(完整)通信系统课程设计

实用标准文案实用标准文案精彩文档精彩文档课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:通信系统课群综合训练与设计初始条件：MATLAB软件，电脑，通信原理知识要求完成的主要任务:1、利用仿真软件（如Matlab或SystemView），或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统2、学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源），计算失真度，并且分析原因。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 S(x)=0，无误码误码存储c(x)由S(x)确定错误图样E(x)纠错EMBEDEquation.KSEE3否否图6循环码解码流程图3.3.3纠错能力由于循环码是一种线性分组码，所以其纠检错能力与线性分组码相当。而线性分组码的最小距离可用来衡量码的抗干扰能力，那么一个码的最小距离就与它的纠检错能力有关。定理：对于任一个EMBEDUnknown线性分组码，若要在码字内1）检测个错误，要求码的最小距离EMBEDEquation.3；2）纠正个错误，要求码的最小距离EMBEDEquation.3；3）纠正个错误同时检测个错误，则要求EMBEDEquation.3；循环码的译码分检错译码与纠错译码两类。在无记忆信道上，对码字c，差错图案EMBEDEquation.3和接收向量EMBEDEquation.3的多项式描述为EMBEDEquation.3定义EMBEDEquation.3的伴随多项式为EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3由于EMBEDEquation.3所以EMBEDEquation.3由此可见，EMBEDEquation.3则一定有差错产生，或说满足EMBEDEquation.3的差错图样EMBEDEquation.3产生，它满足EMBEDEquation.3。循环码的检错译码即是计算EMBEDEquation.3并判断是否为0。3.4ASK调制与解调为了使数字信号能够在信道中传输，必须对数字信号进行调制。幅移键控信号（即ASK）就是其中的一种。ASK信号的幅度是随着调制信号而变化的，ASK信号的载波频率与外加载波信号相同。最简单的是所谓二进制幅移键控信号2ASK，其调制与解调原理框图如图7所示。调制器与解调器是两个相反功能的电路单元。调制信号是载波在二进制基带信号1和0控制下产生的通断信号a(n)，调制器将基带信号a(n)和载波信号Acos(ωt)相乘得到调制信号，调制信号与本地载波信号相乘实现解调，解调器将调制信号恢复成基带信号即解调后信号a(n)。图7ASK调制与解调原理框图3.5衰落信道在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外一些远距离传输的信道，特别是无线信道和光信道中，由于信道中受到各种噪声和反射漫反射的影响，使得信号产生衰落。数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。衰落信道有很多种，为了方便，仿真中采用加性噪声加入到调制信号中以模拟最简单的衰落信道。具体仿真步骤是产生两个随机信号取绝对值的平方相加再开平方，即得到一个小的加性噪声，模拟成一个衰落信道，再将它与调制后的信号相加即可。4软件设计及结果分析4.1编程工具的选择这次选用的软件是MATLAB，因为这款软件的功能特很强大，学习方便，仿真容易实现。MATLAB具有以下几个特点：1）功能强大的数值运算功能；2）强大的图形处理能力；3）高级但简单的程序环境；4）丰富的工具箱。最重要的是MATLAB学习起来方便容易，以前有学C语言的基础，MATLAB与C语言有类似之处，编程流程大概差不多，但要注意的是MATLAB与C语言在程序代码上也有细微的差别，MATLAB是一种解释性语言，在写程序代码时容易方便，但是与C语言相比它的运算速度较慢，但功能强大。4.2软件设计方案经过我的思考，再加上查阅了大量资料后，有了以下编程设计思路。产生模拟信源并得到抽样信号线性分组码编码数字调制通过编码子函数进行量化和编码ASK子函数数字滤波器产生模拟信源并得到抽样信号线性分组码编码数字调制通过编码子函数进行量化和编码ASK子函数数字滤波器抽样判决通过通过13拆线得到转换后的值主函数主函数通过通过A侓公式反转成原始模拟信号信道译码信道译码图8系统软件设计流程图在主函数中，先产生一个模拟信号，再经过抽样后得到抽样值，将抽样值通过13拆线法转换成对应值，将转换后的值经过量化和编码后得到0、1比特流，再经过信道译码，再经过ASK调制，再人为加入一些噪声，再通过数字滤波器将噪声和载波滤掉，取出直流分量，得到方波波形。再经过抽样判决后得到0、1比特流，再经过线性分组码译码，最后经过信源译码，再经过A侓公式反转成原始模拟信号，画出各阶段的波形。4.3编码与调试软件设计部分包含1个主函数和多个个子函数。1）子函数y1=zhexian(x)的功能是将抽样后得到的值用13拆线转换成对应的值；2）子函数bit=bianma(y4,n)的功能是将抽样后的值量化后进行自然二进制编码；3）子函数bit2=xunhuan(m)的功能是进行信道编码即：将每四位二进制后加三位监督位，比特流的总长度除以四余下的则不进行加监督位；4)子函数bit3=xunhuanyima(gg)和bb=ASK(bit)的功能是将信源编码后的0、1序列再经过信道编码（7，4）线性分组码编码，将信道编码后的信号进行ASK调制，由于考虑到在信道中传输是会有噪声的影响，所以在仿真时我人为的加入一定的噪声，在接收端进行相干解调，用一个与调制信号同频的信号与接收到的信号（加入噪声后的已调信号）相乘，再用一个数字滤波器进行滤波，去掉了信号中的高频成份和噪声，取出直流分量，得到方波信号，对这个信号进行抽样判决将其转换成0、1比特流后，再经过信道译码；5）子函数a3=yima(y,n)的功能是将接收到的0、1比特流分为八位二进制一组一组的，再将每八位二进制转换为十进制数，再到每段中去寻到与发关端有相同约定段号值。即可恢复原信号的量化值；6）子函数y5=Ayi(y,A)的功能是将恢复的量化值通过A律反转换公式得到对应的值，是用13拆线转换的反过程。因为在当A＝86.5时，可以用13折线用13条折线近似A律的平滑曲线，在实际工程中A律的平滑曲线不易实现，而用13折线法可以降低工程实现中的难度。主函数的功能是是产生模拟信号并且进行抽样得到抽样值，然后将各个子函数衔接到一块，形成一个比较完整的通信系统，进行仿真画出各个阶段重要的图形，并进行观察和分析。4.4运行结果及分析原始模拟信号如图9所示：图9原始模拟信号将此模拟信号按每周期取32个点抽样，得到以下图形：图10抽样信号将抽样后的量化值进行二进制编码，第八位二进制数表示一个量化值，将得到的二进制数进行信道编曲码，得到如下图形：图11信道编码后的信号经过ASK调制后的信号和在调制后的信号中加入噪声有如下图形：图12调制及加噪后的信号在接收端用一个与调制后的波同频的相干波与接收到的信号相乘后得到以下图形：图13与相干波相乘后的波形经过数字低通滤波器滤除噪声和载波后的波形如下图：图14低通滤波后的波形通过信道译码后的图形如下：图15信道解码后的波形将信道译码后的信号，分为八位二进制位一组一组的，再将其恢复成十进制数，到对应段去找取值，即恢复原始信号的量化值，再将其值通过A律公式反解出原始信号的抽样值，画出如下图形：图16解码后原始信号的抽样值波形将上图用平滑的曲线边接起来，再标注上抽样点则得到如下图形：图17接收端输出信号通过将原始信号与接收端得到的信号进行比较，可见信号恢复情况良好，只是在信号经过系统后，稍有些延时。5心得体会通过这次实验，我收获不少，对通信原理更加了解，尤其是对数字通信系统更深刻了解了其工作流程。在这次课程设计中，一开始的预期工作就是查资料，我通过查阅课本书，和在网上查找一些相关资料后，在头脑中慢慢程显出了数字通信系统的基本构架，然后在理清楚了基本框架后，我就开始一步步的设计子程序，然后编写一些测试的数据看是否可行，按照这样的进程，开始编程，错了又改，改了又编，一点点累积起来，最后终于形成了一个完整的程序。但是在编写了完整的主程序后，要将一个个子程序衔接起来，也出了一点点小差错，比如是数据不对，越过数组范围之类的问题。在整个通信系统仿真快要完成时，我对整个数字通信系统了解得很深刻，那体系结构牢牢记在我大脑里了。最后对系统进行了完善，在接收端和发送端规定好一定的协议，通过协议和接收到的信号，才能完整的恢复原始信号。通过这次课程设计我也学到了不少东西，学习是无止尽的，在以后的学习中，我会保持良好的学习态度，继续提高我的思考设计能力。参考文献[1]刘泉.通信电子线路.武汉理工出版社.2007年[2]张辉，曹丽.现代通信原理与技术.西安电子科技大学出版社.2005[3]王秉钧，冯玉氓等.通信原理[M].清华大学出版社2006年11月[4]王福昌.通信原理[M].清华大学出版社，2006.9[5]孙屹.Matlab通信仿真开发手册[M].国防工业出版社.2005.1[6]冯育涛.通信系统仿真.国防工业出版社.2009

[7]达新宇，孟繁茂，邱伟.通信原理实验与课程设计.北京邮电大学出版社.2005[8]郭文彬，桑林.通信原理—基于Matlab的计算机仿真.北京邮电大学出版社.2006

[9]陈怀琛等.MATLAB及在电子信息课程中的应用.电子工业出版社.2007年附录clc;clearall;%/*************************自己构造一个时间函数*******************************/fs=6000;%设定采样频率dt=1/fs;%设定步长N=50;%点数long=N;n=0:N-1;t=n*dt;%截止时间fc=300;%时间函数的频率y=sin(2*pi*fc*t);%时间函数余弦函数figure(1);plot(t,y);%绘制时间函数图象title('源信号时间函数波形')%/*************************对音频信号进行pcm编码*************************/L=length(y);pcmy=pcmcoder(y,L,long);%调用PCM函数figure(2)stairs(pcmy);%绘制PCM编码后的图像title('PCM编码')ylim([-0.21.2]);%axis([0300-0.21.2]);%/*************************对编码后的信号进行基带编码-曼彻斯特编码************/mcstz=mcstcoder(pcmy,long);figure(3)stairs(mcstz);title('曼彻斯特编码')ylim([-0.21.2]);%axis([0300-0.21.2]);%/*************************对编码后的信号进行信道编码-循环码************/code=rs(mcstz)%/*************************对编码后的信号进行ask调制********************/L=length(mcstz);N=L+L/4*3;q=askcoder(N,code);figure(5);plot(q);title('ASK调制后的波形')ylim([-1.21.2])%axis([0300-0.21.2]);%/*************************发送信号进入衰落信道**************************/%瑞利衰落fd=0;%假设无多普勒频移td=1/fs;chan=rayleighchan(td,fd)%瑞利衰落信道r=filter(chan,q);%信号通过瑞利衰落信道figure(6);plot(abs(r))title('进入衰落信道后的波形')axis([0500-0.50.5]);%/*************************对接收到的信号进行ask解调********************/sak=askoutdecoder(r);%非相干解调rr=askdecoder(r);figure(7);plot(rr);title('ASK相干解调后的波形')%axis([0300-0.21.2]);%bj=bijiao(rr);%cq=chouqu(bj);%figure(8);%stairs(cq);%ylim([-0.21.2]);%title('处理后的接收波形')%/*************************信道译码-循环纠错和译码*