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基础知识篇 3

第1章　概述 3

1.1　仿真的意义 3

1.1.1　数理基础与专业知识的学习 3

1.1.2　科学研究、产品研发与仿真实验 3

1.2　电子通信系统的建模与仿真 4

1.2.1　通信与电子系统仿真的概念 4

1.2.2　计算机仿真的步骤 5

1.3　本书提纲 7

第2章 MATLAB简介 8

2.1　MATLAB概述 8

2.1.1 MATLAB的特点 8

2.1.2 MATLAB快速入门 9

2.1.3 MATLAB程序设计 13

2.2 MATLAB的帮助文件 18

2.2.1　常用帮助命令 18

2.2.2　其他帮助命令 22

2.3　MATLAB 7.0的新增功能 23

第3章 MATLAB的矩阵和数组运算 27

3.1　矩阵函数和矩阵运算 27

3.1.1　矩阵的创建 27

3.1.2　矩阵的保存和提取 34

3.1.3　矩阵元素的标识 34

3.1.4　基本矩阵函数和矩阵分解函数 37

3.1.5　矩阵的加、减、乘、除和乘方运算 40

3.1.6　矩阵函数 42

3.2　数组函数和数组运算 44

3.2.1　数组和矩阵的区别 44

3.2.2　数组的加、减、乘、除和乘方运算 45

3.2.3　数组函数 47

3.3　数据的输出 49

3.3.1　输出格式 49

3.3.2　特殊变量和常数 51

小结 53

习题 53

第4章　计算结果可视化 55

4.1 MATLAB的图形窗口 55

4.1.1　创建与控制图形输出窗口 55

4.1.2　图形窗口的操作 56

4.2　二维平面图形与坐标系 56

4.2.1　几个基本的绘图命令 56

4.2.2　线型和颜色 62

4.2.3　二维数值函数曲线的专用命令fplot 64

4.2.4　二维符号函数曲线的专用命令ezplot 66

4.2.5　图形窗口的分割 66

4.2.6　坐标系的调整 68

4.3　三维绘图 69

4.3.1　基本的三维绘图命令 69

4.3.2　线和面的填色 70

4.3.3　三维曲面绘图命令 71

4.3.4　基本三维绘图命令的几个改进命令 74

4.3.5　等高线图形的绘制、标注和填充 76

4.3.6　三维视图可视效果的控制 79

4.3.7　三维图形的照明和材质处理 84

4.3.8　柱面和球面的三维表达 86

4.4　特殊图形 88

4.4.1　面积图命令area 88

4.4.2　直方图命令bar 89

4.4.3　饼图命令pie 91

4.4.4　柱形图命令hist 92

4.4.5　火柴杆图命令ster 93

4.4.6　阶梯图命令stairs 95

4.4.7　误差棒图命令errorbar 95

4.5　坐标轴的控制和图形标注 96

4.5.1　坐标轴控制函数axis 96

4.5.2　图形坐标 97

小结 102

习题 102

第5章 MATLAB程序设计基本知识 103

5.1　MATLAB的变量与表达式 103

5.1.1　MATLAB的变量与类型 103

5.1.2　MATLAB基本表达式 104

5.2　字符串数组、单元数组和结构数组 105

5.2.1　MATLAB的数据结构 105

5.2.2　MATLAB字符串数组 106

5.2.3　MATLAB单元数组 109

5.2.4　MATLAB结构数组 111

5.3　MATLAB的运算符和操作符 113

5.3.1　运算符 113

5.3.2　操作符 113

5.4　关系运算与逻辑运算 114

5.4.1　关系运算 114

5.4.2　逻辑运算 115

5.4.3　关系与逻辑函数 117

5.5　MATLAB程序结构 122

5.5.1　顺序结构 122

5.5.2　循环结构 122

5.5.3　分支结构 124

5.6　程序流控制语句 127

小结 129

习题 129

第6章　MATLAB在工程教学中的应用 131

6.1　解线性方程组 131

6.1.1　矩阵的分解 131

6.1.2　线性方程组的求解 138

6.1.3　恰定方程组 138

6.1.4　超定方程组 140

6.1.5　欠定方程组 141

6.1.6　方程组的非负最小二乘解 141

6.1.7　方程解的精度 142

6.1.8　用函数零点求方程的解 144

6.1.9　符号方程及方程组的求解 149

6.1.10　矩阵的特征值和特征向量 151

6.1.11　矩阵的对角化和其他矩阵函数 154

6.2　多项式运算 157

6.2.1　多项式的表示和创建 157

6.2.2　多项式的基本运算 159

6.2.3　因式分解和展开 163

6.2.4　多项式的简化 165

6.2.5　多项式的提取和替换 167

6.3　曲线拟合 169

6.3.1　多项式拟合 169

6.3.2　非线性最小二乘估计 171

6.4　插值和样条 172

6.4.1　一维插值 173

6.4.2　二维函数插值 174

6.4.3　样条函数插值 175

6.5　数值积分和微分 178

6.5.1　一维数值积分 178

6.5.2　多重数值积分 180

6.5.3　数值微分 180

6.6　数据分析函数和傅立叶变换 182

6.6.1　数据分析函数的基础运算和有限差分 183

6.6.2　傅立叶变换和傅立叶逆变换 186

小结 190

习题 190

仿真应用篇 195

第7章　仿真的作用 195

7.1　复杂性示例 196

7.1.1　易于解析处理的系统 196

7.1.2　需繁琐解析处理的系统 197

7.1.3　难以解析处理的系统 199

7.2　仿真的多学科特点 199

7.3　模型 201

7.4　确定性与随机性仿真 203

7.4.1　一个确定性仿真的实例 204

7.4.2　一个随机性仿真的实例 205

7.5　仿真的作用 206

7.5.1　链路预算与系统级标校过程 207

7.5.2　关键元件的实现与测试 208

7.5.3　完成硬件原型与验证仿真模型 208

7.5.4　生命终结预测 208

7.6　仿真软件包 209

7.7　告诫 211

第8章　仿真方法论 212

8.1　概述 212

8.2　方法论的各方面 213

8.2.1　将问题映射到仿真模型 214

8.2.2　单个模块的建模 218

8.2.3　随机过程建模与仿真 222

8.3　性能估计 223

小结 225

第9章　仿真实例 226

9.1　冲激响应设计实例 226

9.1.1　升余弦脉冲实例 226

9.1.2　平方根升余弦脉冲实例 228

9.1.3　FIR滤波器仿真模型的实现 229

9.2　蜂窝无线通信系统的仿真实例 236

9.2.1　概述 236

9.2.2　蜂窝无线系统级描述 237

9.2.3　蜂窝通信系统的建模 239

9.2.4　仿真方法论 250

9.2.5　仿真结果的处理 259

9.3　码分多址（CDMA）系统仿真实例 261

9.3.1　系统 262

9.3.2　仿真程序 265

9.3.3　实例仿真 272

9.3.4　马尔可夫模型的开发 274

9.4　线性预测谱估计仿真实例 279

9.4.1　线性预测谱估计的基本原理 279

9.4.2　AR模型谱估计原理 280

9.4.3　AR模型的Yule-Walker方程 282

9.4.4　Levinson-Durbin算法 283

9.4.5　AR模型的参数提取方法 286

9.4.6　AR模型谱估计阶次的确定 288

9.4.7　AR模型谱估计的稳定性 291

9.4.8　设计思路及算法流程 291

9.4.9 AR模型谱估计的仿真结果及分析 296

9.5 智能天线系统中天线阵的波达方向估计算法的仿真实例 301

9.5.1 DOA估计的阵列信号数学模型 302

9.5.2　DOA估计的传统方法 304

9.5.3　MUSIC算法 316

9.5.4　求根MUSIC算法 332

9.5.5　改进MUSIC算法 338

参考文献 349