河北工程通信系统仿真ASK,汉明码

项目设计说明书(2012/2013学年第一学期) 1 译码与检错、纠错原理未定义书签。2 课程设计目的通过课程设计加深理解和巩固理论课上所学的有关调制与解调系统的基本概作习惯和科学素质的培养，为今后参加工作打下良好的基础。2.掌握2ASK解调原理及其实现方法，了解线性调制时信号的频谱变化。理解2ASK3.认识和理解通信系统，掌握信号是如何经过发端处理被送入信道然后在接收端还原。会画出数字通信过程的基本框图，掌握数字通信的2ASK调制方式，学会运用来进课程设计内容利用环境下设计一个调制与解调系统用示波器观察调制前后的信号波形用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化加上各种噪声源用误码测试模块测量误码率最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。课程设计要求()熟悉环境，熟悉系统的调制解调原理，构建调制解调电路图()用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的()在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。()在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。3 项目设计正文调制原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进率为，发送符号的概率为，且相互独立。该二进制符号序列可表示为中二进制振幅键控信号时间波型如图所示。由图可以看出，信号的时间波形随二进制基带信号振幅键控信号的产生方法如图采用非相干解调包络检波法和相干解调同步检测法，其相应原理方框图如图所示。信号非相干解调过程的时间波形如图所示。4 图二进制振幅键控信号时间波型信号的功率谱密度由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程所以调制后的二进制数字信号也是一个由连续谱和离散谱两部分构成，连续谱由信号经线性调制后决定，离散谱由载波分量s(t)的功率谱为P(f)。s则P(f)=1[Ps(f+fc)+Ps(f-fc)]e4，P(f)=fP(1-P)G(f)2+f(1-P)2sss5图2ASK信号的功率谱密度示意图接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法，其电路如图2-3所解调原理2ASK/OOK信号有两种基本的解调方法：非相干解调(包络检波法)和相干解调(同6 判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假b抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。11001000101abcd调过程的时间波形7 高斯白噪声信道特性设正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为其中，白噪声n(t)的取值的概率分布服从高斯分布。n正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为故其有用信号功率为A2A2噪声功率为N=2信噪比SN满足公式则可得到公式A2A2= 我们可以通过这个公式方便的设置高斯白噪声的方差。抗噪声性能分析通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，加性噪声可能使传输码元产生错误，其错误程度一般用误码率来衡量。()非相干解调的误码率8 e221P=eer/P=e()相干解调的误码率e2其中r=A2/22为解调器的输入信噪比。当信噪比时，上式变成1P=er/4er()()()()技术编码原理正一个错码的效率比较高的线性分组码，下面以()码为例就汉明码的编码与译码分别一般来说，若汉明码长为，信息位数为，则监督位数。若希望用个监督位构造出个监督关系式来指示一位错码的种可能位置，则要求设汉明码()中，为了纠正一位错码，由式()可知，要求监督位数≥。若取则ss。这样就构成了()码。用654ss的值表示个监督关系式中的校正子，则123的值与错误码元位置的对应关系可以规定9 表校正子和错码位置的关系错码位错码位置a0a12a3错码位置a4a5a6无错码123165422653136430aaaaa在发送端编码时，信息位6543的值决定于输入信号，因此它们是随机的。监督位2、aa1、0应根据信息位的取值按监督关系来确定，为使所编的码中无错码，则S,S,S等于123方程组()可等效成如下矩阵形式HH ||因为生成矩阵G=[IQ]=[IP']，所以由kk「1|0]=[PI=[PI](7)r||得生成矩阵00010101然后利用信息位和生成矩阵相乘产生整个码组，即有1065436543根据上述原理可以得到汉明码的整个码组。译码与检错、纠错原理靠性。下面分析纠错译码原理。12345677654321(0e=〈il1iiii表示接收码组和错误图样之和等于正确码组，通过()式就可以实现纠错。可以用标准阵来表示所有可能的2n个元码组的接收矢量，码的标准阵形式如下： A1E2EE3EjE2n-kA22223A+E22n-kA3AE32AE3AE32n-kA44243A+E42n-kA5A+E52A+E53A+E52n-k应该注意到，码组A(全码字)起两个作用：既是其中一个正确码组，也是错误图111123E是陪集首，陪集首的选择是有2n-k规定的，第行的陪集首是在前行中没有出现的最小码组，即错误图样，如果不选错误图样作为陪集首，译码将会产生错误。「d-1]对于汉明码，其最小码重是，设码的纠错能力为，根据公式t=|Lmi」|得该码的纠错能力为，即能纠错一位错码。由于根据完备码的定义有2n-k=xt(|n)|j=0 (jj=0将码代入对于正确码组而言，有汉明码为完备码组，只能纠错和检错一位错码。当接收到错码变成码组时，有码，错误图样与伴随式的对应关系如下表伴随式查询表错误图错误图样伴随式通过伴随式查询表，可以由伴随式得到错误图样，从而实现检错，进而实现纠错。 的编码程序得到码元和基带信号一次产生码元数产生个码元时间轴频率步进载波频率个码元用个点模拟不同信噪比初始误码数设为，累计十次得到总误码数十次循环产生码元信号通过噪声信道信号通过白噪声信道采样频率信号通过该信号通过相乘器采样频率设计巴特沃斯低通滤波器信号通过该判决门限取的中间的点作为判决点 得到判决后信号利用函数得到误码率和误码数误码数除以总点数为误码率个信噪比对应的个误码率存入数组分贝值转化为真值理论值仿真值信噪比误码率信号相干解调时信噪比与误码率的关系不同信噪比初始误码数设为，累计十次得到总误码数十次循环产生一次产生码元数元(，)汉明码信号通过白噪声信道判决门限 取的中间的点作为判决点得到判决后信号利用函数得到误码率和误码数误码数除以总点数为误码率个信噪比对应的个误码率存入数组分贝值转化为真值信噪比误码率信号相干解调时信噪比与误码率的关系 在相同信噪比的情况下，加入汉明码不不加汉明码的误码率低，随着信噪比的不断增加，误码率会越来越小 理想信道和有噪声信道的误码率比较结果分析：在相同信噪比的情况下，加入汉明码不不加汉明码的误码率低，随着信噪噪比的增大，理论计算与实际仿真得到的误码率均在下降，但是由于仿真码元数目比较少，误码率只能达到接近104。项目设计总结此课程设计中遇到许多的困难，但主要还是自己对所学的知识并没有完全的消化，以至对原理都是似懂非懂，浪费了较多的时间，另外通过此次的课程设计，对软件的 同时在这次设计中，我们深刻体会到了个人力量的有限，虽然平时对程序设计接触较多，但是从开始研究题目到写完实验报告，还是有点力不从心的，这次设计给了我们一个完成全部设计的机会，同时也是对我们的考验，我们面对的是以后的程序设计，一定要平时培养自己，要有良好的电子设计者的风范谨慎，谦虚，创新，奋发。作为整个学习体系的有机组成部分，此次课程设计虽然只安排短短