Matlab và ứng dụng trong viễn thông – TS. Phạm Hồng Liên

pdf

355

6 MB

4

20

4.2 (
15 lượt)

3556 MB

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 355 trang, để tải xuống xem vừa đủ hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

TS. PHẠM HỒNG LIÊN
ĐẶNG NGỌC KHOA – TRẦN THANH PHƯƠNG

MATLAB VÀ
ỨNG DỤNG TRONG
VIỄN THÔNG

Tháng 11/2005

LÔØI NOÙI ÑAÀU

ii

MỤC LỤC
LÔØI NOÙI ÑAÀU ……………………………………………………………………………………………. i
MỤC LỤC ………………………………………………………………………………………………..iii
1. MÔÛ ÑAÀU …………………………………………………………………………………………….. 3
1.1.

NHAÄP MOÄT DOØNG LEÄNH……………………………………………………………………………. 3

1.2.

COÂNG CUÏ GIUÙP ÑÔÕ…………………………………………………………………………………….. 5

1.3.

DÖØNG MOÄT LEÄNH HAY CHÖÔNG TRÌNH…………………………………………………. 6

1.4.

ÑÖÔØNG DAÃN ………………………………………………………………………………………………… 6

1.5.

KHOÂNG GIAN LAØM VIEÄC (WORKSPACE) ………………………………………………… 6

1.6.

SAVE VAØ LOAD DÖÕ LIEÄU……………………………………………………………………………. 7

2. CÔ BAÛN VEÀ CUÙ PHAÙP VAØ BIEÁN …………………………………………………………… 9
2.1.

MATLAB NHÖ LAØ MOÄT COÂNG CUÏ TÍNH TOAÙN ……………………………………….. 9

2.2.

PHEÙP GAÙN VAØ BIEÁN …………………………………………………………………………………. 10

3. PHEÙP TOAÙN VÔÙI VECTOR VAØ MA TRAÄN ……………………………………………. 14
3.1.

VECTOR ……………………………………………………………………………………………………… 14

3.1.1. DAÁU ‘:’ VAØ PHAÀN TRÍCH RA TÖØ VECTOR ……………………………………….. 15
3.1.2. VECTOR COÄT VAØ PHEÙP CHUYEÅN VÒ……………………………………………….. 16
3.1.3. NHAÂN, CHIA VAØ SOÁ MUÕ CUÛA VECTÔ………………………………………………. 17
3.2.

MA TRAÄN ……………………………………………………………………………………………………. 19

3.2.1. NHÖÕNG MA TRAÄN ÑAËC BIEÄT ……………………………………………………………. 21
3.2.2. XAÂY DÖÏNG MA TRAÄN VAØ TRÍCH RA MOÄT MA TRAÄN CON TÖØ MOÄT
MA TRAÄN LÔÙN HÔN ………………………………………………………………………………………… 23
3.2.3. TÍNH TOAÙN VÔÙI MA TRAÄN …………………………………………………………………. 27
4. ÑOÀ THÒ 2D VAØ 3D ……………………………………………………………………………… 32
4.1.

NHÖÕNG ÑOÀ THÒ ÑÔN GIAÛN ………………………………………………………………………. 32

4.2.

MOÄT SOÁ HAØM ÑÖÔÏC SÖÛ DUÏNG TRONG VEÕ ÑOÀ THÒ …………………………….. 34

4.3.

CAÙC THUOÄC TÍNH KHAÙC CUÛA ÑÖÔØNG CONG 2D………………………………… 37

4.4.

IN AÁN …………………………………………………………………………………………………………… 38

4.5.

ÑOÀ THÒ 3D…………………………………………………………………………………………………… 39
iii

4.6.

BEÀ MAËT ÑOÀ THÒ ………………………………………………………………………………………….40

4.7.

HÌNH ÑOÄNG …………………………………………………………………………………………………46

5. BIEÅU THÖÙC REÕ NHAÙNH …………………………………………………………………….. 49
5.1.

CAÙC TOAÙN TÖÛ LOGIC VAØ BIEÅU THÖÙC QUAN HEÄ …………………………………..49

5.2.

BIEÅU THÖÙC ÑIEÀU KIEÄN ……………………………………………………………………………..53

5.3.

VOØNG LAËP …………………………………………………………………………………………………..56

6. TAÄP LEÄNH VAØ HAØM …………………………………………………………………………… 60
6.1.

TAÄP LEÄNH M-FILE………………………………………………………………………………………60

6.2.

HAØM M-FILE ………………………………………………………………………………………………..61

6.2.1. NHÖÕNG BIEÁN ÑAËC BIEÄT TRONG HAØM ……………………………………………..63
6.2.2. BIEÁN TOAØN CUÏC VAØ BIEÁN CUÏC BOÄ…………………………………………………..64
6.2.3. CAÙCH GOÏI HAØM GIAÙN TIEÁP ……………………………………………………………….65
6.3.

TAÄP TIN VAØ HAØM ………………………………………………………………………………………..66

7. VAÊN BAÛN ………………………………………………………………………………………….. 69
7.1.

CHUOÃI KYÙ TÖÏ………………………………………………………………………………………………69

7.2.

XUAÁT VAØ NHAÄP VAÊN BAÛN ………………………………………………………………………..71

8. GIAO DIEÄN NGÖÔØI SÖÛ DUÏNG (GUI) ……………………………………………………. 77
8.1.

CAÙCH LAØM VIEÄC CUÛA MOÄT GUI ………………………………………………………………77

8.2.

TAÏO VAØ HIEÅN THÒ MOÄT GUI ………………………………………………………………………79

8.3.

THUOÄC TÍNH CUÛA CAÙC ÑOÁI TÖÔÏNG ……………………………………………………….85

8.4.

CAÙC THAØNH PHAÀN TAÏO NEÂN GUI……………………………………………………………86

8.4.1. Text Fields ……………………………………………………………………………………………..87
8.4.2. Edit Boxes ……………………………………………………………………………………………..87
8.4.3. Frames …………………………………………………………………………………………………..88
8.4.4. Pushbuttons …………………………………………………………………………………………..89
8.4.5. Toggle Buttons ………………………………………………………………………………………89
8.4.6. Checkboxes vaø Radio Buttons ……………………………………………………………..90
8.4.7. Popup Menus…………………………………………………………………………………………91
8.4.8. List Boxes ………………………………………………………………………………………………93
8.4.9. Sliders…………………………………………………………………………………………………….95
9. TÍN HIEÄU VAØ HEÄ THOÁNG …………………………………………………………………… 91
iv

9.1.

BIEÅU DIEÃN MOÄT TÍN HIEÄU TRONG MATLAB…………………………………………. 91

9.2.

TAÏO TÍN HIEÄU: VECTOR THÔØI GIAN ………………………………………………………. 91

9.3.

LAØM VIEÄC VÔÙI CAÙC FILE DÖÕ LIEÄU …………………………………………………………. 94

9.4.

PHAÂN TÍCH VAØ THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ LOÏC ……………………………………………….. 94

9.5.

CAÙC HAØM KHAÙC ÑEÅ THÖÏC HIEÄN LOÏC …………………………………………………… 97

9.5.1. THÖÏC HIEÄN BAÊNG LOÏC ÑA TOÁC ÑOÄ (MULTIRATE FILTER BANK) 97
9.5.2. KHÖÛ MEÙO PHA CHO BOÄ LOÏC IIR………………………………………………………. 98
9.5.3. THÖÏC HIEÄN BOÄ LOÏC TRONG MIEÀN TAÀN SOÁ…………………………………… 99
9.6.

ÑAÙP ÖÙNG XUNG ………………………………………………………………………………………. 100

9.7.

ÑAÙP ÖÙNG TAÀN SOÁ …………………………………………………………………………………… 100

9.7.1. TRONG MIEÀN SOÁ ………………………………………………………………………………. 100
9.7.2. TRONG MIEÀN ANALOG…………………………………………………………………….. 101
9.7.3. ÑAÙP ÖÙNG BIEÂN ÑOÄ VAØ ÑAÙP ÖÙNG PHA …………………………………………. 101
9.7.4. THÔØI GIAN TREÃ…………………………………………………………………………………. 102
9.8.

GIAÛN ÑOÀ CÖÏC – ZERO ……………………………………………………………………………. 103

9.9.

CAÙC MOÂ HÌNH HEÄ THOÁNG TUYEÁN TÍNH ……………………………………………… 104

9.9.1. CAÙC MOÂ HÌNH HEÄ THOÁNG RÔØI RAÏC THEO THÔØI GIAN………………. 104
9.9.2. CAÙC MOÂ HÌNH HEÄ THOÁNG LIEÂN TUÏC THEO THÔØI GIAN …………….. 108
9.9.3. CAÙC PHEÙP BIEÁN ÑOÅI HEÄ THOÁNG TUYEÁN TÍNH …………………………… 108
9.10. BIEÁN ÑOÅI FOURIER RÔØI RAÏC ………………………………………………………………… 109
10. THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ LOÏC ………………………………………………………………….. 117
10.1. CAÙC CHÆ TIEÂU THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC ………………………………………………………… 117
10.2. THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC IIR …………………………………………………………………………….. 118
10.2.1. THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ LOÏC IIR COÅ ÑIEÅN DÖÏA TREÂN CAÙC NGUYEÂN
MAÃU ANALOG ………………………………………………………………………………………………… 119
10.2.2. THIEÁT KEÁ TRÖÏC TIEÁP CAÙC BOÄ LOÏC IIR TRONG MIEÀN SOÁ…………. 126
10.2.3. THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC BUTTERWORTH TOÅNG QUAÙT ……………………….. 127
10.2.4. PHÖÔNG PHAÙP MOÂ HÌNH THOÂNG SOÁ …………………………………………… 128
10.3. THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC FIR……………………………………………………………………………. 129
10.3.1. CAÙC BOÄ LOÏC COÙ PHA TUYEÁN TÍNH ………………………………………………. 129
10.3.2. PHÖÔNG PHAÙP CÖÛA SOÅ (WINDOWING)……………………………………….. 130

v

10.3.3. THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC FIR NHIEÀU DAÛI TAÀN VÔÙI CAÙC DAÛI CHUYEÅN
TIEÁP 133
10.3.4. THIEÂÁT KEÁ BOÄ LOÏC FIR VÔÙI GIAÛI THUAÄT BÌNH PHÖÔNG CÖÏC TIEÅU
COÙ GIÔÙI HAÏN (CLS – CONSTRAINED LEAST SQUARE) …………………………..136
10.3.5. THIEÁT KEÁ BOÄ LOÏC FIR COÙ ÑAÙP ÖÙNG TAÀN SOÁ TUØY CHOÏN ………….139
10.4. THÖÏC HIEÄN BOÄ LOÏC ………………………………………………………………………………..141
11. CÔ BAÛN VEÀ XÖÛ LYÙ AÛNH SOÁ …………………………………………………………….. 147
11.1. BIEÅU DIEÃN AÛNH VAØ XUAÁT NHAÄP AÛNH…………………………………………………..147
11.1.1. CAÙC KIEÅU HÌNH AÛNH TRONG MATLAB ………………………………………….147
11.1.2. ÑOÏC VAØ GHI CAÙC DÖÕ LIEÄU AÛNH ……………………………………………………..150
11.1.3. CHUYEÅN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC KIEÅU DÖÕ LIEÄU …………………………………………151
11.1.4. CAÙC PHEÙP TOAÙN SOÁ HOÏC CÔ BAÛN ÑOÁI VÔÙI DÖÕ LIEÄU AÛNH ……….152
11.1.5. CAÙC HAØM HIEÅN THÒ HÌNH AÛNH TRONG MATLAB …………………………155
11.2. CAÙC PHEÙP BIEÁN ÑOÅI HÌNH HOÏC ……………………………………………………………156
11.2.1. PHEÙP NOÄI SUY AÛNH ………………………………………………………………………….156
11.2.2. THAY ÑOÅI KÍCH THÖÔÙC AÛNH …………………………………………………………..156
11.2.3. PHEÙP QUAY AÛNH……………………………………………………………………………….157
11.2.4. TRÍCH XUAÁT AÛNH ………………………………………………………………………………158
11.2.5. THÖÏC HIEÄN PHEÙP BIEÁN ÑOÅI HÌNH HOÏC TOÅNG QUAÙT …………………158
11.3. CAÙC PHEÙP BIEÁN ÑOÅI AÛNH ………………………………………………………………………160
11.3.1. BIEÁN ÑOÅI FOURIER ……………………………………………………………………………160
11.3.2. BIEÁN ÑOÅI COSINE RÔØI RAÏC ……………………………………………………………..163
11.3.3. BIEÁN ÑOÅI RADON……………………………………………………………………………….165
11.3.4. PHEÙP BIEÁN ÑOÅI FAN-BEAM ……………………………………………………………..168
12. NAÂNG CAO CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH ……………………………………………………….. 176
12.1. PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN ÑOÅI MÖÙC XAÙM …………………………………………………….176
12.2. CAÂN BAÈNG HISTOGRAM …………………………………………………………………………180
12.2.1. TAÏO VAØ VEÕ BIEÅU ÑOÀ HISTOGRAM………………………………………………….180
12.2.2. CAÂN BAÈNG HISTOGRAM…………………………………………………………………..181
12.3. LOÏC AÛNH……………………………………………………………………………………………………186
12.3.1. LOÏC TUYEÁN TÍNH ………………………………………………………………………………187
12.3.2. LOÏC PHI TUYEÁN …………………………………………………………………………………191
vi

12.3.3. LOÏC THÍCH NGHI………………………………………………………………………………. 194
13. NEÙN AÛNH SOÁ ………………………………………………………………………………….. 199
13.1. PHÖÔNG PHAÙP MAÕ HOAÙ XÖÛ LYÙ KHOÁI BTC (BLOCK TRUNCATING
CODING) ……………………………………………………………………………………………………………… 199
13.2. NEÙN TOÅN HAO DÖÏA VAØO DCT ………………………………………………………………. 201
13.3. NEÙN AÛNH BAÈNG GIAÛI THUAÄT PHAÂN TÍCH TRÒ RIEÂNG (SVD)……………. 205
13.3.1. GIÔÙI THIEÄU PHÖÔNG PHAÙP SVD …………………………………………………… 205
13.3.2. ÖÙNG DUÏNG SVD ÑEÅ NEÙN AÛNH SOÁ ………………………………………………… 206
14. MAÕ HOÙA NGUOÀN …………………………………………………………………………….. 203
14.1. TAÏO MOÄT NGUOÀN TÍN HIEÄU …………………………………………………………………… 203
14.2. LÖÔÏNG TÖÛ HOÙA TÍN HIEÄU ……………………………………………………………………… 206
14.3. TOÁI ÖU HOÙA CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA QUAÙ TRÌNH LÖÔÏNG TÖÛ …………….. 208
14.4. ÑIEÀU CHEÁ MAÕ XUNG VI SAI DPCM (DIFFERENTIAL PULSE CODE
MODULATION) ……………………………………………………………………………………………………. 209
14.5. TOÁI ÖU HOAÙ CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA QUAÙ TRÌNH MAÕ HOÙA DPCM ……… 210
14.6. NEÙN VAØ GIAÕN TÍN HIEÄU………………………………………………………………………….. 211
14.7. MAÕ HOÙA HUFFMAN …………………………………………………………………………………. 213
14.8. MAÕ HOÙA SOÁ HOÏC (ARITHMETIC CODING)…………………………………………… 215
15. TRUYEÀN DAÃN BASEBAND VAØ PASSBAND ………………………………………. 219
15.1. ÑIEÀU CHEÁ TÖÔNG TÖÏ …………………………………………………………………………….. 219
15.2. ÑIEÀU CHEÁ SOÁ …………………………………………………………………………………………… 221
16. KEÂNH TRUYEÀN VAØ ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG KEÂNH TRUYEÀN …………… 231
16.1. KEÂNH TRUYEÀN AWGN (ADDITIVE WHITE GAUSSIAN NOISE) …………. 231
16.2. KEÂNH TRUYEÀN FADING…………………………………………………………………………. 235
16.3. KEÂNH TRUYEÀN ÑAÛO BIT NHÒ PHAÂN …………………………………………………….. 239
16.4. ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG THOÂNG QUA MOÂ PHOÛNG (PHÖÔNG PHAÙP
MONTE CARLO) …………………………………………………………………………………………………. 240
16.5. TÍNH XAÙC SUAÁT LOÃI TREÂN LYÙ THUYEÁT………………………………………………. 243
16.6. MOÄT SOÁ COÂNG CUÏ HOÃ TRÔÏ ÑEÅ VEÕ ÑOÀ THÒ BER ……………………………….. 245
16.7. GIAÛN ÑOÀ MAÉT (EYE DIAGRAM) …………………………………………………………….. 247
16.8. ÑOÀ THÒ PHAÂN BOÁ (SCATTER PLOT) …………………………………………………….. 249

vii

16.9. ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG DUØNG KYÕ THUAÄT SEMIANALYTIC (BAÙN
PHAÂN TÍCH) …………………………………………………………………………………………………………250
17. MAÕ HOÙA KEÂNH TRUYEÀN …………………………………………………………………. 256
17.1. MAÕ KHOÁI …………………………………………………………………………………………………….256
17.1.1. BIEÅU DIEÃN MOÄT PHAÀN TÖÛ TRONG TRÖÔØNG GALOIS………………….257
17.1.2. MAÕ REED-SOLOMON…………………………………………………………………………258
17.1.3. MAÕ BCH ……………………………………………………………………………………………….262
17.1.4. MAÕ KHOÁI TUYEÁN TÍNH ………………………………………………………………………264
17.2. MAÕ CHAÄP …………………………………………………………………………………………………..269
17.2.1. DAÏNG ÑA THÖÙC CUÛA BOÄ MAÕ HOAÙ CHAÄP ………………………………………270
17.2.2. DAÏNG CAÁU TRUÙC TRELLIS CUÛA BOÄ MAÕ HOÙA CHAÄP …………………..271
17.2.3. MAÕ HOÙA VAØ GIAÛI MAÕ MAÕ CHAÄP……………………………………………………….273
18. CAÙC BOÄ CAÂN BAÈNG ……………………………………………………………………….. 281
18.1. CAÙC BOÄ CAÂN BAÈNG THÍCH NGHI ………………………………………………………….281
18.1.1. BOÄ CAÂN BAÈNG KHOAÛNG CAÙCH KYÙ HIEÄU ………………………………………281
18.1.2. BOÄ CAÂN BAÈNG ÑÒNH KHOAÛNG TYÛ LEÄ …………………………………………….282
18.1.3. BOÄ CAÂN BAÈNG HOÀI TIEÁP QUYEÁT ÑÒNH ………………………………………….283
18.2. CAÙC GIAÛI THUAÄT CAÂN BAÈNG THÍCH NGHI…………………………………………..284
18.2.1. GIAÛI THUAÄT BÌNH PHÖÔNG TRUNG BÌNH CÖÏC TIEÅU (LMS –
LEAST MEAN SQUARE)…………………………………………………………………………………284
18.2.2. GIAÛI THUAÄT LMS COÙ DAÁU (SIGN LMS) …………………………………………..285
18.2.3. GIAÛI THUAÄT LMS CHUAÅN HOÙA (NORMALIZED LMS)……………………285
18.2.4. GIAÛI THUAÄT LMS COÙ BÖÔÙC NHAÛY THAY ÑOÅI (VARIABLE-STEPSIZE LMS) ………………………………………………………………………………………………………..285
18.2.5. GIAÛI THUAÄT BÌNH PHÖÔNG CÖÏC TIEÅU HOÀI QUY (RLS –
RECURSIVE LEAST SQUARE) ……………………………………………………………………..285
18.2.6. GIAÛI THUAÄT MODULUS HAÈNG SOÁ (CONSTANT MODULUS
ALGORITHM) …………………………………………………………………………………………………..286
18.3. SÖÛ DUÏNG CAÙC BOÄ CAÂN BAÈNG THÍCH NGHI TRONG MATLAB …………286
18.3.1. XAÙC ÑÒNH GIAÛI THUAÄT THÍCH NGHI ………………………………………………286
18.3.2. XAÂY DÖÏNG ÑOÁI TÖÔÏNG MOÂ TAÛ BOÄ CAÂN BAÈNG THÍCH NGHI …….288
18.3.3. TRUY XUAÁT VAØ HIEÄU CHÆNH CAÙC ÑAËC TÍNH CUÛA BOÄ CAÂN BAÈNG
THÍCH NGHI …………………………………………………………………………………………………….289
viii

18.3.4. SÖÛ DUÏNG BOÄ CAÂN BAÈNG THÍCH NGHI …………………………………………. 289
18.4. CAÙC BOÄ CAÂN BAÈNG MLSE ……………………………………………………………………. 295
PHUÏ LUÏC …………………………………………………………………………………………….. 303
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO …………………………………………………………………………. 324

ix

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay