通信系統(tǒng)MATLAB仿真

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1、第6章通信系統(tǒng)仿真6.1通信工具箱函數(shù)6.2信息的度量和編碼6.3差錯控制編/譯碼方法6.4模擬調(diào)制和解調(diào)6.5數(shù)字調(diào)制和解調(diào)6.6通信系統(tǒng)的性能仿真6.7擴頻通信系統(tǒng)的仿真6.1通信工具箱的函數(shù)在MATLAB的CommunicationToolbox(通信工具箱)中提供了許多仿真函數(shù)和模塊，用于對通信系統(tǒng)進行仿真和分析。主要包括兩部分內(nèi)容：通信函數(shù)命令和Simulink的CommunicationsBlockset（通信模塊集）仿真模塊。用戶既可以在MATLAB的工作空間中直接調(diào)用工具箱中的函數(shù)，也可以使用Simulink平臺構(gòu)造自己的仿真模塊，以達到擴充工具

2、箱的內(nèi)容。通信工具箱中的函數(shù)名稱和內(nèi)容列表，其內(nèi)容包含：SignalSources(信號源函數(shù))；SignalAnalysisfunction(信號分析函數(shù))；SourceCoding(信源編碼)；ErrorControlCoding(差錯控制編碼函數(shù))；LowerLevelFunctionforErrorControlCoding(差錯控制編碼的底層函數(shù))；Modulation/Demodulation(調(diào)制/解調(diào)函數(shù))SpecialFilters(特殊濾波器設(shè)計函數(shù))；LowerLevelFunctionforSpecialsFilters(設(shè)計特殊濾波器的

3、底層函數(shù))；ChannelFunctions(信道函數(shù))；GalosiFieldComputation(有限域估計函數(shù))；Utilities(實用工具函數(shù))。6.2信息的量度與編碼信源熵的輸出可以用隨機過程來表達。對于一個離散無記憶平穩(wěn)隨機過程，其信息量(熵)定義為：其中X表示信源取值集合，p(x)是信源取值x的概率。6.2.1Huffman編碼信源編碼可分為兩類：無失真編碼和限失真編碼。Huffman編碼的基本原理就是為概率較小的信源輸出分配較長的碼字，而對那些出現(xiàn)可能性較大的信源輸出分配較短的碼字。Huffman編碼算法及步驟如下：①將信源消息按照概率大小順

4、序排隊。②按照一定的規(guī)則，從最小概率的兩個消息開始編碼。③將經(jīng)過編碼的兩個消息的概率合并，并重新按照概率大小排序，重復(fù)步驟②。④重復(fù)上面步驟③，一直到合并的概率達到1時停止。這樣便可以得到編碼樹狀圖。⑤按照后出先編碼的方式編程，即從數(shù)的根部開始，將0和1分別放到合并成同一節(jié)點的任意兩個支路上，這樣就產(chǎn)生了這組Huffman碼。6.2.2MATLAB信源編/譯碼方法大多數(shù)信源（比如語音、圖像）最開始都是模擬信號，為了將信源輸出數(shù)字化，信源必須量化為確定數(shù)目的級數(shù)。量化方案可劃分為標量量化和矢量量化兩種。在標量量化中每個信源輸出都分別被量化，標量量化可進一步分為均勻

5、量化和非均勻量化。在均勻量化中量化區(qū)域是等長的；在非均勻量化中量化區(qū)域可以是不等長的。矢量量化是對信源輸出組合進行整體量化。在標量量化中，隨機標量X的定義域被劃分成N個互不重疊的區(qū)域Ri，1≤i≤

6、擴計算函數(shù)compand()格式：out=compand(in,param,V,method)功能：實現(xiàn)律或A律壓擴，其中param為值，V為峰值。壓擴方式由method指定。(2)產(chǎn)生量化索引和量化輸出值的函數(shù)quantiz()格式：indx=quantiz(sig,partition)功能：根據(jù)判斷向量partition，對輸入信號sig產(chǎn)生量化索引indx，indx的長度與sig矢量的長度相同。(3)采用訓(xùn)練序列和Lloyd算法優(yōu)化標量算法的函數(shù)lloyds()格式：[parition,codebook]=lloyds(training_set,ini_c

7、odebook)功能：用訓(xùn)練集矢量training_set優(yōu)化標量量化參數(shù)partition和碼本codebook。ini_codebook是碼本codebook的初始值。[例6-2]用訓(xùn)練序列和Lloyd算法，對一個正弦信號數(shù)據(jù)進行標量化。MATLAB程序如下：N=2^3;%以3比特傳輸信道t=[0:100]*pi/20;u=cos(t);[p,c]=lloyds(u,N);%生成分界點矢量和編碼手冊[index,quant,distor]=quantiz(u,p,c);%量化信號plot(t,u,t,quant,'*');該程序運行結(jié)果如圖6.3所示。2.預(yù)

8、測量化根據(jù)過去發(fā)送的信號