本書系統(tǒng)介紹了MATLAB的操作方法及其在通信領(lǐng)域的應用。全書共6章，除MATLAB基礎(chǔ)知識和基本操作以外，書中內(nèi)容還涵蓋了矩陣分析、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理、無線電信號處理與分析等學科和領(lǐng)域的相關(guān)知識。本書注重理論知識與實踐操作相輔相成，書中給出了大量的MATLAB腳本文件及示例，讀者在學習數(shù)學與通信等領(lǐng)域理論知識的同時能夠進一步掌握MATLAB在相關(guān)領(lǐng)域的應用。為方便讀者的自我檢測，除第1章外，本書其他各章最后都給出了習題供讀者練習，以加深讀者對理論知識的理解與感悟，提高讀者的編程能力。
本書適合作為高等院校通信工程、電子工程等專業(yè)的本科生、研究生相關(guān)課程的教材和參考書，也可作為相關(guān)技術(shù)人員、科研人員及MATLAB愛好者的參考資料。
MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能數(shù)值計算和可視化軟件，集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體。MATLAB功能強大、簡單易學、編程效率高，深受廣大科研工作者的歡迎。
本書主要用作通信工程、電子工程等專業(yè)的教材和參考書，在內(nèi)容安排方面有如下特點：
（1） 詳細介紹矩陣分析、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理、無線電信號處理與分析等領(lǐng)域涉及的基本理論、基本性質(zhì)、基礎(chǔ)算法，是一本融合多學科、多領(lǐng)域的綜合性參考書。
（2） 通過大量的MATLAB腳本和實例對相關(guān)領(lǐng)域的概念、性質(zhì)和結(jié)論進行驗證和拓展，并附有詳盡的代碼注釋，實用性和可實現(xiàn)性強，便于讀者熟悉、掌握和熟練使用MATLAB，幫助讀者打下較好的編程基礎(chǔ)。
（3） 內(nèi)容安排由淺入深、循序漸進。首先介紹基本概念和基本操作，在讀者掌握了這些基本概念和基本操作的基礎(chǔ)上，再深入講解矩陣分析、信號與系統(tǒng)、通信原理等領(lǐng)域的知識，最后詳細講述無線電信號處理理論與仿真應用，內(nèi)容銜接流暢，層層深入。
（4） 內(nèi)容緊緊跟隨科學前沿，把握熱門研究方向，深入介紹陣列信號處理領(lǐng)域中的信源測向、信源分離和波束成形方法，無線通信領(lǐng)域中的頻譜感知方法，以及5G通信領(lǐng)域中的毫米波大規(guī)模MIMO混合預編碼方法等多種常用方法。本書不僅可作為初學者的入門教材，也可作為相關(guān)技術(shù)人員和科研人員的參考資料。
本書共6章。第1章為緒論，作為本書開篇，概述MATLAB起源、特點、基礎(chǔ)入門及無線通信系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念；第2章為MATLAB基礎(chǔ)，簡要介紹MATLAB的操作方式、常用命令和函數(shù)及圖形繪制；第3章為矩陣運算及MATLAB實現(xiàn)，詳細說明常用矩陣運算和特殊矩陣的定義、性質(zhì)以及它們在MATLAB中的實現(xiàn)方法；第4章為無線電信號仿真基礎(chǔ)，主要介紹信號的時、頻域分析；第5章為無線電通信系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)，主要闡述模擬調(diào)制解調(diào)和數(shù)字調(diào)制解調(diào)理論及MATLAB實現(xiàn)；第6章為無線電信號處理與仿真應用，詳細介紹無線電信號處理領(lǐng)域中的多種常用算法原理并給出MATLAB腳本。在這些章節(jié)中，理論闡述與仿真實現(xiàn)相輔相成，可加深讀者對理論知識的理解，提高讀者的編程能力。
本書第2、6章由劉福來編寫，第1、3章由劉華菁編寫， 第4、5章由杜瑞燕編寫，劉福來、杜瑞燕負責全書的統(tǒng)稿工作。碩士研究生李天桂、張麗杰、陳曉丹、秦東寶參與了書稿校對等工作。
由于編者水平有限，書中可能還存在疏漏和不妥之處，懇請讀者指正。
作為東北大學秦皇島分校校級立項教材，本書得到了東北大學秦皇島分校教材建設(shè)基金資助項目的經(jīng)費支持。同時，在西安電子科技大學出版社及本書策劃編輯劉小莉的支持推動下，本書得以順利出版，作者對他們的支持和幫助表示衷心的感謝。
第1章 緒論 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.1.1 MATLAB的起源 1
1.1.2 MATLAB的特點 1
1.2 MATLAB基礎(chǔ)入門 2
1.2.1 MATLAB操作界面簡介 2
1.2.2 MATLAB的幫助系統(tǒng) 4
1.3 通信系統(tǒng)仿真 6
1.3.1 通信仿真的概念 6
1.3.2 通信仿真的基本方法 6
本章小結(jié) 8
第2章 MATLAB基礎(chǔ) 9
2.1 MATLAB基本語法與運算 9
2.1.1 變量與賦值 9
2.1.2 程序控制語句 10
2.1.3 矩陣運算 13
2.1.4 函數(shù)編寫 20
2.2 MATLAB簡單信號表示 20
2.2.1 信號的產(chǎn)生與表示 20
2.2.2 常用的信號運算 22
2.3 MATLAB基礎(chǔ)繪圖 24
2.3.1 二維圖形的繪制 24
2.3.2 三維圖形的繪制 34
2.4 無線電信號處理中的重要函數(shù) 35
本章小結(jié) 43
習題 43
第3章 矩陣運算及MATLAB實現(xiàn) 44
3.1 矩陣基本運算 44
3.2 特殊矩陣 49
3.3 矩陣的逆與廣義逆 52
3.3.1 矩陣的逆 52
3.3.2 矩陣的廣義逆 53
3.4 矩陣特征值分解 53
3.5 矩陣奇異值分解 55
3.6 其他常見的矩陣分解 56
本章小結(jié) 60
習題 60
第4章 無線電信號仿真基礎(chǔ) 62
4.1 信號的分類 62
4.2 MATLAB信號處理工具箱 63
4.2.1 常用信號的MATLAB表示 63
4.2.2 工具箱中的信號產(chǎn)生函數(shù) 65
4.3 信號的時域分析與MATLAB應用 69
4.3.1 信號相加、相乘 69
4.3.2 信號時移 70
4.3.3 信號翻褶 71
4.3.4 信號卷積 72
4.4 信號的頻域分析與MATLAB應用 73
4.4.1 周期信號的傅里葉級數(shù) 73
4.4.2 傅里葉變換與傅里葉反變換 75
4.5 希爾伯特變換與解析信號 77
4.5.1 希爾伯特變換及其性質(zhì) 77
4.5.2 解析信號及等效基帶信號 78
4.6 能量譜密度和功率譜密度 82
4.6.1 信號的能量、功率及自相關(guān) 82
4.6.2 能量信號的能量譜密度 82
4.6.3 功率信號的功率譜密度 83
本章小結(jié) 87
習題 87
第5章 無線電通信系統(tǒng)仿真基礎(chǔ) 88
5.1 基帶信號和調(diào)制信號 88
5.1.1 基帶信號 88
5.1.2 調(diào)制目的 88
5.1.3 基帶信號和解析信號的關(guān)系 88
5.2 隨機過程 89
5.2.1 隨機信號與隨機過程 89
5.2.2 平穩(wěn)隨機過程 90
5.3 模擬調(diào)制系統(tǒng)的MATLAB仿真 93
5.3.1 幅度調(diào)制 93
5.3.2 角度調(diào)制 103
5.4 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的MATLAB仿真 107
5.4.1 數(shù)字基帶傳輸 108
5.4.2 數(shù)字頻帶傳輸 116
本章小結(jié) 119
習題 119
第6章 無線電信號處理與仿真應用 121
6.1 陣列信號處理概述 121
6.1.1 研究背景 121
6.1.2 發(fā)展史及研究現(xiàn)狀 121
6.2 陣列系統(tǒng)模型 122
6.2.1 陣列流形 122
6.2.2 統(tǒng)計模型 124
6.2.3 天線陣列 125
6.3 無線電信號測向算法與仿真 128
6.3.1 MUSIC算法原理 128
6.3.2 MUSIC算法仿真實現(xiàn) 130
6.3.3 ESPRIT算法原理 135
6.3.4 ESPRIT算法仿真實現(xiàn) 136
6.4 信源分離算法與仿真 138
6.4.1 盲信號 138
6.4.2 FastICA快速定點算法原理 138
6.4.3 FastICA快速定點算法仿真實現(xiàn) 140
6.5 波束成形算法與仿真 144
6.5.1 波束成形原理 144
6.5.2 MVDR算法原理 145
6.5.3 MVDR算法仿真實現(xiàn) 147
6.6 認知無線電頻譜感知算法與仿真 149
6.6.1 頻譜感知理論 149
6.6.2 SMME算法原理 150
6.6.3 SMME算法仿真實現(xiàn) 155
6.7 混合預編碼算法與仿真 160
6.7.1 混合預編碼系統(tǒng)模型 160
6.7.2 基于OMP的稀疏混合預編碼算法原理 162
6.7.3 基于OMP的稀疏混合預編碼算法仿真實現(xiàn) 162
本章小結(jié) 166
習題 166
參考文獻 167
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