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課程簡介
• 課程成果
完成本課程后，學生應該能夠解決通信工程領域目前懸而未決的許多研究問題，因為他/她至少應該獲得以下技能：
• 映射和操作通信工程文獻中經常出現的複雜數學表達式
• 能夠使用 MATLAB 提供的程式設計功能來重現其他論文的模擬結果或至少接近這些結果。
• 創建自我提出的想法的類比模型。
• 有效地利用獲得的模擬技能與強大的 MATLAB 功能，在代碼運行時間方面設計優化的 MATLAB 代碼，同時節省記憶體空間。
• 確定給定通信系統的關鍵模擬參數，從系統模型中提取這些參數，並研究這些參數對所考慮系統性能的影響。
• 課程結構
本課程中提供的材料具有極強的相關性。不建議學生參加某個級別，除非他/她參加並深刻理解其之前的級別，以確保所學知識的連續性。本課程分為三個級別，從 MATLAB 程式設計介紹開始，一直到如下的完整系統模擬級別。
第 1 級：Communications 數學與 MATLAB
第 01-06 節
完成這部分后，學生將能夠評估複雜的數學表達式，並輕鬆地為不同的數據表示（如時域和頻域圖）構建適當的圖形;BER 繪製天線輻射方向圖...等。
基本概念
1. 類比的概念
2. 模擬在通信工程中的重要性
3. MATLAB 作為模擬環境
4. 關於通信數學中標量信號的矩陣和向量表示
5. Matrix 和 MATLAB 中複數基帶信號的向量表示
MATLAB 桌面
6. 工具列
7. 命令視窗
8. 工作空間
9. 命令歷史記錄
變數、向量和矩陣聲明
10. MATLAB 預定義常量
11. 使用者定義的變數
12. 陣列、向量和矩陣
13. 手動矩陣輸入
14. 區間定義
15. 線性空間
16. 對數空間
17. 變數命名規則
特殊矩陣
18. ones 矩陣
19. 零矩陣
20. 單位矩陣
Element 按矩陣和按矩陣操作
21. Access 特定元素
22. 修改元素
23. 選擇性消除元素（Matrix 截斷）
24. 新增元素、向量或矩陣（Matrix 連接）
25. 求向量或矩陣內元素的索引
26. Matrix 重塑
27. Matrix 截斷
28. Matrix 串聯
29. 從左到右和從右到左翻轉
一元矩陣運算子
30. Sum 運算符
31. 期望運算符
32. 最小運算符
33. Max 運算符
34. trace 運算符
35. Matrix 行列式 |.|
36. Matrix 逆
37. Matrix 移調
38. Matrix 埃爾米特
39. …等
二進位矩陣運算
40. 算術運算
41. 關係操作
42. 邏輯運算
MATLAB 中的複數
43. 通帶信號和 RF 上變頻的複雜基帶表示，數學綜述
44. 形成複變數、向量和矩陣
45. 複指數
46. 真正的零件操作員
47. 虛部運算符
48. 共軛運算子 （.）*
49. 絕對運算子 |.|
50. 參數或相位運算元
MATLAB 內置函數
51. 向量的向量和矩陣的矩陣
52. 平方根函數
53. 符號功能
54. “四捨五入整數”函數
55. “最接近的低整數函數”
56. “最近的高整數函數”
57. 階乘函數
58. 對數函數 （exp， ln，log10，log2）
59. 三角函數
60. 雙曲函數
61. Q（.） 函數
62. erfc（.） 函數
63. 貝塞爾函數 Jo （.）
64. Gamma 函數
65. Diff、mod 命令
MATLAB 中的多項式
66. MATLAB 中的多項式
67. 有理函數
68. 多項式導數
69. 多項式積分
70. 多項式乘法
線性刻度圖
71. 連續時間-連續振幅信號的視覺表示
72. 樓梯案例近似信號的視覺表示
73. 離散時間的視覺表示 – 離散振幅信號
對數刻度圖
74. dB 十進製圖 （BER）
75. 十倍頻程 dB 圖（波特圖、頻率響應、信號頻譜）
76. 十年-十年情節
77. dB 線性圖
2D 極座標圖
78. （平面天線輻射方向圖）
3D 繪圖
79. 3D輻射模式
80. 笛卡爾參數圖
選擇部分（根據學習者的要求提供）
81. MATLAB 中的符號微分和數值差分
82. MATLAB 中的符號和數值積分
83. MATLAB 幫助和文檔
MATLAB 個檔
84. MATLAB 腳本檔
85. MATLAB 函數檔
86. MATLAB 資料檔
87. 局部和全域變數
循環、條件、流控制和決策 MATLAB
88. for 結束迴圈
89. while 結束迴圈
90. if 結束條件
91. if else 結束條件
92. switch case 結束語句
93. 反覆運算、收斂誤差、多維求和運算符
輸入和輸出顯示命令
94. input（' '） 命令
95. disp 命令
96. fprintf 命令
97. 消息框 msgbox
第 2 級：信號和系統操作（24 小時）
第 07-14 節
這部分的主要目標如下
• 產生測試不同通信系統性能所需的隨機測試信號
• 集成許多基本信號操作，可以集成實現單個通信處理功能，如編碼器、隨機化器、交織器、擴頻碼發生器......等，以及它們在接收終端的對應物。
• 正確互連這些模組以實現通信功能
• 模擬確定性、統計和半隨機室內和室外窄帶通道模型
生成通信測試信號
98. 隨機二進位序列的生成
99. 生成隨機整數序列
100. 匯入和讀取文字檔
101. 音訊檔的讀取和播放
102. 匯入和匯出影像
103. 3D 矩陣的圖像
104. RGB 到灰度的轉換
105. 2D 灰度圖像的串行比特流
106. 圖像信號的子幀和重建
信號調節和操縱
107. 振幅縮放（增益、衰減、振幅歸一化......等）
108. 直流電平轉換
109. 時間縮放 （時間壓縮、稀疏）
110. 時移（時間延遲、時間提前、左右圓時移）
111. 測量信號能量
112. 能源和電力正常化
113. 能量和功率縮放
114. 串行到並行和並行到串行轉換
115. 多路複用和解複用
類比信號的數位化
116. MATLAB 中連續時基帶信號的時域採樣
117. 類比信號的幅度量化
118. 量化模擬信號的 PCM 編碼
119. 十進位到二進位和二進位到十進位的轉換
120. 脈衝整形
121. 計算足夠的脈衝寬度
122. 選擇每個脈衝的樣本數
123. 使用 conv 和 filter 命令進行卷積
124. 限時信號的自相關和互相關
125. 快速傅里葉變換 （FFT） 和 IFFT 運算
126. 查看基帶信號頻譜
127. 採樣率和適當頻率窗口的影響
128. 卷積、相關性和 FFT 運算之間的關係
129. 頻域濾波，僅低通濾波
輔助 Communications 功能
130. 隨機化器和去隨機化器
131. 穿刺器和去穿刺器
132. 編碼器和解碼器
133. 交織器和去交織器
調製器和解調器
134. MATLAB 中的數字基帶調製方案
135. 數位調製信號的可視化表示
通道建模和模擬
136. Mathematical 通道效應對傳輸信號的建模
• 添加 – 加性高斯白雜訊 （AWGN） 通道
• 時域倍增 – 緩慢衰落通道、車輛通道中的多普勒頻移
• 頻域倍增 – 頻率選擇性衰落通道
• 時域卷積 – 通道脈衝回應
確定性通道模型示例
137. 自由空間路徑損耗和環境相關路徑損耗
138. 週期性堵塞通道
常見穩態和准穩態多徑衰落通道的統計表徵
139. 生成均勻分佈的 RV
140. 生成實值高斯分散式 RV
141. 複雜高斯分散式 RV 的生成
142. Rayleigh 分散式 RV 的生成
143. Ricean 分散式 RV 的生成
144. 對數正態分佈 RV 的生成
145. 生成任意分散式 RV
146. 通過直方圖近似 RV 的未知概率密度函數 （PDF）
147. RV 累積分佈函數 （CDF） 的數值計算
148. 實數和複數加性高斯白雜訊 （AWGN） 通道
通過其Power Delay 配置檔進行通道特性分析
149. 通過其功率延遲曲線進行通道表徵
150. PDP 的電源規範化
151. 從 PDP 中提取通道脈衝回應
152. 通過任意採樣率、不匹配採樣和延遲量化對通道脈衝響應進行採樣
153. 窄帶通道的通道脈衝響應採樣不匹配的問題
154. 通過任意採樣率和分數延遲補償對 PDP 進行採樣
155. 實現多個 IEEE 標準化室內和室外通道模型
156. （成本 - SUI - 超寬带頻道型號...等）
第 3 級：實際通訊系統的連結級類比（30 小時）
第 15-24 節
這部分課程關注的是研究生最重要的問題，即如何通過模擬再現其他已發表論文的模擬結果。
基帶數字調製方案的誤碼率性能
1. AWGN 通道中不同基帶數位調製方案的性能比較（通過模擬進行綜合對比研究，驗證理論表達式）;散點圖，誤碼率
2. 不同基帶數位調製方案在不同穩態和準穩態衰落通道下的性能比較;散點圖、誤碼率（通過模擬進行綜合比較研究以驗證理論表達式）
3. 多普勒頻移通道對基帶數字調製方案性能的影響;散點圖，誤碼率
直升機到衛星 Communications
4. 論文 （1）：用於航空移動衛星服務 （AMSS） 的低成本即時語音和數據系統 – 問題陳述和分析
5. 論文 （2）：直升機衛星 Communications 的預檢測時間分集與精確 AFC 相結合 – 第一個提出的解決方案
6. 論文 （3）：直升機衛星的自適應調製方案 Communications – 一種性能改進方法
擴頻系統模擬
1. 基於擴頻的系統的典型架構
2. 基於直接序列擴頻的系統
3. 偽隨機二進位序列 （PBRS） 產生器
• 生成最大長度序列
• 生成黃金代碼
• 生成 Walsh 碼
4. 基於時間跳躍擴頻的系統
5. AWGN 通道中基於擴頻的系統的錯誤率性能
• 編碼率 r 對 BER 性能的影響
• 碼長對 BER 性能的影響
6. 基於擴頻的系統在多徑零多普勒頻移慢瑞利衰落通道中的誤碼率性能
7. 高遷移率衰落環境下基於擴頻的系統誤碼率性能分析
8. 存在多使用者干擾的情況下基於擴頻的系統的錯誤率性能分析
9. 通過擴頻系統傳輸 RGB 影像
10. 光學 CDMA （OCDMA） 系統
• 光學正交碼 （OOC）
• OCDMA 系統的性能限制;同步和異步 OCDMA 系統的誤碼率性能
超寬頻 SS 系統
基於 OFDM 的系統
11. 使用快速傅里葉變換實現 OFDM 系統
12. 基於 OFDM 的系統的典型架構
13. AWGN 通道中 OFDM 系統的誤碼率性能
• 編碼率 r 對 BER 性能的影響
• 循環前綴對 BER 性能的影響
• FFT 大小和副載波間隔對 BER 性能的影響
14. 多普勒頻移零多徑慢瑞利衰落通道中 OFDM 系統的誤碼率性能
15. 帶 CFO 的多徑慢瑞利衰落通道中 OFDM 系統的誤碼率性能
16. OFDM 系統中的通道估計
17. OFDM 系統中的頻域均衡
• 強迫零均衡器
• MMSE 均衡器
18. 基於 OFDM 的系統中的其他常見性能指標（峰值與平均功率比、載波與干擾比......等）
19. 基於 OFDM 的系統在高遷移率衰落環境中的性能分析（作為一個由三篇論文組成的模擬專案）
20. 論文 （1）：載波間干擾緩解
21. 論文 （2）： MIMO-OFDM Systems
MATLAB 類比項目的優化
這部分的目的是學習如何構建和優化 MATLAB 模擬專案，以簡化和組織整個模擬過程。此外，還考慮了記憶體空間和處理速度，以避免在有限的存儲系統中出現記憶體溢出問題，或因處理速度緩慢而導致運行時間過長。
1. 小型模擬專案的典型結構
2. 模擬參數的提取和理論到模擬映射
3. 構建模擬專案
4. 蒙特卡羅模擬技術
5. 測試模擬專案的典型程式
6. 記憶體空間 Management 和模擬時間減少技術
• 基帶與通帶模擬
• 計算截斷的任意脈衝形狀的適當脈衝寬度
• 計算每個交易品種的足夠樣本數
• 計算測試系統所需的和足夠的位數
GUI 程式設計
讓 MATLAB 代碼免於調試並正常工作以產生正確的結果是一項了不起的成就。但是，模擬專案中的一組關鍵參數控制著 因此，我們額外提供了“圖形使用者介面 （GUI） Programming”的講座，以便將對模擬專案各個部分的控制放在您的手頭，而不是深入研究充滿命令的長原始程式碼。此外，使用 GUI 遮罩 MATLAB 代碼有助於以一種有助於將多個結果合併到一個主視窗中的方式呈現您的工作，並更容易比較數據。
1. 什麼是 MATLAB GUI
2. MATLAB GUI 函數文件的結構
3. 主要 GUI 元件（重要屬性和值）
4. 局部變數和全域變數
注意：本課程每個級別涵蓋的主題包括但不限於每個級別中陳述的主題。此外，每個特定講座的專案可能會根據學習者的需求和他們的研究興趣而發生變化。
最低要求
為了獲得本課程中嵌入的大量知識，受訓者應具備常見程式語言和技術的一般背景知識。強烈建議深入瞭解通信工程的本科課程。
35 時間：
客戶評論 (2)
從頭開始動手構建代碼。
Igor - Draka Comteq Fibre B.V.
Course - Introduction to Image Processing using Matlab
機器翻譯
Trainer took the initiative to cover additional content outside our course materials to improve our learning.
