通信原理課程設(shè)計(jì)--matlab 軟件仿真課設(shè)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　MATLAB 軟件仿真課設(shè)對(duì)學(xué)生理解通信原理的基本概念有很大的幫助,它能將數(shù)字信號(hào)、高低電平、碼型、波形之間的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)，能配合硬件的實(shí)驗(yàn)通過(guò)示波器觀察到波形圖便于理解基本概念；其次在具體編程的過(guò)程中，讓學(xué)生 從數(shù)學(xué)的角度來(lái)分析數(shù)學(xué)公式與波形圖之間的關(guān)系，將理論和實(shí)踐聯(lián)系到一起；再次，它可以從一種波形方式的編碼轉(zhuǎn)換到另一種數(shù)學(xué)

2、編程方式，拓展了知識(shí)面，開(kāi)闊了視野。是希望學(xué) 生學(xué)會(huì)用軟件仿真的方法來(lái)分析通信系統(tǒng)中的問(wèn) 題，對(duì)層次較高、接收能力較強(qiáng)的學(xué)生起到拓展 視野提高鉆研能力的作用；另一方面，希望利用已仿真好的軟件來(lái)驗(yàn)證理論知識(shí)。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字基帶信號(hào)；碼型；仿真；MATLAB</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著通信

3、系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度不斷增加，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來(lái)越受到重視。傳統(tǒng)的通信仿真技術(shù)主要分為手工分析與電路試驗(yàn)2種，可以 得到與真實(shí)環(huán)境十分接近的結(jié)果，但耗時(shí)長(zhǎng),方法比較繁雜，而通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)是介于上述2種方法的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，它可以讓用戶(hù)在很短的時(shí)間內(nèi)建立整個(gè)通信系統(tǒng)模型，并對(duì)其進(jìn)行模擬仿真。通信原理計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，是對(duì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真。仿真工具是MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ) 言。

4、MATLAB是一種先進(jìn)的高技術(shù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ) 言，主要用于數(shù)值計(jì)算及可視化圖形處理。特點(diǎn) 是將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、圖形、圖像處理和仿 真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)極易使用的交互式環(huán)境中,偽科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多學(xué)科提供了一種高效率的編程 工具。運(yùn)用MATLAB，可以對(duì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 進(jìn)行較為全面地研究。為了使本科類(lèi)學(xué)生學(xué)好通信課程，我們進(jìn)行了試點(diǎn)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的方式針對(duì)通信原理的很多內(nèi)容進(jìn)行了仿真。</p&g

5、t;<p>　　第1章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)</p><p>　　1.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的介紹</p><p>　　在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶?duì)象通常是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，它可能是來(lái)自計(jì)算機(jī)、電傳打字機(jī)或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來(lái)自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調(diào)制（PCM）信號(hào)。這些二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的頻帶范圍通常從直流和低頻開(kāi)始，直到某一頻率m f ，我們稱(chēng)這種信號(hào)為數(shù)字基帶信

6、號(hào)。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)調(diào)制和解調(diào)過(guò)程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設(shè)備而直接傳輸基帶信號(hào)的通信系統(tǒng)，我們稱(chēng)它為基帶傳輸系統(tǒng)。而在另外一些信道，特別是無(wú)線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道</p><p>　　中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過(guò)解調(diào)過(guò)程，才能恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的傳輸

7、系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型如圖 1-1 所示，它主要包括碼型變換器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、均衡器和取樣判決器等部分。</p><p>　　圖1-1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的輸入信號(hào)是由終端設(shè)備或編碼設(shè)備產(chǎn)生的二進(jìn)制脈沖序列，通常是單極性的矩形脈沖信號(hào)（NRZ 碼）。為了使這種信號(hào)

8、適合于信道的傳輸，一般要經(jīng)過(guò)碼形變換器，把單極性的二進(jìn)制脈沖變成雙極性脈沖（如AMI 碼或3 HDB 碼）。發(fā)送濾波器對(duì)碼脈沖進(jìn)行波形變換，以減小信號(hào)在基帶傳輸系統(tǒng)中傳輸時(shí)產(chǎn)生的碼間串?dāng)_。信號(hào)在傳輸過(guò)程中，由于信道特性不理想及加性噪聲的影響，會(huì)使接收到的信號(hào)波形產(chǎn)生失真，為了減小失真對(duì)信號(hào)的影響，接收信號(hào)首先進(jìn)入接收濾波器濾波，然后再經(jīng)均衡器對(duì)失真信號(hào)進(jìn)行校正，最后由取樣判決器恢復(fù)數(shù)字基帶脈沖序列。</p><p&g

9、t;　　目前，雖然在實(shí)際使用的數(shù)字通信系統(tǒng)中，基帶傳輸方式不如數(shù)字載波傳輸方式那樣應(yīng)用廣泛，但由于數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)中最基本的傳輸方式，而且從理論上來(lái)說(shuō)，任何一種線性載波傳輸系統(tǒng)都可以等效為基帶傳輸系統(tǒng)，因此理解數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸過(guò)程十分重要。</p><p>　　數(shù)字基帶信號(hào)有二元碼和三元碼，有歸零碼和非歸零碼等，有的具有直流分量，在波形上具有不同的特點(diǎn)，他們有不同的特點(diǎn)，有的低頻成份多，有的高頻成

10、份多，有的具有直流分量，有的占有帶寬等，所有這些在波形處理時(shí)會(huì)對(duì)一些學(xué)生產(chǎn)生模糊的概念，針對(duì)本科類(lèi)的學(xué)生要求，他們?nèi)绾卫斫?、辨別、掌握這些信號(hào)波形的特點(diǎn)，同時(shí)可以讓學(xué)生在仿真過(guò)程中對(duì)通信原理的各種概念加深理解。另外，此仿真實(shí)驗(yàn)只需在計(jì)算機(jī)的虛擬實(shí)驗(yàn)室即可，不受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、環(huán)境的限制。</p><p><b>　　軟件的功能主要有：</b></p><p>　　1）實(shí)現(xiàn)各

11、種常用碼型的數(shù)字基帶信號(hào)仿真；</p><p>　　2）能產(chǎn)生隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)序列，具有普遍性；</p><p>　　3）能繪制直觀、清晰、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)字基帶 信號(hào)仿真圖形；</p><p>　　4）要對(duì)相應(yīng)的碼型的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的描述。</p><p>　　圖1-2 仿真結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在通信中，數(shù)字基帶信

12、號(hào)有多種碼型表示，它們?cè)趥鬏斶^(guò)程中有隨機(jī)性，為讓這種波形描述具有普遍性，用 m序列偽隨機(jī)碼來(lái)作為碼型的仿真數(shù)字序列。利用MATLAB軟件仿真出每一種碼型，讓學(xué)生通過(guò)仿真軟件的使用，加深對(duì)碼和波形的理解。</p><p>　　1.2 數(shù)字基帶信號(hào)</p><p>　　1.2.1 數(shù)字基帶信號(hào)的要求</p><p>　　不同形式的數(shù)字基帶信號(hào)（又稱(chēng)為碼型）具有不同的頻譜

13、結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生、恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)的需要，必須合理地設(shè)計(jì)數(shù)字基帶信號(hào)，即選擇合適的信號(hào)碼型。適合于在有線信道中傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)形式稱(chēng)為線路傳輸碼型。一般來(lái)說(shuō)，選擇數(shù)字基帶信號(hào)碼型時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：</p><p>　?。?） 數(shù)字基帶信號(hào)應(yīng)不含有直流分量，且低頻及高頻分量也應(yīng)盡量的少。在基帶傳輸系統(tǒng)中，往往存在著隔直電容及耦合變壓器，不利于直流及低頻分量的傳輸。此外，高頻分量的衰減隨

14、傳輸距離的增加會(huì)快速地增大，另一方面，過(guò)多的高頻分量還會(huì)引起話路之間的串?dāng)_，因此希望數(shù)字基帶信號(hào)中的高頻分量也要盡量的少。</p><p>　?。?） 數(shù)字基帶信號(hào)中應(yīng)含有足夠大的定時(shí)信息分量。基帶傳輸系統(tǒng)在接收端進(jìn)行取樣、判決、再生原始數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，必須有取樣定時(shí)脈沖。一般來(lái)說(shuō)，這種定時(shí)脈沖信號(hào)是從數(shù)字基帶信號(hào)中直接提取的。這就要求數(shù)字基帶信號(hào)中含有或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后含有定時(shí)脈沖信號(hào)的線譜分量，以便同步電路提取

15、。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，所傳輸?shù)男盘?hào)中不僅要有定時(shí)分量，而且定時(shí)分量還必須具有足夠大的能量，才能保證同步提取電路穩(wěn)定可靠的工作。</p><p>　?。?）基帶傳輸?shù)男盘?hào)碼型應(yīng)對(duì)任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān)。這一點(diǎn)也是為了便于定時(shí)信息的提取而提出的。信源的編碼序列中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連“0”的情況，這使接收端在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)無(wú)信號(hào)，因而同步提取電路無(wú)法工作。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，基帶傳輸碼型必須保證在任

16、何情況下都能使序列中“1”和“0”出現(xiàn)的概率基本相同，且不出現(xiàn)長(zhǎng)連“1”或“0”的情況。當(dāng)然，這要通過(guò)碼型變換過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。碼型變換實(shí)際上是把數(shù)字信息用電脈沖信號(hào)重新表示的過(guò)程。此外，選擇的基帶傳輸信號(hào)碼型還應(yīng)有利于提高系統(tǒng)的傳輸效率；具有較強(qiáng)的抗噪聲和碼間串?dāng)_的能力及自檢能力。實(shí)際系統(tǒng)中常常根據(jù)通信距離和傳輸方式等不同的要求，選擇合適的基帶碼型。</p><p>　　1.2.2 數(shù)字基帶信號(hào)</p>

17、<p>　　對(duì)不同的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)不同的信道特性及系統(tǒng)指標(biāo)要求，選擇不同的數(shù)字脈沖波形。原則上可選擇任意形狀的脈沖作為基帶信號(hào)波形，如矩形脈沖、三角波、高斯脈沖及升余弦脈沖等。但實(shí)際系統(tǒng)常用的數(shù)字波形是矩形脈沖，這是由于矩形脈沖易于產(chǎn)生和處理。下面我們就以矩形脈沖為例，介紹常用的幾種數(shù)字基帶信號(hào)波形。</p><p>　　（1）.單極性波形（NRZ）</p><p>

18、　　這是一種最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)波形。這種波形用正（或負(fù)）電平和零電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，也就是用脈沖的有無(wú)來(lái)表示碼元的“1”和“0”，這種波形的特點(diǎn)是脈沖的極性單一，有直流分量，且脈沖之間無(wú)空隙，即脈沖的寬度等于碼元寬度。故這種脈沖又稱(chēng)為不歸零碼（NRZ ---Non Return to Zero）NRZ波形一般用于近距離的電傳機(jī)之間的信號(hào)傳輸。</p><p><b>　　

19、（2）雙極性波形</b></p><p>　　在雙極性波形中，用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，這種波形的脈沖之間也無(wú)空隙。此外，從信源的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)看，“1”碼和“0”碼出現(xiàn)的概率相等，所以這種波形無(wú)直流分量。同時(shí)這種波形具有較強(qiáng)的抗干擾能力。故雙極性波形在基帶傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。</p><p>　?。?）單極性歸零波形（RZ）</p>&

20、lt;p>　　這種波形的特點(diǎn)是脈沖的寬度（τ ）小于碼元的寬度（T ），每個(gè)電脈沖在小于碼元寬度的時(shí)間內(nèi)總要回到零電平，故這種波形又稱(chēng)為歸零波（RZ---Return to Zero）。歸零波形由于碼元間隔明顯，因此有利于定時(shí)信息的提取。但單極性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脈沖變窄，碼元能量減小，因而在匹配接收時(shí)，輸出信噪比較不歸零波形的低。</p><p>　　(4) 雙極性歸零波形</p>

21、;<p>　　這種波形是用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，但每個(gè)電脈沖在小于碼元寬度的時(shí)間內(nèi)都要回到零電平，這種波形兼有雙極性波形和歸零波形的特點(diǎn)。</p><p>　　(5) 差分波形（相對(duì)碼波形）</p><p>　　信息碼元與脈沖電平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是固定不變的（絕對(duì)的），故稱(chēng)這些波形為絕對(duì)碼波形，信息碼也稱(chēng)為絕對(duì)碼。所謂差分波形是一種把信息碼元“1

22、”</p><p>　　和“0”反映在相鄰信號(hào)碼元的相對(duì)電平變化上的波形，差分波形中，碼元“1”和“0”分別用電平的跳變和不變來(lái)表示，即用相鄰信號(hào)碼元的相對(duì)電平來(lái)表示碼元“1”和“0”，故差分波形也稱(chēng)為相對(duì)碼波形。</p><p>　　差分波形也可以看成是差分碼序列{bn} 對(duì)應(yīng)的絕對(duì)碼波形，差分碼bn 與絕對(duì)碼an之間的關(guān)系可用以下的編碼方程表示</p><p>

23、　　bn=bn+1 ⊕an （1.1）</p><p>　　式中，⊕為模2和運(yùn)算符號(hào)。</p><p>　　由上式看出，當(dāng)絕對(duì)碼an 每出現(xiàn)一個(gè)“1”碼時(shí)，差分碼bn電平變化一次；當(dāng) an 出現(xiàn)“0”碼時(shí)，差分碼bn 電平與前一碼元bn-1 相同?？梢?jiàn)， bn 前后碼元取值的變化代表了原信碼n a 中的“1”和“0”。&

24、lt;/p><p>　　由式（1.1）可以導(dǎo)出譯碼方程為</p><p>　　an= bn-1⊕bn （1.2）</p><p>　　由上式可看出，譯碼時(shí)只要檢查前后碼元電平是否有變化就可以判決發(fā)送的是“1”碼還是“0”碼。</p><p>　　(6) 多電平脈沖

25、波形（多進(jìn)制波形）</p><p>　　上述各種波形都是二進(jìn)制波形，實(shí)際上還存在多電平脈沖波形，也稱(chēng)為多進(jìn)制波形。這種波形的取值不是兩值而是多值的。例如，代表四種狀態(tài)的四電平脈沖波形，每種電平可用兩位二進(jìn)制碼元來(lái)表示，如00 代表-3E，01 代表-E，10 代表+E，11 代表+3E，這種波形一般在高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中用來(lái)壓縮碼元速率，提高系統(tǒng)的頻帶利用率。但在相同信號(hào)功率的條件下，多進(jìn)制傳輸系統(tǒng)的抗干擾性能不如

26、二進(jìn)制系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.3 常用的基帶傳輸碼型</p><p>　　前面提到，為滿(mǎn)足基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求，必須選擇合適的傳輸碼型。基帶傳輸系統(tǒng)中常用的線路傳輸型碼主要有：傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼---AMI 碼、三階高密度雙極性碼--- 3 HDB碼、分相碼---Manchester 碼、傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼---CMI 碼以及4B3T 碼等。下面我們?cè)敿?xì)地介紹這些碼型。</p>

27、;<p>　　(1) 傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼---AMI 碼</p><p>　　AMI（Alternate Mark Inversion）碼又稱(chēng)為平衡對(duì)稱(chēng)碼。這種碼的編碼規(guī)則是：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O性交替變化的傳輸碼+1、-1、+1、-1、…，而碼元序列中的“0”碼保持不變。</p><p><b>　　例如：</b></p><p

28、>　　碼元序列： 1 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 00</p><p>　　AMI 碼：+1 00-1+10-10+1-1+1-100</p><p>　　由AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于+1和-1各占一半，因此，這種碼中無(wú)直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號(hào)的能量主要集中在2 T f 處，其中T f 為碼元速率。此外，AMI 碼編碼過(guò)程中，將一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變成

29、了一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)，即這種碼脈沖有三種電平，因此我們把這種碼稱(chēng)為偽三電平碼，也稱(chēng)為1B/1T 碼型。AMI碼除了上述特點(diǎn)外，還有編譯碼電路簡(jiǎn)單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn)。但是AMI碼有一個(gè)重要的缺陷，就是當(dāng)碼元序列中出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”時(shí)，會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難，因而實(shí)際系統(tǒng)中常采用AMI 碼的改進(jìn)型 HDB3 碼。</p><p>　　(2) HDB3 碼</p><p>　　HDB3 （Hig

30、h Density Bipolar 3）是三階高密度雙極性碼，它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”碼情況而設(shè)計(jì)的AMI 碼的改進(jìn)型。</p><p>　　HDB3 碼的編碼規(guī)則是：[1]把碼元序列進(jìn)行AMI 編碼，然后去檢查AMI 碼中連0 的個(gè)數(shù)，如果沒(méi)有四個(gè)以上（包括四個(gè)）連0 串時(shí)，則這時(shí)的AMI 碼就是3 HDB 碼。[2]如果出現(xiàn)四個(gè)以上連0 串時(shí)，則將每4 個(gè)連0 小段的第4 個(gè)0 變成與其前一個(gè)非0

31、 碼（+1 或-1）相同的碼。顯然，這個(gè)碼破壞了“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)則，因而稱(chēng)其為破壞碼，用符號(hào)V 表示（即+1 記為+V，-1 記為-V）。[3]為了使附加V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的V 碼極性交替。這一點(diǎn)，當(dāng)相鄰的V 碼之間有奇數(shù)個(gè)非0 碼時(shí)，是能得到保證的；但當(dāng)相鄰的V 碼之間有偶數(shù)個(gè)非0 碼時(shí)，則得不到保證。這時(shí)再將該連0 小段中的</p><p>　　第1 個(gè)0 變成+B 或-B，B

32、的極性與其前一個(gè)非0 碼相反，并讓后面的非零碼從V 碼后開(kāi)始再極性交替變化。</p><p><b>　　例如：</b></p><p>　　碼元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1</p><p>　　AMI 碼： +1 0000 -1 0 +1 0 0 0 0 –1 000 0 +1–1</p>

33、;<p>　　HDB3 碼： +1 000+V -1 0 +1 -B00-V +1 000+V -1 +1</p><p>　　上例中，第1個(gè)V碼和第2個(gè)V碼之間，有2個(gè)非0 碼（偶數(shù)），故將第2個(gè)4 連0小段中的第1個(gè)0變成-B；第2個(gè)V碼和第3個(gè)V碼之間，有1個(gè)非0碼（奇數(shù)），不需變化。最后可看出， HDB3 碼中，V碼與其前一個(gè)非0碼（+1 或-1）極性相同，起破壞作用；相鄰的V碼極性交替；除

34、V碼外，包括B碼在內(nèi)的所有非0碼極性交替。</p><p>　　雖然HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。從編碼過(guò)程中可以看出，每一個(gè)V碼總是與其前一個(gè)非0碼（包括B碼在內(nèi)）同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點(diǎn)V碼，于是可斷定V碼及其前3個(gè)碼都為0碼，再將所有的-1變?yōu)?1后，便可恢復(fù)原始信息代碼。</p><p>　　HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的，它既保留AMI碼無(wú)

35、直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又克服了長(zhǎng)連0串（連0的個(gè)數(shù)最多3個(gè)）的出現(xiàn)，HDB3 碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。因此，HDB3碼是目前實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。</p><p>　　雖然HDB3碼比AMI 碼的性能更好，但它仍屬于1B/1T 碼型。</p><p>　?。?）曼徹斯特Manchester碼</p&g

36、t;<p>　　曼徹斯特碼又稱(chēng)數(shù)字雙相碼或分相碼，曼徹斯特碼用一個(gè)周期的方波來(lái)代表碼元“1”，而用它的反相波形來(lái)代表碼元“0”。這種碼在每個(gè)碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時(shí)同步信號(hào)的提取，而且定時(shí)分量的大小不受信源統(tǒng)計(jì)特性的影響。曼徹斯特碼中，由于正負(fù)脈沖各占一半，因此無(wú)直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。</p><p><b&g

37、t;　?。?）CMI 碼</b></p><p>　　CMI 碼稱(chēng)為傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼。在CMI 碼中，“1”碼（傳號(hào)）交替地用正、負(fù)電平脈沖來(lái)表示，而“0”碼則用固定相位的一個(gè)周期方波表示，CMI 碼和曼徹斯特碼相似，不含有直流分量，且易于提取同步信號(hào)。CMI 碼的另一個(gè)特點(diǎn)是具有一定的誤碼檢測(cè)能力。這是因?yàn)?，CMI 碼中的“1”碼相當(dāng)于用交替的“00”和“11”兩位碼組表示，而“0”碼則固定地用“01”

38、碼組表示。正常情況下，序列中不會(huì)出現(xiàn)“10”碼組，且“00”和“11”碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會(huì)發(fā)生，這種相關(guān)性可以用來(lái)檢測(cè)因干擾而產(chǎn)生的部分錯(cuò)碼。根據(jù)原CCITT 的建議，CMI 碼可用作脈沖編碼調(diào)制四次群的接口碼型以及速率低于</p><p>　　8448 kb / s的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線路傳輸碼型。此外，CMI 碼和曼徹斯特碼一樣都是將一位二進(jìn)制碼用一組兩位二進(jìn)制碼表示，因此稱(chēng)其為1B2B 碼。</

39、p><p>　?。?）4 B/3T 碼</p><p>　　4B/3T 碼是1B/1T 碼的改進(jìn)型，它把4 個(gè)二進(jìn)制碼元變換為3 個(gè)三進(jìn)制碼元。顯然，在相同信息速率的條件下，4B/3T 碼的碼元傳輸速率要比1B/1T 碼的低，因而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。</p><p>　　4B/3T 碼的變換過(guò)程中需要同步信號(hào)，變換電路比較復(fù)雜，故一般較少采用。</p>

40、<p>　　第2章 數(shù)字基帶信號(hào)的程序</p><p>　　利用MATLAB實(shí)現(xiàn)AMI、HDB3、Manchester、CMI碼的編碼和譯碼，并利用MATLAB中的GUIDE工具，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)基帶傳輸碼的編碼譯碼工作。</p><p><b>　　其實(shí)現(xiàn)的程序如下：</b></p><p><b>　　%對(duì)界面的

41、控制函數(shù)</b></p><p>　　function varargout = untitled5(varargin)</p><p>　　gui_Singleton = 1;</p><p>　　gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ...</p><p>

42、;　　'gui_Singleton', gui_Singleton, ...</p><p>　　'gui_OpeningFcn', @untitled5_OpeningFcn, ...</p><p>　　'gui_OutputFcn', @untitled5_OutputFcn, ...</p><p>　　&

43、#39;gui_LayoutFcn', [] , ...</p><p>　　'gui_Callback', []);</p><p>　　if nargin && ischar(varargin{1})</p><p>　　gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});&

44、lt;/p><p><b>　　end</b></p><p>　　if nargout</p><p>　　[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});</p><p><b>　　else</b></p>&

45、lt;p>　　gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});</p><p><b>　　end </b></p><p>　　function untitled5_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)</p><p>　　handles.output

46、 = hObject;</p><p>　　guidata(hObject, handles);</p><p>　　xn=[1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0] </p><p>　　if strcmp(get(hObject,'Visible'),'off')</p>

47、<p>　　stairs([0:length(xn)-1],xn); %初始圖像顯示</p><p>　　axis([0 length(xn) -2 2]); </p><p><b>　　end</b></p><p>　　function varargout = untit

48、led5_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　varargout{1} = handles.output;</p><p>　　%對(duì)確認(rèn)文本框的控制函數(shù)</p><p>　　function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p&g

49、t;<p>　　axes(handles.axes1);</p><p><b>　　cla;</b></p><p>　　%基帶信號(hào)的編碼函數(shù)</p><p>　　xn=[1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0] </p><p><b>　　%AMI

50、編碼</b></p><p>　　y1=xn; % 輸出y1初始化</p><p>　　num=0; % 計(jì)數(shù)器初始化</p><p>　　for k=1:length(xn)</p><p>　　if xn(k)==1</p><p>　　num=num+1; % "1&quo

51、t;計(jì)數(shù)器</p><p>　　if num/2 == fix(num/2) </p><p>　　% 偶數(shù)個(gè)1時(shí)輸出1,進(jìn)行極性交替(fix朝零方向取整)</p><p><b>　　y1(k)=1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>

52、;<b>　　y1(k)=-1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　AMI=y1(1:length(xn))</p>

53、<p><b>　　% HDB3編碼</b></p><p>　　num=0; % 連零計(jì)數(shù)器初始化</p><p>　　y2=y1; % 輸出初始化</p><p>　　sign=0; % 極性標(biāo)志初始化為0</p><p>　　V=zeros(1,length(y1)); % V脈沖位置記

54、錄變量 </p><p>　　B=zeros(1,length(y1)); % B脈沖位置記錄變量</p><p>　　for k=1:length(y1)</p><p>　　if y1(k)==0</p><p>　　num=num+1; % 連“0”個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)</p><p>　　if num==4 %

55、如果4連“0”</p><p>　　num=0; % 計(jì)數(shù)器清零</p><p>　　y2(k)=1*y2(k-4); </p><p>　　% 讓0000的最后一個(gè)0改變?yōu)榕c前一個(gè)非零符號(hào)相同極性的符號(hào)</p><p>　　V(k)=y2(k); % V脈沖位置記錄</p><p>　　if y2(k)==si

56、gn % 如果當(dāng)前V符號(hào)與前一個(gè)V符號(hào)的極性相同</p><p>　　y2(k)=-1*y2(k); </p><p>　　% 則讓當(dāng)前V符號(hào)極性反轉(zhuǎn),以滿(mǎn)足V符號(hào)間相互極性反轉(zhuǎn)要求</p><p>　　y2(k-3)=y2(k); % 添加B符號(hào),與V符號(hào)同極性</p><p>　　B(k-3)=y2(k); % B脈沖位置記錄&l

57、t;/p><p>　　V(k)=y2(k); % V脈沖位置記錄</p><p>　　y2(k+1:length(y1))=-1*y2(k+1:length(y1));</p><p>　　% 并讓后面的非零符號(hào)從V符號(hào)開(kāi)始再交替變化</p><p><b>　　end</b></p><p>

58、;　　sign=y2(k); % 記錄前一個(gè)V符號(hào)的極性</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　num=0; % 當(dāng)前輸入為“1”則連“0”計(jì)數(shù)器清零</p><p><b>　　end</b><

59、;/p><p>　　end % 編碼完成</p><p>　　HDB3=y2(1:length(xn))</p><p><b>　　%曼徹斯特碼編碼</b></p><p>　　y3=xn; % 輸出y3初始化</p><p>　　for k=1:length(xn)</p>

60、<p>　　if xn(k)==1</p><p>　　y3(2*k-1)=1;</p><p>　　y3(2*k)=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　y3(2*k-1)=0;</p><p>　　y3(2*k)=1;</p><

61、;p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　manchester=y3(1:length(y3))</p><p><b>　　%CMI編碼</b></p><p>　　y4=xn; % 輸出y4初始化</p&

62、gt;<p>　　for k=1:length(xn)</p><p>　　if xn(k)==1</p><p>　　num=num+1; % "1"計(jì)數(shù)器</p><p>　　if num/2 == fix(num/2) </p><p>　　% 偶數(shù)個(gè)1時(shí)輸出11,進(jìn)行極性交替(fix朝零方向取

63、整)</p><p>　　y4(2*k-1)=1;</p><p>　　y4(2*k)=1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　y4(2*k-1)=0;</p><p>　　y4(2*k)=0;</p><p><b>　　end&

64、lt;/b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　y4(2*k-1)=0;</p><p>　　y4(2*k)=1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p&

65、gt;<p>　　CMI=y4(1:length(y4))</p><p><b>　　% 解碼</b></p><p>　　input=y2; </p><p>　　decode=input; % 輸出初始化</p><p>　　sign=0; % 極性標(biāo)志初始化</p><p

66、>　　for k=1:length(y2)</p><p>　　if input(k) ~= 0</p><p>　　if sign==y2(k) % 如果當(dāng)前碼與前一個(gè)非零碼的極性相同</p><p>　　decode(k-3:k)=[0 0 0 0]; % 則該碼判為V碼并將*00V清零</p><p><b>　　

67、end</b></p><p>　　sign=input(k); % 極性標(biāo)志</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　decode=abs(decode) % 整流（abs取絕對(duì)值）</p><

68、;p>　　error=sum([xn'-decode']) % 解碼的正確性檢驗(yàn)</p><p>　　%選擇碼型后圖像輸出</p><p>　　popup_sel_index = get(handles.popupmenu1, 'Value');</p><p>　　switch popup_sel_index</p&

69、gt;<p>　　case 1 %AMI碼輸出</p><p>　　stairs([0:length(xn)-1],y1);</p><p>　　axis([0 length(xn) -2 2]); </p><p>　　title('AMI碼')</p><p>　　case 2 %HDB3碼輸出&l

70、t;/p><p>　　stairs([0:length(xn)-1],y2);</p><p>　　axis([0 length(xn) -2 2]); </p><p>　　title('HDB3碼') </p><p>　　case 3 %manchester碼輸出 </p><p>　　s

71、tairs([0:length(y3)-1],y3);</p><p>　　axis([0 length(y3) -2 2]); </p><p>　　title('曼徹斯特碼') </p><p>　　case 4 %CMI碼輸出</p><p>　　stairs([0:length(y4)-1],y4);</p

72、><p>　　axis([0 length(y4) -2 2]); </p><p>　　title('CMI碼')</p><p>　　case 5 %解碼輸出</p><p>　　stairs([0:length(xn)-1],decode);</p><p>　　axis([0 length(x

73、n) -2 2]); </p><p>　　title('解碼序列')</p><p><b>　　end</b></p><p>　　%請(qǐng)求輸入文本框控制函數(shù)</p><p>　　function FileMenu_Callback(hObject, eventdata, handles)</p&

74、gt;<p>　　function OpenMenuItem_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　file = uigetfile('*.fig');</p><p>　　if ~isequal(file, 0)</p><p>　　open(file);</p>

75、<p><b>　　end</b></p><p>　　function PrintMenuItem_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　printdlg(handles.figure1)</p><p>　　function CloseMenuItem_Callback(

76、hObject, eventdata, handles)</p><p>　　selection = questdlg(['Close ' get(handles.figure1,'Name') '?'],...</p><p>　　['Close ' get(handles.figure1,'Name') &

77、#39;...'],...</p><p>　　'Yes','No','Yes');</p><p>　　if strcmp(selection,'No')</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　e

78、nd</b></p><p>　　delete(handles.figure1)</p><p>　　function popupmenu1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function popupmenu1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)&

79、lt;/p><p>　　ifispc&&isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))</p><p>　　set(hObject,'BackgroundColor','white');</p&

80、gt;<p><b>　　end</b></p><p>　　set(hObject,'String',{'AMI','HDB3','Manchester','CMI','decode'});</p><p>　　%碼型選擇按鈕顯示字符</p>

81、<p>　　%對(duì)源碼輸入文本框的控制函數(shù)</p><p>　　function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　fread('string',10);</p><p>　　function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, ha

82、ndles)</p><p>　　ifispc&&isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))</p><p>　　set(hObject,'BackgroundColor','white');

83、</p><p><b>　　end</b></p><p>　　function edit1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function edit1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles) </p><p&

84、gt;　　function edit1_KeyPressFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function popupmenu1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function popupmenu1_DeleteFcn(hObject, eventdata, ha

85、ndles)</p><p>　　function popupmenu1_KeyPressFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　%輸入文本框2的控制函數(shù)</p><p>　　function text2_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)</p><

86、p>　　function text2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function text2_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　%輸入文本框1的控制函數(shù)</p><p>　　function text1_ButtonDownF

87、cn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function text1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function text1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　%碼型選擇文本框的控制函數(shù)&

88、lt;/p><p>　　function pushbutton1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function pushbutton1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function pushbutton1_DeleteFcn

89、(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function pushbutton1_KeyPressFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　%圖像界面的控制函數(shù)</p><p>　　function axes1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, ha

90、ndles)</p><p>　　function axes1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　function axes1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　第3章 人機(jī)交互界面及仿真結(jié)果</p><p>　　

91、在前面內(nèi)容中已經(jīng)完成了各種碼的編碼和譯碼程序的編寫(xiě)，現(xiàn)在需要利用MATLAB的GUIDE模塊設(shè)計(jì)一個(gè)人機(jī)交互界面。在這次設(shè)計(jì)中我采用系統(tǒng)的GUIDE快速創(chuàng)建了一個(gè)包括一個(gè)坐標(biāo)窗口（Axes）,一個(gè)彈出框，一個(gè)單選菜單的界面。其中彈出框的“string”一項(xiàng)中設(shè)置“原圖、AMI編碼、AMI譯碼、HDB3編碼、HDB3譯碼、Manchester編碼、Manchester譯碼、CMI編碼、CMI譯碼”九個(gè)互斥選項(xiàng)，并通過(guò)“switch….ca

92、se”語(yǔ)句進(jìn)行調(diào)用。單選菜單的“string”中一項(xiàng)設(shè)置為“運(yùn)行”，并在界面后臺(tái)Editer中插入相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)（Callback）,在MATLAB GUI中還可以動(dòng)態(tài)調(diào)整整個(gè)界面的外在屬性，如大小、界面顏色等等，值得注意的是我們?cè)谠O(shè)計(jì)界面是首先應(yīng)將程序部分關(guān)閉，等排版完成后再打開(kāi)程序部分，把上面的各個(gè)編譯碼程序插入Editer的總程序中，這樣就完成了一個(gè)簡(jiǎn)單的人機(jī)交互界面。下面各圖均為界面運(yùn)行狀態(tài)圖形。</p><

93、p>　　3.1 其數(shù)字仿真結(jié)果</p><p><b>　　xn = </b></p><p>　　1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0</p&g

94、t;<p><b>　　AMI =</b></p><p>　　-1 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 1 0</p><p><b>　　HD

95、B3 =</b></p><p>　　-1 0 1 -1 0 0 0 -1 0 0 0 1 -1 1 0 0 1 0 0 -1 0</p><p>　　manchester =</p><p>　　C

96、olumns 1 through 23</p><p>　　1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1</p><p>　　Columns 24 through 42&

97、lt;/p><p>　　0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1</p><p><b>　　CMI =</b></p><p>　　Columns 1 through

98、 23</p><p>　　1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0</p><p>　　Columns 24 through 42</p><p

99、>　　0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1</p><p><b>　　decode =</b></p><p>　　1 0 1 1 0

100、0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0</p><p>　　error = 0 </p><p>　　3.2 圖像仿真結(jié)果 </p><p>　　圖3-1 源碼波形圖</p><p>

101、　　圖3-2 AMI碼波形圖</p><p>　　圖3-3 HDB3碼波形圖</p><p>　　圖4-4 Manchester碼波形圖</p><p>　　圖4-5 CMI碼波形圖</p><p>　　圖4-6 解碼波形圖</p><p><b>　　3.3 結(jié)果分析</b></p>

102、<p>　　本次課程設(shè)計(jì)用matlab guide圖形用戶(hù)界面進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如上圖所示。具體仿真過(guò)稱(chēng)如下：</p><p>　?。?）在原碼輸入框輸入要仿真的代碼，通過(guò)edit1_Callbac函數(shù)進(jìn)行參數(shù)傳遞，將值賦給xn；</p><p>　　（2）通過(guò)碼型選擇按鈕選擇要編碼的碼型；</p><p>　?。?）通過(guò)“ok”按鈕調(diào)用pushbut

103、ton1_Callback函數(shù)，然后在圖形輸出框輸出轉(zhuǎn)換碼型的波形圖。</p><p>　　由仿真圖可以看出仿真碼型是一組半占空比的波形圖有正電平和負(fù)電平，波形顯示直觀、靈活方便，加之碼型介紹讓學(xué)生更加感性了解不同碼型的特點(diǎn)，特別是復(fù)雜碼型如HDB3碼、曼徹斯特碼等的波形圖。</p><p>　　第4章 MATLAB軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)</p><p>　　MATLAB

104、是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算 / 仿真工具，其內(nèi)置了很多實(shí)用的現(xiàn)成的函數(shù)，而且我們經(jīng)常也自己定義很m函數(shù)。它集高效的數(shù)值分析、完備的信號(hào)和圖形處理、功能豐富的應(yīng)用工具箱為一體，構(gòu)成了一個(gè)方便快捷，界面友好的用戶(hù)環(huán)境，是一種適應(yīng)多種硬件平臺(tái)的數(shù)學(xué)計(jì)算工具，它的出現(xiàn)給各課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)帶來(lái)了福音。特別是他的集成圖形用戶(hù)界面GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)，包含了窗口菜

105、單、對(duì)話框、按鈕和文本等各種控件的用戶(hù)界面，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)操作，就可以設(shè)計(jì)出具有自己獨(dú)特風(fēng)格的圖形界面，再通過(guò)編寫(xiě)回調(diào)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)GUI 與用戶(hù)之間的交互，為教學(xué)課件的制作提供了極大的方便，GUIDE 程序設(shè)計(jì)分兩步進(jìn)行，一是靜態(tài)圖形界面制作，二是控件回調(diào)函數(shù)編程。</p><p>　　由于它具有優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算能力和卓越的數(shù)字可視化能力,因此在數(shù)學(xué)軟件中脫穎而出.MATLAB產(chǎn)品族支持從概念設(shè)計(jì),算法開(kāi)發(fā),

106、建模仿真到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn),是理想的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境.無(wú)論是進(jìn)行科學(xué)研究還是產(chǎn)品開(kāi)發(fā),MATLAB都是不可缺少的工具。</p><p>　?。?）友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境</p><p>　　MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶(hù)使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶(hù)界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶(hù)瀏覽幫助、工作空間、文

107、件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，MATLAB的用戶(hù)界面也越來(lái)越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢(xún)、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶(hù)的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。 </p><p>　?。?）簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言</

108、p><p>　　Matlab一個(gè)高級(jí)的矩陣/陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶(hù)可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫(xiě)好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運(yùn)行。新版本的MATLAB語(yǔ)言是基于最為流行的C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)

109、言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。 </p><p>　?。?）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力</p><p>　　MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況

110、下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++ 。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問(wèn)題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等

111、。 </p><p>　　（4）出色的圖形處理功能</p><p>　　MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫(huà)和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三

112、維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶(hù)不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶(hù)界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶(hù)也可以得到滿(mǎn)足。 </p><p>　?。?）應(yīng)用廣

113、泛的模塊集合工具箱</p><p>　　MATLAB對(duì)許多專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來(lái)說(shuō)，它們都是由特定領(lǐng)域的專(zhuān)家開(kāi)發(fā)的，用戶(hù)可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫(xiě)代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

114、、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。 </p><p>　?。?）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)</p><p>　　新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自

115、動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于MATLAB運(yùn)行的C和C++代碼。允許用戶(hù)編寫(xiě)可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C++語(yǔ)言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱(chēng)之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類(lèi)學(xué)科專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的