查32Whoever,Wnenever,Wherevet,Whatever,Whomever!FutureSubscriber?未來通信的要求33用戶設(shè)備PDAMobileAudioVideoCommunicatorVoice/VideoHandset

PCMCIAcard

Navigator34信號1.2.1消息、信號、信息消息?信息1.2消息、信息量與信道容量公式35消息消息是對事件的物理狀態(tài)變化進(jìn)行描述的一種具體形式，這種狀態(tài)變化具有人們能感知的物理特性。36信號信號是由消息轉(zhuǎn)換來的，可以被傳輸和處理的具體形式，是消息的運(yùn)載工具。37信息信息就是消息或信號隨機(jī)變化中的“不確定性”，是消息中所含的待知的本質(zhì)內(nèi)容。

381.2.2信息量消息包含的信息量為消息出現(xiàn)概率的倒數(shù)的對數(shù)39若有M個(gè)獨(dú)立等概的消息之一要傳送，且滿足時(shí)，此消息可用個(gè)二進(jìn)制脈沖傳遞，即此消息包含的信息量為比特。若有M個(gè)獨(dú)立等概出現(xiàn)的消息，每個(gè)消息出現(xiàn)的概率為1/M，則消息的信息量為1.2.2

信息量401.2.3

平均信息量信源的平均信息量的計(jì)算是由每個(gè)消息的信息量按概率加權(quán)求和得到的。如一個(gè)信源由A、B、C三種符號組成，出現(xiàn)A的概率為P(A)；出現(xiàn)B的概率為P(B)；出現(xiàn)C的概率為P(C)，則信源的平均信息量為41例1.1某信源的符號集由A、B、C、D和E組成，設(shè)每一個(gè)符號獨(dú)立出現(xiàn)，出現(xiàn)的概率分別為1/4、1/8、1/8、3/16和5/16。試求該信源的平均信息量。解：信源的平均信息量，即為信源的熵，由平均信息量式得42條件平均信息量

例1.2某離散信源由A、B兩種符號組成，其轉(zhuǎn)移概率矩陣為且已知P(A)=1/4，P(B)=3/4。試求該信源的平均信息量43當(dāng)A、B兩個(gè)符號獨(dú)立出現(xiàn)時(shí)，信源的平均信息量為

解：由條件平均信息量式可得該信源的條件平均信息量為44若信源中各符號的出現(xiàn)是獨(dú)立并且等概時(shí)

45連續(xù)信源的平均信息量461.2.4

香農(nóng)信道容量公式47離散、連續(xù)信道的信道容量48香農(nóng)公式的正確性說明49帶寬增大時(shí)信道容量趨于極限值

50例1.3設(shè)一幅彩色圖片由個(gè)象素組成，每個(gè)象素有16個(gè)亮度等級，并架設(shè)每個(gè)亮度等級等概率出現(xiàn)。現(xiàn)將該幅彩色圖片在一信噪比為30dB的信道中傳輸，要求3分鐘傳完，試計(jì)算所需的信道帶寬。又知信道中的信噪比為30dB，即S/N＝1000，所以由香濃公式得到所需的信道帶寬為解：由于每個(gè)像素等概率出現(xiàn)16個(gè)亮度等級，故每個(gè)像素包含的信息量為 一幅彩色圖片包含的總信息量為要求3分鐘傳完該圖片，故信道的信息傳送速率為因?yàn)樾畔鬏斔俾蔙必須小于或等于信道容量C，取511.3.1通信系統(tǒng)一般模型信源發(fā)送設(shè)備干擾源接收設(shè)備信宿信道發(fā)送端接收端1.3通信系統(tǒng)模型52

1、通信系統(tǒng)模型

通信系統(tǒng)的組成基站（MBS)移動(dòng)用戶（MSS)53信息源：把需要傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換為原始電信號；發(fā)送設(shè)備：為了使這個(gè)原始信號適合在信道中傳輸，發(fā)送設(shè)備對原始信號完成某種變換，然后再送入信道；接收設(shè)備：接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的相反，它能從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信息；噪聲源：是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表現(xiàn)。各部分功能54測量系統(tǒng)模型信號源待測物體比較檢測顯示55通信系統(tǒng)一般模型測量系統(tǒng)模型56通信頻段劃分及應(yīng)用571.3.2通信系統(tǒng)分類按消息的傳輸媒質(zhì)劃分581.3.2通信系統(tǒng)分類按消息和信號的特點(diǎn)劃分59通信系統(tǒng)分類按傳輸信號的特征劃分60連續(xù)波調(diào)制

按調(diào)制方式分類61

脈沖調(diào)制

62通信系統(tǒng)分類1001Basicsteadywave:carrier=A.cos(2pFt+f)AmplitudeShiftKeying:A.cos(2pFt+f)FrequencyShiftKeying:A.cos(2pFt+f)PhaseShiftKeying:A.cos(2pFt+f)Datatobetransmitted:DigitalInput按調(diào)制方式劃分63信息系統(tǒng)的分類按消息的傳送方式劃分信道發(fā)送接收單工64信息系統(tǒng)的分類按消息的傳送方式劃分信道發(fā)送接收發(fā)送接收A端B端半雙工65信息系統(tǒng)的分類按消息的傳送方式劃分信道發(fā)送接收發(fā)送接收A端B端雙工66按消息的傳輸方式劃分通信系統(tǒng)分類67通信系統(tǒng)分類按信道復(fù)用方式劃分PowerFrequencyTimeFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA681.3.3通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型信源干擾源信宿信道調(diào)制器解調(diào)器69通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型干擾源信宿信道調(diào)制器解調(diào)器信源編碼器解碼器70模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型711.4通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性模擬通信系統(tǒng)中帶寬數(shù)字通信系統(tǒng)中碼元傳輸速率信息傳輸速率系統(tǒng)頻帶利用率可靠性模擬通信系統(tǒng)中信噪比S/N數(shù)字通信系統(tǒng)中

誤碼率誤信率721.5通信系統(tǒng)仿真工具介紹

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真的概念

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、大容量存儲和處理數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、邏輯判斷及創(chuàng)造性思維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真的概念仿真的定義仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來類比模仿現(xiàn)實(shí)過程，以尋求對真實(shí)過程的認(rèn)識。它所遵循的基本原則是相似性原理。計(jì)算機(jī)仿真的定義計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，利用計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。731、模型的定義模型是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式的描述，是對系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象，是人們認(rèn)識事物的一種手段或工具。2、模型的分類（1）物理模型指不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的實(shí)體，如：飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。（2）數(shù)學(xué)模型是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法來再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。（3）仿真模型指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以實(shí)施的模型。計(jì)算機(jī)仿真模型74計(jì)算機(jī)仿真的三要素及基本步驟（內(nèi)容）

1、三要素（1）系統(tǒng)：研究的對象（2）模型：系統(tǒng)的抽象（3）計(jì)算機(jī)：工具與手段

752、基本步驟包括三個(gè)基本的內(nèi)容：建模 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析761.5.1

MATLAB語言概述一、MATLAB語言的發(fā)展

MATLAB語言是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的設(shè)計(jì)者的初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運(yùn)算問題取名MATLAB即MatrixLaboratory矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思77它將一個(gè)優(yōu)秀軟件的易用性與可靠性、通用性與專業(yè)性、一般目的的應(yīng)用與高深的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用有機(jī)的相結(jié)合MATLAB是一種直譯式的高級語言，比其它程序設(shè)計(jì)語言容易MATLAB語言與其它語言的關(guān)系仿佛和C語言與匯編語言的關(guān)系一樣MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它集科學(xué)計(jì)算、圖象處理；聲音處理于一身，并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計(jì)方法MATLAB語言是功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)高級語言,它以超群的風(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界,成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域MATLAB在美國已經(jīng)作為大學(xué)工科學(xué)生必修的計(jì)算機(jī)語言之一(C,FORTRAN,ASSEMBLER,MATLAB)近年來，MATLAB語言已在我國推廣使用，現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門和許多高等院校MATLAB語言不受計(jì)算機(jī)硬件的影響，286以上的計(jì)算機(jī)都可以使用78二、matlab能在各領(lǐng)域做什麼

工業(yè)研究與開發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是線性代數(shù)數(shù)值分析和科學(xué)計(jì)算方面的教學(xué)與研究電子學(xué)、控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等計(jì)算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究79例、用一個(gè)簡單命令求解線性系統(tǒng)

3x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4A=[31-1;124;-145];b=[3.6;2.1;-1.4];x=A\bx=1.4818-0.46060.3848對于線性系統(tǒng)有Ax=b80例、用簡短命令計(jì)算并繪制在0x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x,y2,x,y3)81階梯圖82用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形838485MATLAB工具箱

MATLAB工具箱已經(jīng)成為一個(gè)系列產(chǎn)品，MATLAB主工具箱和各種工具箱（toolbox）。功能型工具箱——通用型

功能型工具箱主要用來擴(kuò)充MATLAB的數(shù)值計(jì)算、符號運(yùn)算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能，能夠用于多種學(xué)科。86領(lǐng)域型工具箱——

專用型

領(lǐng)域型工具箱是學(xué)科專用工具箱，其專業(yè)性很強(qiáng)，比如控制系統(tǒng)工具箱（ControlSystemToolbox）；信號處理工具箱（SignalProcessingToolbox）；財(cái)政金融工具箱（FinancialToolbox）等等。MATLABMainToolbox——MATLAB主工具箱ControlSystemToolbox——控制系統(tǒng)工具箱CommunicationToolbox——通訊工具箱FinancialToolbox——財(cái)政金融工具箱SystemIdentificationToolbox——系統(tǒng)辨識工具箱FuzzyLogicToolbox——模糊邏輯工具箱Higher-OrderSpectralAnalysisToolbox——高階譜分析工具箱MATLAB常用工具箱87Simulink動(dòng)態(tài)仿真工具箱simulink工具箱簡介simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)集成環(huán)境，使得MATLAB的功能得到進(jìn)一步擴(kuò)展，它可以非常容易的實(shí)現(xiàn)可視化建模，把理論研究和工程實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起。大部分專用工具箱只要以MATLAB主包為基礎(chǔ)就能運(yùn)行，有少數(shù)工具箱（通訊工具箱、信號處理工具箱等）則要求有simulink工具箱的支持。88Simulink優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)面廣：包括線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程清晰：以方塊圖形式呈現(xiàn)，仿真精細(xì)、貼近實(shí)際simulink的模型：

simulink模型在視覺上表現(xiàn)為方框圖，在文件上則是擴(kuò)展名為m的ASCII代碼（matlab6是擴(kuò)展名為mdl的ASCII代碼）；在數(shù)學(xué)上體現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；在行為上模擬了物理器件構(gòu)成的實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。simulink的一般結(jié)構(gòu)：輸入系統(tǒng)輸出89仿真原理

當(dāng)在框圖視窗中進(jìn)行仿真的同時(shí)，MATLAB

實(shí)際上是運(yùn)行保存于simulink內(nèi)存中s函數(shù)的映象文件，而不是解釋運(yùn)行該m文件。s函數(shù)并不是標(biāo)準(zhǔn)m文件，它m文件的一種特殊形式。結(jié)構(gòu)圖創(chuàng)建方法一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)建過程，就是一個(gè)方框圖的繪制過程90具體步驟：在MATLAB命令窗口鍵入simulink信號源庫離散模塊庫非線性模塊庫其它模塊庫仿真連接模塊庫線性模塊庫輸出模塊庫91

選則Fine菜單New選項(xiàng)，出現(xiàn)一個(gè)新窗口，即可繪制結(jié)構(gòu)圖。9293例：模擬一個(gè)微分方程

x=-2x+uu

xx-2x..94方框圖繪制完畢，一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型也就創(chuàng)建好了。選擇File菜單Save保存圖形，就自動(dòng)生成一個(gè)可在MATLAB命令窗口運(yùn)行的m文件。然后就可用simulation菜單中start開始仿真了。95仿真結(jié)果：969798[t,x,y]=sim('sim5',20);plot(t,y)plot(t,yout)991.5.2

SystemView簡介一、SystemView

SystemView是一個(gè)信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。SystemView以模塊化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個(gè)嵌入式的分析引擎。使用SystemView你只需要關(guān)心項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過程，而不必花費(fèi)大量的時(shí)間去編程建立系統(tǒng)仿真模型。100SystemView特點(diǎn)⑴能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)

能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)造復(fù)雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量可選擇的庫，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、DSP和射頻／模擬功能模塊。特別適合無線電話（GSM，CDMA，F(xiàn)DMA，TDMA，DSSS）、無繩電話、尋呼機(jī)和調(diào)制解調(diào)器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)（GPS，DVBS，LEOS）等的設(shè)計(jì)。⑵快速方便的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用熟悉的Windows界面和功能鍵（單擊、雙擊鼠標(biāo)的左右鍵），SystemView可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對話框內(nèi)快速訪問和調(diào)整參數(shù)，實(shí)時(shí)修改實(shí)時(shí)顯示。只需簡單用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖符即可創(chuàng)建連續(xù)線性系統(tǒng)、DSP濾波器，并輸入／輸出基于真實(shí)系統(tǒng)模型的仿真數(shù)據(jù)。不用寫一行代碼即可建立用戶習(xí)慣的子系統(tǒng)庫（MetaSystem）。SystemView圖標(biāo)庫包括幾百種信號源、接收端、操作符和功能塊，提供從DSP、通信、信號處理、自動(dòng)控制、直到構(gòu)造通用數(shù)學(xué)模型等的應(yīng)用。101SystemView特點(diǎn)⑶提供基于組織結(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計(jì)通過利用SystemView中的圖符和MetaSystem（子