matlab实现通信典型模型Word格式.docx

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2）通信原理各模块相关知识

要求完成的主要任务:

主要任务:

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其中信源为随机确定的一个模拟时间函数，数字化方式采用PCM编码，基带码为HDB3码，信道码采用循环码，调制方式为PSK，信道类型为衰落信道。

要求：

掌握以上各种电路与通信技术的基本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。

时间安排:

序号

设计内容

所用时间

1

根据设计任务，分析电路原理，确定实验方案

2天

2

根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析

7天

3

撰写课程设计报告

1天

合计

2周

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

摘要

现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统，无线通信的应用也越来越广泛。

数字通信是无线通信系统中最为重要的环节，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径之一。

数字通信的过程主要由信息源、信源编码、信道编码、调制、加噪声、解调、信道译码、信源译码以及接收等几个比较重要的环节，每个环节都有着至关重要的作用，因此应该对每个环节都采用相对失真度较低的方法进行实现，才能达到近乎无失真的传输，本课设运用MATLAB及附带的图形函数工具设计了脉冲编码调制、基带码为HDB3、信道码为循环码、调制方式为PSK和信道为衰落信道的数字通信系统仿真模型。

通过仿真，观察了解到了数字通信模型中各个环节的实现过程，并从中了解到数字信号处理对于数字通信的巨大作用，本文很详细地介绍了整个通信系统的各个模块的程序以及仿真过程，分析地比较透彻，便于理解，通信的整个过程是一个相对来说很复杂的过程，但是由于是利用仿真软件进行仿真，各个方面都比较理想，因此最后的结果误差很小，比较符合理想情况。

关键字：

数字通信脉冲编码调制循环码FSK调制解调衰落信道

Abstract

Moderncommunicationsystemsbymeansofelectromagneticwavesinthespreadoffreespaceorguidedmediatransmissionmechanismtoachievetheformeriscalledawirelesscommunicationsystem,whichisreferredtoaswiredcommunicationsystems,wirelesscommunicationhasbecomeincreasinglywidespreadapplication.Digitalcommunicationisthemostimportantpartofthewirelesscommunicationsystem,oneoftheimportantwaystoimprovethedigitalmodulationtechniques,improvementofcommunicationsystemperformance.Digitalcommunicationprocessbyafewofthemoreimportantaspectsoftheinformationsource,sourcecoding,channelcodingandmodulation,plusnoise,demodulation,channeldecoding,sourcedecodingandreception,andeachlinkhasacrucialrole,andshouldthereforebeoneveryaspectoftherelativelylowdistortionmethodtoachieveinordertoachievethenear-losslesstransmission,thelessonsetusingMATLABgraphicsfunctionsandincidentaltooldesignedtopulsecodemodulation,thebasebandcodeforHDB3channelcodeisacycliccodemodulationschemesfordigitalcommunicationsystemsimulationmodelthePSKandchannelfadingchannel.Simulation,observationlearnedallaspectsoftheimplementationprocessinthemodelofdigitalcommunications,digitalsignalprocessingandlearnahugeroleindigitalcommunication,averydetaileddescriptionoftheentirecommunicationsystemofthevariousmodulesoftheprogramaswellasthesimulationprocess,anyanalysisthoroughcomparison,tofacilitateunderstanding,thecommunicationofthewholeprocessisarelativelycomplexprocess,butduetotheuseofsimulationsoftwareforsimulation,aspectsaremoreideal,thereforefinalresultsoferrorisverysmall,comparetheidealsituation.

Keywords:

FSKmodulationanddemodulationdigitalcommunicationpulsecodemodulationcyclecodefadingchannel

1课程设计任务与要求

1.1课程设计的目的

通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。

进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；

加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。

1.2课程设计的任务与要求

要求利用仿真软件（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（如图1-1所示）。

其中信源为随机确定的一个模拟时间函数，数字化方式采用PCM编码，基带码为HDB3码，信道码采用循环码，调制方式为PSK，信道类型为衰落信道。

要求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。

图1-1典型的通信系统

2数字通信系统原理分析

通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿（受信者），它的一般模型如图1-1所示。

通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统，数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。

因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。

近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。

2.1脉冲编码调制原理分析

模拟信号进行数字传输的原理框图如图2-1所示。

图2-1模拟信号数字化过程

2.1.1模拟信号抽样过程

抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。

抽样定理：

设一个频带限制的（0，fH）Hz内的时间连续信号m（t）如果它不少于2fH次/s的速率进行抽样，则m（t）可以由抽样值完全确定。

图2-2模拟信号抽样过程

如图2-2就是简化的模拟信号转换离散的数字信号的抽样过程，其中f（t）是连续的时间信号，也就是模拟信号，在送到乘法器上与s（t）取样脉冲序列进行乘法运算，事实上取样脉冲序列就是离散的一个个冲激函数。

因此有

公式2-1

另外要注意的是，采样间隔的周期要足够的小，采样率要做够的大，要不然会出现混叠现象，一般情况下如果模拟信号的最高频率为fh时，采样频率fs>

=2fh。

2.1.2抽样信号的量化过程

量化就是利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程。

时间连续的模拟信号经过抽样后的样值序列虽然在时间上离散，但是在幅度上仍然是连续的，在通信系统中已经有很多的量化方法了，最常见的就是均匀量化与非均匀量化。

均匀量化概念比较早出来。

因其有很多的不足之处，很少被使用，这就有了非均匀量化的概念。

非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。

它是根据输入信号的概率密度函数来分布量化电平的，以改善量化性能，它的特点是输入小时量阶也小，输入大时，量阶也大。

整个范围内信噪比几乎是一样的，缩短了码字长度，提高了编码效率。

实际中非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号x先进行压缩处理，再把压缩的信号y进行非均匀量化。

通常使用的压缩器中，大多数采用对数压缩，即y=lnx。

广泛采用这两种对数压扩特性的是u/A率压扩。

μ律压缩特性

压缩规律：

μ压缩特性近似满足下对数规律

公式2-2

μ律压缩定性分析

μ=0时:

无压缩作用（直线）

μ＞0时:

μ↑→压缩明显

压缩作用---y是均匀的，而x是非均匀的→信号越小△x也越小

A压缩率

所谓的A压缩率就是压缩器具有如下特性：

公式2-3

公式2-4

上式中：

x为归一化的压缩器输入电压；

归一化的压缩器输出电压；

A为压扩参数，表示压缩程度。

本次课程设计采用的是非均匀量化的方式，使用的是A率压缩的方式，这种方式是我国目前通信中最为普遍与常用的方式。

2.1.3量化信号的编码

所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。

当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。

在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：

低速编码和高速编码。

通信中一般都采用第二类。

编码器的种类大体上可以归结为三类：

逐次比较型、折叠级联型、混合型。

在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。

下面结合13折线的量化来加以说明。

在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。

若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。

具体的做法是：

用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。

其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。

这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。

13折线编码

特点：

基本上保持压缩特性，又便于数字实现。

图2-413折线法图

如表2-1左边是段落码和段落之间的关系，右边是段内码16个量化级之间的关系。

段落序号