MATLAB语言基础课件

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1、基于基于MATLABMATLAB的通信系统仿真的通信系统仿真1MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础MATLABMATLAB是由美国的是由美国的MathWorksMathWorks公司推出的一公司推出的一种科学计算和工程仿真软件，名称源自种科学计算和工程仿真软件，名称源自Matrix Laboratory(Matrix Laboratory(矩阵实验室矩阵实验室) )。MATLABMATLAB将高性能的科学计算、结果可视化和将高性能的科学计算、结果可视化和编程集中在一个易于操作的环境中，并提供编程集中在一个易于操作的环境中，并提供了大量的内置函数，具有强大

2、的矩阵计算和了大量的内置函数，具有强大的矩阵计算和绘图功能，适用于科学计算、控制系统、信绘图功能，适用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。息处理等领域的分析、仿真和设计工作。2MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础MATLAB & SimulinkMATLAB & Simulink产品大致组成产品大致组成3MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础MATLABMATLAB是整个体系的基座，是语言编程型开是整个体系的基座，是语言编程型开发平台，提供了体系中其它工具所需要的集发平台，提供

3、了体系中其它工具所需要的集成环境。集成了二维和三维图形功能，完成成环境。集成了二维和三维图形功能，完成数值可视化工作，并利用交互式的高级语数值可视化工作，并利用交互式的高级语言言MM语言编写脚本或者函数文件实现算法。语言编写脚本或者函数文件实现算法。MATLAB CompilerMATLAB Compiler是编译工具，自动将是编译工具，自动将M M文件文件转换成转换成C C和和C+C+代码。代码。ToolboxToolbox是各应用领域工具箱。是各应用领域工具箱。4MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础SimulinkSimulink是一个交互式动态系统

4、建模、仿真是一个交互式动态系统建模、仿真和分析工具。利用鼠标拖放的方法建立系统和分析工具。利用鼠标拖放的方法建立系统模型的图形界面，提供了丰富的功能模块，模型的图形界面，提供了丰富的功能模块，几乎可以做到不书写一行代码就完成整个动几乎可以做到不书写一行代码就完成整个动态系统的建模工作。态系统的建模工作。Blockset Blockset 各领域应用模块组。各领域应用模块组。RTW Real-Time Workshop C RTW Real-Time Workshop C 代码产生工具。代码产生工具。5MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础SimulinkS

5、imulink界面界面6MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础Stateflow Stateflow 事件驱动系统仿真工具，是可视化事件驱动系统仿真工具，是可视化设计工具，适合用于描述复杂的开关控制逻辑、设计工具，适合用于描述复杂的开关控制逻辑、状态转移图以及流程图等。状态转移图以及流程图等。Stateflow Coder Stateflow Coder C C代码产生工具。代码产生工具。常用工具箱：常用工具箱： Signal Processing Toolbox Signal Processing Toolbox； Communications Tool

6、box Communications Toolbox； Filter Design Toolbox Filter Design Toolbox； Wavelet Toolbox Wavelet Toolbox； Image Processing Toolbox Image Processing Toolbox7MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础MATLABMATLAB的基本特点的基本特点简单易学：由简单易学：由C C语言开发，流程控制语句与语言开发，流程控制语句与C C语言几乎一致。语言几乎一致。编程简洁，效率高：语言规则与书写习惯相编程简洁，效率高：

7、语言规则与书写习惯相近，省略了指定维数和定义数据类型，在命近，省略了指定维数和定义数据类型，在命令窗口中直接输入数据和算式就可得到结果，令窗口中直接输入数据和算式就可得到结果，无需编译。无需编译。强大而简单的绘图功能强大而简单的绘图功能扩展功能强：含有专业扩展工具箱。扩展功能强：含有专业扩展工具箱。8MATLAB语言基础界面环境界面环境第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础9MATLAB语言基础界面环境界面环境Command Window:Command Window:命令窗口命令窗口Current DirectoryCurrent Directory：当前目录窗口：当前目录

8、窗口WorkspaceWorkspace：工作台窗口：工作台窗口Command HistoryCommand History：命令历史记录窗口：命令历史记录窗口第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础10MATLAB语言基础Command Window:Command Window:命令窗口。是命令窗口。是MATLABMATLAB最重最重要的部分，是人机交互的主要环境，也是和要的部分，是人机交互的主要环境，也是和编译器连接的主要窗口。用户通过在编译器连接的主要窗口。用户通过在“”后输入命令符来执行相关命令。执行完后，后输入命令符来执行相关命令。执行完后， “”仍然存在，表示仍然

9、存在，表示MATLABMATLAB处于准备状态处于准备状态。第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础11MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础12MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础13MATLAB语言基础常用窗口命令如下：常用窗口命令如下：clc:clc:清除清除Command WindowCommand Window里的内容里的内容homehome：光标回到窗口的左上角：光标回到窗口的左上角clfclf：清除当前：清除当前FigureFigure窗口所有非隐藏对象窗口所有非隐藏对象closeclo

10、se：关闭当前：关闭当前FigureFigure窗口窗口close all:close all:关闭所有关闭所有FigureFigure窗口窗口clear:clear:用于删除工作空间的变量用于删除工作空间的变量第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础14MATLAB语言基础Current Current DirectoryDirectory：当前目录窗口。可以：当前目录窗口。可以查看查看MATLABMATLAB文件，并进行复制、移动、查找文件，并进行复制、移动、查找等文件操作。等文件操作。第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础15MATLAB语言基础Work

11、spaceWorkspace：工作台窗口。列出了程序计算：工作台窗口。列出了程序计算过程中产生的变量名称、数学结构、字节数过程中产生的变量名称、数学结构、字节数和类型。选中一个变量，单击右键可根据菜和类型。选中一个变量，单击右键可根据菜单进行相应的操作。单进行相应的操作。第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础16MATLAB语言基础Command HistoryCommand History：命令历史记录窗口。用：命令历史记录窗口。用户可以通过户可以通过Command HistoryCommand History查看曾经输入查看曾经输入的命令，双击后可以再的命令，双击后可以再

12、Command WindowCommand Window中重中重新运行，减小了重新输入的麻烦。新运行，减小了重新输入的麻烦。第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础17MATLAB语言基础MATLABMATLAB基本语法和基本操作基本语法和基本操作变量赋值：变量赋值：MATLABMATLAB内部的所有变量均保存成内部的所有变量均保存成doubledouble的形式，即双精度（的形式，即双精度（6464位二进制）；位二进制）；MATLABMATLAB对大小写敏感，所以命令变量名和函对大小写敏感，所以命令变量名和函数名应注意区分大小写，且最多只能含有数名应注意区分大小写，且最多只能

13、含有6363个字符。这些字符只能用英文字母、数字和个字符。这些字符只能用英文字母、数字和下划线，且第一个字符必须是英文字母，字下划线，且第一个字符必须是英文字母，字符间不能留空格。符间不能留空格。赋值语句的一般形式：变量赋值语句的一般形式：变量= =表达式（或数）表达式（或数）第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础18MATLAB语言基础变量赋值变量赋值例：例： a=1 2 3;4 5 6; 7 8 9 a=1 2 3;4 5 6; 7 8 9a =a = 1 2 3 1 2 3 4 5 6 4 5 6 7 8 9 7 8 9 b=1,2,3 b=1,2,3b =b = 1

14、2 3 1 2 3第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础同 一 行 中 各同 一 行 中 各元 素 之 间 用元 素 之 间 用“ 空 格空 格 ” 或或“，”分开，分开，行 与 行 之 间行 与 行 之 间用用 “ ； ” 或或“ 回 车回 车 ” 分分开。开。19MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础变量赋值变量赋值20MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础变量赋值变量赋值who:who:用于检查现用于检查现存于存于WorkspaceWorkspace的变量。的变量。WhosWhos用用于 检 查

15、 现 存 于于 检 查 现 存 于WorkspaceWorkspace中变中变量的详细资料。量的详细资料。21MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础矩阵运算矩阵运算norm求向量或矩阵的范数求向量或矩阵的范数det求矩阵的行列式求矩阵的行列式inv求方阵的逆矩阵求方阵的逆矩阵size求矩阵的阶数求矩阵的阶数rank求矩阵的秩求矩阵的秩trace求矩阵的迹求矩阵的迹eig求特征值及特征向量求特征值及特征向量矩阵的乘方运算矩阵的乘方运算sqrtm矩阵的开方运算矩阵的开方运算expm矩阵的指数运算矩阵的指数运算logm矩阵的对数运算矩阵的对数运算矩阵运算常用函数

16、矩阵运算常用函数22MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础矩阵运算矩阵运算23MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础矩阵运算矩阵运算24MATLAB语言基础程序控制语句程序控制语句MATLABMATLAB的命令全用小写。的命令全用小写。一行可以输入几个命令，用一行可以输入几个命令，用“；”或或“，”隔开。如用隔开。如用“；”则该函数的执行结果不显则该函数的执行结果不显示（图形函数除外）；如用示（图形函数除外）；如用“，”则该函数则该函数的运行结果要显示。的运行结果要显示。“% %”后面的内容为注释，对后面的内容为注释，

17、对MATLABMATLAB的计算的计算不产生任何影响。不产生任何影响。第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础25MATLAB语言基础l判断判断ifif语句语句（1 1） if if 逻辑表达式逻辑表达式 语句语句 end end（2 2） if if 逻辑表达式逻辑表达式 语句语句1 1 else else 语句语句2 2 end end 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础26MATLAB语言基础l判断判断ifif语句语句（3 3） if if 逻辑表达式逻辑表达式1 1 语句语句1 1 elseif elseif 逻辑表达式逻辑表达式2 2 语句语句2

18、 2 else else 语句语句n n end end第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础27MATLAB语言基础例例第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础28MATLAB语言基础l循环语句循环语句（1 1） forfor循环语句循环语句 for for 循环变量循环变量= =起始值：步长：终止值起始值：步长：终止值 循环体循环体 end end例：第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础29MATLAB语言基础l循环语句循环语句（2 2） whilewhile循环语句循环语句 while while 表达式表达式 循环体循环体 end

19、end例：第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础30MATLAB语言基础l分支分支switch/caseswitch/case语句语句 switch switch 表达式表达式 case case 值值1 1 语句语句1 1 case case 值值2 2 语句语句2 2 otherwise otherwise 语句语句n n end end第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础31MATLAB语言基础l分支分支switch/caseswitch/case语句语句 例：例：第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础32MATLAB语言基础第第1

20、 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础基本绘图方法基本绘图方法plot绘制二维线性图形绘制二维线性图形subplot绘制子图绘制子图figure()创建一个图的窗口创建一个图的窗口legend图的注释图的注释title图的标题图的标题xlabel横轴标注横轴标注ylabel纵轴标注纵轴标注grid图上加网格图上加网格hold保持当前图形保持当前图形clf清除图形以及属性清除图形以及属性mesh三维网线图三维网线图plot3绘制三维线性图形绘制三维线性图形surf三维表面图三维表面图常用绘图类函数常用绘图类函数33MATLAB语言基础l例：二维线性曲线例：二维线性曲线 第第1 1章章

21、 MATLABMATLAB语言基础语言基础34MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础35MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础36MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础37MATLAB语言基础l例：空间曲线的绘制例：空间曲线的绘制 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础38MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础39MATLAB语言基础l例：空间曲面绘制例：空间曲面绘制 第第1 1

22、章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础40MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础41MATLAB语言基础l例：例： 第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础42MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础MATLABMATLAB在通信仿真中的应用在通信仿真中的应用MATLABMATLAB提供了提供了Communications ToolboxCommunications Toolbox工工具箱，提供多个具箱，提供多个MATLABMATLAB函数，用于通信算法函数，用于通信算法的开发、系统分

23、析及设计。的开发、系统分析及设计。包括：包括：信源编码及量化；信源编码及量化；高斯白噪声信道模型；高斯白噪声信道模型；差错控制编码；差错控制编码；调制和解调；调制和解调；43MATLAB语言基础第第1 1章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础l发送和接收滤波器；发送和接收滤波器；l基带和调制信道模型；基带和调制信道模型；l同步，包括模拟和数字锁相环（同步，包括模拟和数字锁相环（PLLPLL）；）；l多址接入，多址接入，CDMACDMA、FDMAFDMA、TDMATDMA；l以大量公认的分析结果比较系统误码率的图形以大量公认的分析结果比较系统误码率的图形用户界面；用户界面；l同于通信信号可视化的图形分析和绘制，包括同于通信信号可视化的图形分析和绘制，包括眼图、星座表等；眼图、星座表等；l信道可视化工具用于进行时变信道的可视化和信道可视化工具用于进行时变信道的可视化和开发。开发。44MATLAB语言基础