高级仿真技术 MATLAB 第10章.ppt

第10章 CDMA系统仿真
本章内容
10.1 扩频通信基本原理
• 10.1.1 理论基础 • 10.1.2 扩频通信系统的分类 • 10.1.3 扩频通信的重要参数
10.2 扩频码序列
• 10.2.1 m序列 • 10.2.2 Gold序列
10.3 直接序列扩频通信系统仿真 10.4 cdma 2000通信系统的仿真
10.4.2 cdma2000系统的物理层相关 技术
编码技术:前向链路采用卷积码或Turbo码来 作为前向差错控制
交织技术
扩频码:PN码、Walsh码和准正交函数
前向链路复扩频
复扩频
I
Walsh码
Q
PNI PNQ
+
-
+
-
基带 滤波器
基带 滤波器
I
+ cos 2 fct
在cdma 2000系统中，前向信道和反向信道可以采用多种 传输速率和帧长，这些传输速率和帧长可以划分成不同的 无线配置。cdma 2000前向信道共有9种无线配置（RC） 方式。其中前向链路RC1和RC2是分别对应于IS-95中的两 种传输速率。RC3~RC5对应cdma 2000 1x，RC6~RC9 则对应cdma 2000 3x。
数据输出
+
Q
sin 2 fct
10.4.3 前向基本信道简介
前向基本信道属于前向业务信道，用于给一个指定的基站传 输用户和信令的信息，每一个前向业务信道占用一个前向基 本信道。除配置为RC1和RC2时F-FCH的帧长应为20ms外， 其余7种配置下F-FCH的帧长都有5ms和20ms2种选择。数 据速率和帧长的变化范围都必须以帧为单位，即后一帧和前 一帧的数据速率和帧长可以不一样，但在一帧之内必须是保 持不变的。尽管各帧之间的数据速率可以变化，但调制符号 速率（交织器输入端）必须保持为一个常数，这一点是通过 对不大于7.2kbps的数据速率进行码重复而实现的。前向基 本信道工作在RC1时，传输信息的可变速率有9600，4800， 2400和1200bps，当工作在RC3、RC4、RC6和RC7时，可 变数据速率有9600，4800，2700和1500bps。

饼图
展示部分与整体的关系，通过扇形面积或角度表 示占比。
三维图形
01
02
03
04
三维散点图
在三维空间中展示两个变量之 间的关系，通过点的位置展示
数据。
三维曲面图
通过曲面表示两个或多个变量 之间的关系，可以展示数据的
分布和趋势。
三维等高线图
表示三维空间中数据的分布和 变化，通过等高线的形状和密
集程度展示数据。
处理运行过程中出现的错误和 异常情况。
通过优化算法和代码结构，提 高程序的运行效率。
对代码进行重新组织，使其更 易于阅读和维护。
03
MATLAB可视化
绘图基础
散点图
描述两个变量之间的关系，通过点的分布展示数 据。
条形图
比较不同类别的数据大小，通过条形的长度或高 度进行比较。
折线图
展示时间序列数据或多个变量之间的关系，通过 线条的走势呈现数据变化。
控制系统仿真
使用MATLAB进行控制系统仿真 ，模拟系统动态性能。
控制系统优化
对控制系统进行优化设计，如权 重优化、多目标优化等。
THANK YOU
感谢聆听
对图像进行几何变换，如缩放、旋转、平移 等操作。
动画制作
帧动画
通过一系列静态图像的连续播放，形 成动态效果。
路径动画
让对象沿指定路径移动，形成动态效 果。
变形动画
让对象从一个形状逐渐变形为另一个 形状，形成动态效果。
交互式动画
允许用户通过交互操作控制动画的播 放、暂停、回放等操作。
04
MATLAB在科学计算中的应用
对函数进行数值积分和微分， 用于解决定积分和微分方程问 题。
数值优化

`int8()`,
`char()`, `logical()`等。
流程控制结构
顺序结构
按照代码的先后顺序执行 。
选择结构
通过条件语句实现分支选 择，包括`if`、`else`、 `elseif`等。
循环结构
通过循环语句实现重复执 行代码块，包括`for`、 `while`等。
函数编写
函数定义
使用`function`关键字定义函数， 指定输入和输出参数。
介绍MATLAB中的机器学习工具箱，包括工具箱中的函数、算 法和使用方法等。
通过实际案例演示如何使用MATLAB进行机器学习，包括数据 预处理、特征选择、模型训练和评估等。
THANKS
[ 感谢观看 ]
信号的傅里叶变换
介绍傅里叶变换的基本原理 ，以及如何使用MATLAB进 行信号的傅里叶变换和逆变 换。
滤波器设计
介绍滤波器的基本原理和设 计方法，以及如何使用 MATLAB进行滤波器的设计 和实现。
信号处理实例
通过实际案例演示如何使用 MATLAB进行信号处理，包 括信号的频谱分析、滤波、 降噪等。
数值计算基础
数值类型
介绍MATLAB中的数值类型，包括双精度、单精 度、复数等。
变量声明
解释如何声明和初始化变量，以及如何使用 MATLAB的数据类型。
运算符
介绍基本的算术运算符、关系运算符和逻辑运算 符及其用法。
方程求解
代数方程求解
介绍如何使用MATLAB求解一元和多元代数方程。
微分方程求解
介绍如何使用MATLAB求解常微分方程和偏微分方程。
MATLAB应用领域
MATLAB是一种用于算法开发、数据 可视化、数据分析和数值计算的高级 编程语言和交互式环境。

，展示数据和模型结果。
数据处理
应用MATLAB的信号处理和统计 分析函数库，进行数据预处理、
特征提取和模型训练。
机器学习与深度学习
机器学习
介绍MATLAB中的各种机器学习算法，如线性回归、决策 树、支持向量机等，以及如何应用它们进行分类、回归和 聚类。
深度学习
介绍深度学习框架和网络结构，如卷积神经网络（CNN） 、循环神经网络（RNN）等，以及如何使用MATLBiblioteka B进行 训练和部署。感谢观看
THANKS
符号微积分
进行符号微分和积分运算，如极限、导数和 积分。
符号方程求解
使用solve函数求解符号方程。
符号矩阵运算
进行符号矩阵的乘法、转置等运算。
05
MATLAB应用实例
数据分析与可视化
数据分析
使用MATLAB进行数据导入、清 洗、处理和分析，包括描述性统
计、可视化、假设检验等。
可视化
利用MATLAB的图形和可视化工 具，如散点图、柱状图、3D图等
数值求和与求积
演示如何对数值进行求和与求积 操作。
数值计算函数
介绍常用数值计算函数，如sin、 cos、tan等。
方程求解
演示如何求解线性方程和非线性方 程。
03
MATLAB编程基础
控制流
01
02
03
04
顺序结构
按照代码的先后顺序执行，是 最基本的程序结构。
选择结构
通过if语句实现，根据条件判 断执行不同的代码块。
数据分析
数值计算
MATLAB提供了强大的数据分析工具，支 持多种统计分析方法，可以帮助用户进行 数据挖掘和预测分析。
MATLAB可以进行高效的数值计算，支持 多种数值计算方法，包括线性代数、微积 分、微分方程等。

（1）Descripyion:对该模板中的用法进行说明。 （2）Priority：规定该模块在模块中相对于其他模块执行的 优先顺序。 （3)用户为模块添加的文本格式的标记。 “Block Annotation”选项卡中指定在该模块的图标下显示 模 块的哪个参数。 “Callbacks”选项卡中指定当对该模块实施某种操作时需要 执 行的MATLAB命令或程序。
2.Data Import/Export类设置 DataImport/Export类包含的选项如图所示。
（1）从工作空间中载入数据（Load from workspace） 在仿真过程中，如果模型中有输入端口，可从工作空间直接 把数据载入到输入端口，即选中”Input“复选框，然后在后 面 的编辑框内输入数据的变量名。 变量名的输入有以下几种形式： ①矩阵形式。 ②包含时间数据的结构形式 ③综合形式。 （2）保存到工作空间（Save to workspace） 同载入数据的形式一样，保存数据也有矩阵、结构和包含时 间数据的结构形式。 ①矩阵形式。
第十章 Simulink 仿真环境
目 录
10.1初识Simulink 10.2仿真模型的建立 10.3系统的仿真与分析 10.4子系统与封装 10.5S函数的设计与应用
本章学习目标 熟悉Simulink的操作环境 掌握绘制系统模型的方法。 掌握子系统模块的建立与封装技术。 了解S函数的功能与设计方法。
②包含时间数据的结构形式。 （3）保存选项（Save options） 在保存选项栏中的”Format“下拉列表中有矩阵、结构和包 含 时间的结构3种选择。 在保存选项栏中的输出选项（Out putoptions）下拉表中 有3种选择：Refine output、Produce additional output 和Produce specified output only。 ①Refine output（细化输出）：细化输出的目的是使输出 的数据曲线更加平滑。 ②Produce additional output(产生附加输出）：由用户 指定产生输出的附加时刻。 ③Produce specified output only（仅在指定的时刻产生 输出）仅仅提供在指定的时间点上的输出值。

主要参考书 ➢ 《精通MATLAB 6.5》张志涌 等编著，北航出版，2003年 ➢ 《高等应用数学问题的Matlab求解》 薛定宇等著，清华大学出
版社，2004年 ➢ 《Matlab程序设计与应用》 刘卫国主编，高等教育出版社
2023/4/19
Application of Matlab Language
Jack Little
2023/4/19
Application of Matlab Language
10
• 在公司初创的五年，Jack Little非常辛苦，常常身兼数职（董事长、总经理、推销、程 序开发等），但公司一直稳定发展，从当初的一人公司，到1993年的200人，到2000年的 500余人，到2005年公司员工达到了1300人，不但打败其他竞争软件，而且前景一片欣欣 向荣。根据Jack Little个人说法，MATLAB早期成功的两大因素是：选用了C语言及选定PC 为主要平台，这似乎和微软的成功有相互呼应之妙。
的定事点件运驱算动模系块统集进（行F建ix模ed、-po仿in真t B的lo工cks具et。）与C语言程序代码到VHDL Simulink BloSc（tkastVeetefslroywHCigohdSerp是ee基d I于nteSgtaratetefldowC状irc态uit图H生ard成ware Description Language，一 Real-Time W高种or效k标sh、准op优的(R化硬T的W件程)电序路代设码计。语言 ）的自动转换功能，可以看出，高级的 Stateflow 系統仿真或低级的芯片算法设计，都可用MATLAB、Simulink、 Stateflow CodSetarteflow及相关的工具箱来完图成1。.1 MATLAB产品体系结构

图像基本操作
进行图像的裁剪、缩放、旋转等基本操作，以满 足图像处理的需求。
图像处理特效
应用滤波、边缘检测、色彩空间转换等图像处理 技术，提升图像质量或提取图像特征。
程序设计与优化
05
M文件编程基础
M文件概述
01
M文件是MATLAB中用于存储代码和数据的文本文件，具有.m
扩展名。
脚本文件与函数文件
稀疏矩阵压缩
通过压缩存储方式节省内存空间。
稀疏矩阵运算
支持基本的四则运算和矩阵函数。
稀疏矩阵应用
在数值计算、图像处理等领域有广泛应用。
数值计算与函数分
03
析
多项式运算及函数拟合
多项式表示与运算
介绍如何在MATLAB中创建多项 式、进行多项式四则运算以及多
项式求值。
函数拟合方法
详细阐述最小二乘法、梯度下降法 等函数拟合方法，并给出相应的 MATLAB实现代码。
使用plot3、mesh、surf等函数 绘制三维曲线、曲面图。
三维图形视角调整
通过view、rotate等函数调整三 维图形的观察角度，以便更好地
展示数据特征。
三维图形样式设置
设置颜色映射、透明度、光照效 果等，提升三维图形的视觉效果
。
特殊图形绘制技巧
极坐标与对数坐标绘图
使用polar、semilogx、semilogy等函数绘制极坐标图和对数坐 标图，适应不同类型的数据展示需求。
使用`dsolve`命令求解常微分方程，使用 `pdepe`等命令求解偏微分方程，分析物理 现象和工程问题。
MATLAB高级功能
07
与应用
MATLAB编译器使用指南
MATLAB编译器介绍

用户只能临时覆盖这些预定义变量的值，Clear或重启MATLAB可恢复其值。
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数值表示、变量及表达式 （续）
运算符和表达式
运算 加 减 乘 除 幂
数学表达式 a+b a-b axb
a/b或a\b
ab
MATLAB运算符 + *
/或\ ^
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数值表示、变量及表达式
数值的记述
Matlab的数只采用习惯的十进制表示，可以带小数点
和负号;其缺省的数据类型为双精度浮点型(format) （double）。
例如：3 -10 0.001 1.3e10 1.256e-6
变量命令规则
变量名、函数名对字母的大小写是敏感的。如 myVar与myvar表示两个不同的变量。
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命令窗口 （续）
【例4】计算半径为5.2m的圆的周长和面积。
>>radius=5.2; %圆的半径 >>area=pi*5.2^2, circle_len=2*pi*5.2
area = 84.9487
circle_len = 32.6726
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20
数组(array)的概念
数组的分类
一维数组，也称为向量(vector) 。
➢ 行向量(row vector)、列向量(column vector)。
二维数组(矩阵matrix)。 有效矩阵：每行元素的个数必须相同，
每列元素的个数也必须相同。

MATLAB，其名称是由MATrix和 LABoratory（矩阵实验室）
两个单词的前三个字母所合成。
• 在1978年，Malab就面世了。这个程序获得了很大的成功， 受到了学生的广泛欢迎。在以后的几年里，Matlab在多所 大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软 件广为流传。
2020/12/15
2020/12/15
Application of Matlab Language
11
Matlab版本的发展
• 1992年，支持Windows 3.x的MATLAB 4.0版本推出，增加了Simulink，Control， Neural Network，Signal Processing等专用工具箱。
6
第一讲 Matlab概述
前言 Matlab软件概述 Matlab的桌面环境及入门知识
2020/12/15
Application of Matlab Language
7
1 Matlab概述
Hale Waihona Puke 内容Matlab发展历史 Matlab产品家族(Matlab family of products)体系 Matlab 语言的特点。
2020/12/15
Application of Matlab Language
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授课宗旨
• 讲授MATLAB的通用功能。 • 寓教于例，由浅入深。 • 关于科学计算，着重强调理论概念、算法和实际计算三者 之间的关系。
2020/12/15
Application of Matlab Language
• 到了70年代后期，身为美国新墨西哥州大学计算机系系主
任的CIeve Moler，在给学生上线性代数课时，为了让学生

定义矩阵：直接输入法
例：>> A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
矩阵用方括号 “[ ]” 括起
矩阵同一行中的元素之间用 空格 或 逗号 分隔
矩阵行与行之间用 分号 分开
直接输入法中，分号可以用 回车 代替
例：
>> ：命令提示符，不用输入 回车 ：运行所输入的命令
Dr WangZhengsheng - Lecture Notes
10
第10页/共191页
矩阵元素赋值
矩阵元素可以是任何数值表达式
例：>> x=[-1.3, sqrt(3), (1+2+3)*4/5]
矩阵元素的单独赋值
例：>> x(5)=abs(x(1))
Matlab自动将向量 x 的长度扩展到 5，
并将未赋值部分置零。
例：>> x(5)=abs(x(6)) ??
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 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。
Dr WangZhengsheng - Lecture Notes
1
第1页/共191页
Matlab 简介
Matlab: Matrix Laboratory 矩阵实验室
第23页共191页drwangzhengshenglecturenotes24各种format格式格式解释format短格式缺省显示格式同short31416formatshort短格式缺省显示格式只显31416formatlong长格式双精度数15位单精度314159265358979formatshort短格式e方式科学计数格式31416e000formatlong长格式e方式3141592653589793e000formatshort短格式g方式31416formatlong长格式g方式314159265358979format压缩格式第24页共191页drwangzhengshenglecturenotes25变量的存储存储当前工作空间中的变量save将所有变量存入文件matlabmatsavemydata将所有变量存入指定文件mydatamat存储指定的变量savemydatamat将所有变量存入文件mydatamatsave文件名变量名列表savemydata变量名列表中各变量之间用空格分隔第25页共191页drwangzhengshenglecturenotes26变量的读取将数据文件中的变量载入当前工作空间loadmydata载入数据文件中的所有变量loadmydata从数据文件中提取指定变量清除当前工作空间中的变量clear清除当前工作空间中的所有变量clear清除指定的变量第26页共191页drwangzhengshenglecturenotes27几个小技巧几个小技巧matlab的命令记忆功能

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➢ 空 间 变 换 和 注 册 （ Spatial Transformation and Registration）
➢ 图像分析和统计（Image Analysis and Statistics）
➢ 图像数学算法（Image Arithmetic） ➢ 图 像 扩 展 和 修 补 （ Image
实际应用
精选PPT课件
1
MATLAB/Simulink 的 推 出 得 到 了各个领域专家学者的关注，为各个 层次的研究人员提供了有力的工具。 本 章 将 介 绍 MATLAB 在 信 号 处 理 、 图 像处理和自动控制领域的应用。
精选PPT课件
2
目录
1 信息处理领域 2 图像处理领域 3 自动控制领域
2 图像处理领域
1．二进制图像 2．索引图像 3．灰度图像 4．多帧图像 5．RGB图像
精选PPT课件
18
MATLAB提供了图像处理工具箱， 并且Simulink提供了视频和图像处理 模型集。
图像类型即数组数值与像素颜色 之间定义的关系，在MATLAB中有以 下5种类型的图像。
精选PPT课件
19
精选PPT课件
3
1 信息处理领域
1.1 工具箱介绍 1.2 模型集介绍 1.3 实例
精选PPT课件
4
在计算机中，所有的信号都是离 散信号，因此在使用 MATLAB/Simulink进行信号处理之前， 先要将时间信号进行离散化处理。
精选PPT课件
5
1.1 工具箱介绍
信号处理工具箱将大量函数分成若干 类，以方便按功能查找，以下列出主要的 类。 ➢ 波形产生（Waveform Generation） ➢ 滤波器分析（Filter Analysis） ➢ 滤波器实现（Filter Implementation）

的频率相同，相位相干。相乘器可以鉴相器来实现，低通滤波器起到积分 的作用。
图 10-3 相干检测原理图
18
图 10-4 相干参考信号产生原理图 本地参考信号是由锁相环路产生的，如 10-4 所示。用一个振荡器，其 频率与输入信号频率相近， 把它的相位与输入信号相位作比较(可以用鉴相 器实现)，获得的误差电压称为误差信号，此误差信号经滤波平滑后，再作 用于振荡器，以不断纠正它的相位与输入信号的误差，于是这个受输入电 压控制的振荡器的输出振荡的相位，就逐渐逼近于输入信号的相位，达到 同频、同相的结果，它们之间近似的程度取决于跟踪误差。
N 1
c g
n n0
ห้องสมุดไป่ตู้
c
(t nTc )
(10-4)
式中， n 为伪随机码码元， c 取值 1 或 1 ； c (t ) 为门函数， g 定义与式(10-3) 类似。 扩频过程实质上是信息流 a t 与伪随机序列 c t 的模二加或相乘的过 程，伪随机码速率 Rc 比信息速率 Rd 大的多，一般 Rc / Rd 的比值为整数且 远大于 1 ，所以 扩展后 的序列 的速率 仍为伪 随机码 速率 Rc ，扩展的 序列
(10-8)
14
式中信号为 s (t ) ，信道噪声为 n(t ) ，干扰信号为 J (t ) ，其它网的扩频信 o 号为 s (t ) 。 J 对于信号分量为 s (t ) o
s ( t ) a ( t ) c( t ) c( t ) cos I t o
(10-9)
其中 I 为中频频率，若 本地产生的伪 随机序列 c(t ) 与发端产生的伪随机 序列 c (t ) 同步，有 c (t ) c(t ) ，则 c (t ) c(t ) 1 ，这样信号分量 s (t ) 为 o