本书系统介绍了MATLAB的操作方法及其在通信领域的应用。全书共6章，除MATLAB基础知识和基本操作以外，书中内容还涵盖了矩阵分析、信号与系统、数字信号处理、通信原理、无线电信号处理与分析等学科和领域的相关知识。本书注重理论知识与实践操作相辅相成，书中给出了大量的MATLAB脚本文件及示例，读者在学习数学与通信等领域理论知识的同时能够进一步掌握MATLAB在相关领域的应用。为方便读者的自我检测，除第1章外，本书其他各章最后都给出了习题供读者练习，以加深读者对理论知识的理解与感悟，提高读者的编程能力。
本书适合作为高等院校通信工程、电子工程等专业的本科生、研究生相关课程的教材和参考书，也可作为相关技术人员、科研人员及MATLAB爱好者的参考资料。
MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能数值计算和可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。MATLAB功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科研工作者的欢迎。
本书主要用作通信工程、电子工程等专业的教材和参考书，在内容安排方面有如下特点：
（1） 详细介绍矩阵分析、信号与系统、数字信号处理、通信原理、无线电信号处理与分析等领域涉及的基本理论、基本性质、基础算法，是一本融合多学科、多领域的综合性参考书。
（2） 通过大量的MATLAB脚本和实例对相关领域的概念、性质和结论进行验证和拓展，并附有详尽的代码注释，实用性和可实现性强，便于读者熟悉、掌握和熟练使用MATLAB，帮助读者打下较好的编程基础。
（3） 内容安排由浅入深、循序渐进。首先介绍基本概念和基本操作，在读者掌握了这些基本概念和基本操作的基础上，再深入讲解矩阵分析、信号与系统、通信原理等领域的知识，最后详细讲述无线电信号处理理论与仿真应用，内容衔接流畅，层层深入。
（4） 内容紧紧跟随科学前沿，把握热门研究方向，深入介绍阵列信号处理领域中的信源测向、信源分离和波束成形方法，无线通信领域中的频谱感知方法，以及5G通信领域中的毫米波大规模MIMO混合预编码方法等多种常用方法。本书不仅可作为初学者的入门教材，也可作为相关技术人员和科研人员的参考资料。
本书共6章。第1章为绪论，作为本书开篇，概述MATLAB起源、特点、基础入门及无线通信系统仿真的相关概念；第2章为MATLAB基础，简要介绍MATLAB的操作方式、常用命令和函数及图形绘制；第3章为矩阵运算及MATLAB实现，详细说明常用矩阵运算和特殊矩阵的定义、性质以及它们在MATLAB中的实现方法；第4章为无线电信号仿真基础，主要介绍信号的时、频域分析；第5章为无线电通信系统仿真基础，主要阐述模拟调制解调和数字调制解调理论及MATLAB实现；第6章为无线电信号处理与仿真应用，详细介绍无线电信号处理领域中的多种常用算法原理并给出MATLAB脚本。在这些章节中，理论阐述与仿真实现相辅相成，可加深读者对理论知识的理解，提高读者的编程能力。
本书第2、6章由刘福来编写，第1、3章由刘华菁编写， 第4、5章由杜瑞燕编写，刘福来、杜瑞燕负责全书的统稿工作。硕士研究生李天桂、张丽杰、陈晓丹、秦东宝参与了书稿校对等工作。
由于编者水平有限，书中可能还存在疏漏和不妥之处，恳请读者指正。
作为东北大学秦皇岛分校校级立项教材，本书得到了东北大学秦皇岛分校教材建设基金资助项目的经费支持。同时，在西安电子科技大学出版社及本书策划编辑刘小莉的支持推动下，本书得以顺利出版，作者对他们的支持和帮助表示衷心的感谢。
第1章 绪论 1
1.1 MATLAB简介 1
1.1.1 MATLAB的起源 1
1.1.2 MATLAB的特点 1
1.2 MATLAB基础入门 2
1.2.1 MATLAB操作界面简介 2
1.2.2 MATLAB的帮助系统 4
1.3 通信系统仿真 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
本章小结 8
第2章 MATLAB基础 9
2.1 MATLAB基本语法与运算 9
2.1.1 变量与赋值 9
2.1.2 程序控制语句 10
2.1.3 矩阵运算 13
2.1.4 函数编写 20
2.2 MATLAB简单信号表示 20
2.2.1 信号的产生与表示 20
2.2.2 常用的信号运算 22
2.3 MATLAB基础绘图 24
2.3.1 二维图形的绘制 24
2.3.2 三维图形的绘制 34
2.4 无线电信号处理中的重要函数 35
本章小结 43
习题 43
第3章 矩阵运算及MATLAB实现 44
3.1 矩阵基本运算 44
3.2 特殊矩阵 49
3.3 矩阵的逆与广义逆 52
3.3.1 矩阵的逆 52
3.3.2 矩阵的广义逆 53
3.4 矩阵特征值分解 53
3.5 矩阵奇异值分解 55
3.6 其他常见的矩阵分解 56
本章小结 60
习题 60
第4章 无线电信号仿真基础 62
4.1 信号的分类 62
4.2 MATLAB信号处理工具箱 63
4.2.1 常用信号的MATLAB表示 63
4.2.2 工具箱中的信号产生函数 65
4.3 信号的时域分析与MATLAB应用 69
4.3.1 信号相加、相乘 69
4.3.2 信号时移 70
4.3.3 信号翻褶 71
4.3.4 信号卷积 72
4.4 信号的频域分析与MATLAB应用 73
4.4.1 周期信号的傅里叶级数 73
4.4.2 傅里叶变换与傅里叶反变换 75
4.5 希尔伯特变换与解析信号 77
4.5.1 希尔伯特变换及其性质 77
4.5.2 解析信号及等效基带信号 78
4.6 能量谱密度和功率谱密度 82
4.6.1 信号的能量、功率及自相关 82
4.6.2 能量信号的能量谱密度 82
4.6.3 功率信号的功率谱密度 83
本章小结 87
习题 87
第5章 无线电通信系统仿真基础 88
5.1 基带信号和调制信号 88
5.1.1 基带信号 88
5.1.2 调制目的 88
5.1.3 基带信号和解析信号的关系 88
5.2 随机过程 89
5.2.1 随机信号与随机过程 89
5.2.2 平稳随机过程 90
5.3 模拟调制系统的MATLAB仿真 93
5.3.1 幅度调制 93
5.3.2 角度调制 103
5.4 数字调制系统的MATLAB仿真 107
5.4.1 数字基带传输 108
5.4.2 数字频带传输 116
本章小结 119
习题 119
第6章 无线电信号处理与仿真应用 121
6.1 阵列信号处理概述 121
6.1.1 研究背景 121
6.1.2 发展史及研究现状 121
6.2 阵列系统模型 122
6.2.1 阵列流形 122
6.2.2 统计模型 124
6.2.3 天线阵列 125
6.3 无线电信号测向算法与仿真 128
6.3.1 MUSIC算法原理 128
6.3.2 MUSIC算法仿真实现 130
6.3.3 ESPRIT算法原理 135
6.3.4 ESPRIT算法仿真实现 136
6.4 信源分离算法与仿真 138
6.4.1 盲信号 138
6.4.2 FastICA快速定点算法原理 138
6.4.3 FastICA快速定点算法仿真实现 140
6.5 波束成形算法与仿真 144
6.5.1 波束成形原理 144
6.5.2 MVDR算法原理 145
6.5.3 MVDR算法仿真实现 147
6.6 认知无线电频谱感知算法与仿真 149
6.6.1 频谱感知理论 149
6.6.2 SMME算法原理 150
6.6.3 SMME算法仿真实现 155
6.7 混合预编码算法与仿真 160
6.7.1 混合预编码系统模型 160
6.7.2 基于OMP的稀疏混合预编码算法原理 162
6.7.3 基于OMP的稀疏混合预编码算法仿真实现 162
本章小结 166
习题 166
参考文献 167
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