2023年通信课设指导书级城南

长沙理工大学城南学院2023年12月15日

《通信原理》课程设计指导书２０23

指导老师:黄红兵肖红光蔡汪洋吴志敏

1课程设计目的及基本规定通信原理课程设计是重要地实践性教学环节。在进行了专业基础课和《通信原理》课程教学的基础上,设计或分析一个简朴的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。本课程设计指导书合用通信工程专业及其相近专业的本科学生。学生通过课程设计,可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接受端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题,使学生在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。同时通过课程设计培养学生严谨的科学态度,认真的工作作风和团队协作精神。课程设计的基本规定是：（1)、学习MＡTLAB的基本知识,熟悉MAＴLAＢ集成环境下的Ｓimulink仿真平台或MＡTLAＢ中M文献的特点、规范及语法结构、编写方法。(２)、运用通信原理中学习的内容，在Siｍulink仿真平台中（或用M文献）设计各种调制与解调系统、基带传输系统、Ａ/Ｄ－D/A系统或差错控制编解码系统,并按题目规定运营、检测系统仿真结果。(3）、按规定编写课程设计报告书，能对的阐述设计和实验结果。（４）、在老师的指导下,规定每个学生独立完毕课程设计的所有内容。严禁抄袭、上机时间玩游戏等不良行为。２课程设计安排（1）课程设计时间2023／2023年第1学期,第17周-1８周。（2）指导教师黄红兵、肖红光、蔡汪洋、吴志敏。（３)课程设计安排教师下达课程设计任务：任务内容涉及题目、重要规定、给定条件、参考资料及文献等。教师讲授必要的设计思绪和设计方法。学生完毕预设计:本阶段学生应明确任务，查阅资料及文献（重要自学)，拟定设计方案，进行设计分析,完毕预设计。设计阶段:进行具体设计。设计由学生独立完毕,教师定期指导。设计总结阶段:本阶段学生要整理技术资料，认真完毕课程设计报告书。提交课程设计报告。３课程设计内容课程设计基本规定课程设计平台为MATLAB集成环境下的Sｉmuｌｉｎｋ仿真平台（或用M文献)。熟悉Simulink的工作环境（或MＡTＬAB中M文献的特点、规范及语法结构、编写方法),先建立一个很小的系统，如用示波器观测正弦信号的平方的波形等。按照题目规定,设计一个完整的通信系统,然后进行仿真,并用仿真结果分析系统性能。电路仿真时,二进制信源、噪声源和误码率计算模块、ＰCM编解码模块、DPＣM编解码模块、ＢCＨ编解码模块、汉明码编解码模块等在CommuｎicationBｌockｓeｔ里,其他元件都从Simulｉｎk基本库中调用。(２)课程设计选题原则课程设计题目每人一题,不允许设计细节完全相同或论文内容雷同。课程设计原则上由指导老师提出设计题目，也可以由学生提出课程设计题目,但应当征得指导老师批准。课程设计第一天学生按老师提出的设计题目选题后到指导老师处登记后方为选题有效。课程设计重要内容下面的题目只提供开题思绪，同学们根据思绪设计具体的通信系统。题目分为以下几类:第一类：各种模拟调制与解调系统的ＭATＬＡB实现及性能分析此类题目的设计过程及规定：１)构建调制电路，并用示波器观测调制前后的信号波形，用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。2)再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观测调制前后的信号波形，用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。３）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a用高斯白噪声模拟有线信道，b用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道，c用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设立为０.1,分析比较通过三种不同信道后的接受信号的性能。4）在系统中固定选择一种噪声源，改变信噪比,测试各种不同情况下的接受信号，说明信噪比与系统输出的解调信号质量的关系。第二类:各种数字调制与解调系统的ＭATLＡＢ实现及调制性能分析此类题目的设计过程及规定:1）构建调制电路，并用示波器观测调制前后的信号波形,用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入,构建解调电路,用误码测试仪测量误码率,用示波器观测调制前后的信号波形，用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。３）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a用高斯白噪声模拟有线信道;b用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道；c用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设立为０.１，分别观测此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。４)在系统中固定选择一种噪声源,改变信噪比,测试各种不同情况下的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时规定用m文献中的sｉm（‘模块名’）来启动仿真，并将各种信噪比下的误码率输出至工作空间保存,并绘图。5)可以尝试在接受端加滤波器,观测调制性能变化。第三类:各种数字调制方式与模拟调制方式的混合调制与解调系统的MAＴLAB实现及性能分析此类题目的设计过程及规定:１)构建调制电路，并用示波器观测调制前后的信号波形,用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入，构建解调电路,用误码测试仪测量误码率,用示波器观测调制前后的信号波形,用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。３)在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输:ａ用高斯白噪声模拟有线信道；b用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道;c用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设立为０.1,分别观测此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。4)在系统中固定选择一种噪声源,改变信噪比,测试各种不同情况下的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时规定用m文献中的sim(‘模块名’）来启动仿真,并将各种信噪比下的误码率输出至工作空间保存,并绘图。5）可以尝试在接受端加滤波器,观测调制性能变化。第四类:各种扩频信号的数字调制与解调系统的ＭATＬAB实现及调制性能分析此类题目的设计过程及规定:１）先产生扩频信号,再构建调制电路,并用示波器观测调制前后的信号波形,用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入，构建解调及解扩电路，用误码测试仪测量误码率，用示波器观测调制前后的信号波形,用频谱分析模块观测调制前后信号频谱的变化。3)在调制与解调电路间加上噪声源,模拟信号在不同信道中的传输:a用高斯白噪声模拟有线信道；b用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道;c用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设立为0．1,分别观测此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。4)在系统中固定选择一种噪声源，改变信噪比,测试各种不同情况下的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时规定用m文献中的sim(‘模块名’）来启动仿真,并将各种信噪比下的误码率输出至工作空间保存，并绘图。5)可以尝试在接受端加滤波器，观测调制性能变化。第五类:基带传输的各类部分响应系统的ＭATLAB实现及调制性能分析此类题目的设计过程及规定:1)构建部分响应系统，并用示波器观测各点的信号波形，用误码测试仪测量接受信号的误码率。２）在发射端与接受端电路间加上噪声源，用高斯白噪声模拟有线信道，改变信噪比，测试各种不同情况下的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时规定用ｍ文献中的ｓiｍ（‘模块名’)来启动仿真，并将各种信噪比下的误码率输出至工作空间保存,并绘图。３）在接受端加滤波器，观测系统性能变化。4)在上述几步中可考虑用眼图模块观测接受信号的质量。第六类：各种信源编码及解码电路的ＭＡTLＡＢ实现及性能分析此类题目的设计过程及规定:用模块产生模拟正弦信号；对模拟信号进行采样、量化、编码(PCM或DPCM编码）;将编码后的信号输入各种数字调制与解调系统;解调后的信号再进行ＰCM或DPCM解码，还原出原信号；然后在信道中加入高斯白噪声，并把信源改成自己录入的语音信号;通过调试运营，并回放解码后的语音信号,检测系统性能。第七类：各种信道编码及解码的MAＴLAB实现及性能分析此类题目的设计过程及规定:1)建立汉明码或BCH码、二进制线性码、二进制循环码、卷积码编码、解码系统，对随机信号进行汉明码或BCH码、二进制线性码、二进制循环码、卷积码编码，并解码，观测比较随机信号和解码后信号。2）在编码器与解码器模块间加上高斯白噪声信道模块模拟信号在信道中的传输，改变信噪比，信噪比变化从1dB到１0dB，测试不同信噪比下的接受信号及纠检错解码后的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时规定用m文献中用sim（‘模块名’)来启动仿真，并将各种信噪比下的接受端接受的信号、纠检错解码的信号输出至工作空间保存并用S函数计算误码率,并绘图。３）根据接受端接受的信号、纠检错解码的信号的结果分析汉明码、BCＨ码、二进制线性码、二进制循环码、卷积码的检纠错能力。第八类:各种信源编码信号的信道编码及解码的MＡTLAB实现及性能分析此类题目的设计过程及规定:用模块产生模拟正弦信号；对模拟信号进行采样、量化、编码(PＣＭ或DPCM编码）；将编码后的信号调用通信模块库中的模块再进行纠错编码；让信号通过二进制对称信道，再进行纠错解码;解码后的信号再进行ＰCM或ＤPCM解码，还原出原信号;改变信道误码率，计算解码后的误码率,并绘制误码率曲线;然后再把信号源改成自己录入的语音信号,通过对系统调试运营,并回放解码后的语音信号,检测系统性能。四、指导方式（1)学生以自学为主，独立完毕设计任务,注重培养学生能力。（2)教师要按学生基础和能力提出规定,辅导要有侧重,因材施教。对基础差的要勤检查多指导，对能力强的要提出更高规定,增长选做内容,充足发挥其潜力。（3)教师要教书育人。规定学生从点滴开始,踏踏实实按按规定去做,以培养严谨科学态度。教育学生遵守纪律，团结协作。通过设计提高业务能力,提高团队协作能力。五、课程设计考核方法及成绩评估可以通过进度检查、答辩和论文评审的形式了解学生的设计水平