通信原理II报告.docx
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通信原理II报告
通信原理II课程设计报告
基于MATLAB的数字基带传输系统
通信系统仿真平台各模块要求
序号
内容
基本要求
参考学时
1
实现输入信号的模拟
设计实现单频正弦波、方波、声波信号（以两个不同频率正弦波相加模拟）的仿真。
要求正弦波、方波的幅度和频率可按要求调整
4
2
实现模拟波形到数字波形的PCM编码变换
设计实现抽样、量化、编码。
要求抽样率可根据输入信号最大频率自动调整。
编码可采用均匀量化编码或A律13折线编码
3
数字基带传输系统的设计
设计实现AMI、AMI和数字双向码基带信号的编码传输，画出码形变换前后的信号波形
4
4
数字频带传输系统的设计
设计实现2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK、QPSK调制解调系统，画出调制前后的信号波形
4
5
传输信道建模和设计和系统误码性能分析
设计实现AWGN信道、简单衰落信道、瑞利衰落信道；通过改变信道条件，仿真信道传输误码率性能，画出系统误码率曲线；分析不同调制方式、编码方式对系统传输性能的影响
2
6
采用信道编码系统的设计
设计实现汉明码的编译码；循环码的编译码；卷积码的编译码；正交编码的编译码系统
2
7
系统图形化界面的设计
运用Matlab图形界面开发工具设计并实现仿真系统的图形化界面
8
其他扩展功能
自行设计发挥
目录
1、实验目的和要求1
2、实验原理图2
3、实验程序设计2
4、实验结果17
5、实验心得20
摘要
输入：
首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。
数字化：
将模拟信号进行数字化，得到数字信号，选择PCM编码。
信道编码：
实现简单的信道编译码（7,3）循环码
信源编码：
实现基带码形变换（AMI码）
信道：
采用加性高斯信道。
PCM解码：
给出解码后的模拟信号的时域波形，并与输入信号进行比较。
系统性能分析：
比较在不同调制方式下，该数字频带传输系统的性能指标，即该系统的输出误码率随输入信噪比的变化曲线。
1、实验目的和要求
1、目的：
通信原理II课程设计是《通信原理》课的辅助环节。
它以小型课题方式来加深、扩展通信原理所学知识，课程设计着重体现通信原理教学知识的运用，着重培养学生主动研究的能力。
通过课程设计，主要达到以下目的：
⑴使学生增进对通信系统的认识，加深对通信原理知识的理解。
⑵使学生掌握通信系统仿真设计方法。
2、要求：
根据所学知识独立完成基本设计任务，对于创新设计可以不受大纲限制，经老师审核同意并在条件允许的情况下，可以自行命题。
本课程设计以上机编写Matlab仿真程序为主，采取较为灵活的教学方式，大部分时间由学生上机操作，必要时配合少量的理论讲授。
主要完成系统设计与实现。
2、实验原理图
3、实验程序设计
closeall
clearall;
clc;
%--------------生成模拟信号----------------------
fudu=5;%模拟信号的振幅
fs=2800;%抽样频率
f=100;%模拟信号的频率Hz
N=64;%抽样个数
t=（0:
N-1）/fs;%采样时间s
moni=fudu*sin（2*pi*f*t）;%生成了模拟信号
figure
（1）;
%将第1个窗口分成2行2列,取第1个位置
subplot（3,1,1）;
plot（t,moni）;
gridon;
axis（[01/f*2-fudufudu]）;%输出2个周期的信号
title（'输入模拟信号'）;
fori=1:
64;
%设计输入范围是-6～6V,对模拟信号抽取64个样本
%循环对每个样本进行归一化并计算出量化单位x
%设量化器最大分层电平是2048个量化单位.
x（i）=moni（i）/6*2048;
end
%----------------pcm编码部分--对每个样本进行编码-------------------
fori=1:
64;
ifx（i）>0
out
（1）=1;%抽样值大于0，极性码为1
else
out
（1）=0;%抽样值小于0，极性码为0
end
%确定段落码
ifabs（x（i））>=0&abs（x（i））<32
out
（2）=0;out（3）=0;out（4）=0;step=1;st=0;%x的绝对值在0到32之间，则落在第一段内，段落码为001，段落起始电平st为16，量化间隔step为1
elseif32<=abs（x（i））&abs（x（i））<64
out
（2）=0;out（3）=0;out（4）=1;step=2;st=32;%x的绝对值在32到64之间，则落在第二段内，段落码为010，段落起始电平st为32，量化间隔step为2
elseif64<=abs（x（i））&abs（x（i））<128
out
（2）=0;out（3）=1;out（4）=0;step=4;st=64;%x的绝对值在64到128之间，则落在第三段内，段落码为011，段落起始电平st为64，量化间隔step为4
elseif128<=abs（x（i））&abs（x（i））<256
out
（2）=0;out（3）=1;out（4）=1;step=8;st=128;%x的绝对值在128到256之间，则落在第四段内，段落码为100，段落起始电平st为128，量化间隔step为8
elseif256<=abs（x（i））&abs（x（i））<512
out
（2）=1;out（3）=0;out（4）=0;step=16;st=256;%x的绝对值在256到512之间，则落在第五段内，段落码为101，段落起始电平st为256，量化间隔step为16
elseif512<=abs（x（i））&abs（x（i））<1024
out
（2）=1;out（3）=0;out（4）=1;step=32;st=512;%x的绝对值在512到1024之间，则落在第六段内，段落码为110，段落起始电平st为512，量化间隔step为32
elseif1024<=abs（x（i））&abs（x（i））<2048
out
（2）=1;out（3）=1;out（4）=0;step=64;st=1024;%x的绝对值在1024到2048之间，则落在第七段内，段落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64
else
out
（2）=1;out（3）=1;out（4）=1;step=64;st=1024;%x的绝对值超出了2048，则段落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64
end
%确定段内码
if（abs（x（i））>=2048）
out（2:
8）=[1111111];%x的绝对值超出了2048，段落码和段内码均为1111111
else
tmp=floor（（abs（x（i））-st）/step）;%确定x落在某段的第tmp级内
t=dec2bin（tmp,4）-48;%将tmp转化为四位二进制码
out（5:
8）=t（1:
4）;%段内码为t
end
g（i*8-7:
i*8）=out（1:
8）;
end
%提取一小部分PCM在主界面上进行示范
jubuPCM=g（41:
44）
max=512;
%-------------------输出一下PCM编码作为演示-----------------
cp=[];
mod1=[];
f=2*2*pi;
t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（g）;
ifg（n）==0;
A=zeros（1,200）;%每个值200个点
elseg（n）==1;
A=ones（1,200）;
end
cp=[cpA];%s（t）,码元宽度200
c=cos（f*t）;%载波信号
mod1=[mod1c];%与s（t）等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure
（1）;subplot（3,1,2）;plot（cp）;gridon;
set（gca,'xtick',[38000:
400:
40000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[3800040000-1.21.2]）;title（'PCM编码以后的信号（部分）'）;
%---------------------------------（7,4）汉明码编码-------------------------------
xinyuanU=g;%要编码的信源U=之前的PCM编码a矩阵
hmG=[1,0,0,0,1,1,0;0,1,0,0,1,1,1;0,0,1,0,0,1,1;0,0,0,1,1,0,1]%设置一个4行7列的生成矩阵
fori=1:
128
hmC（i*7-6:
i*7）=xinyuanU（i*4-3:
i*4）*hmG;%信息乘上监督矩阵,形成汉明码
end
hmC=rem（hmC,2）;%对矩阵各项求余,以过滤成0或1
%----------------------------------汉明码编码结束--------------------------------
%提取一小部分PCM在主界面上进行示范
jubuC=hmC（71:
77）
%-------------------输出一下汉明码作为演示-----------------
cp=[];
mod1=[];
f=2*2*pi;
t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（hmC）;
ifhmC（n）==0;
A=zeros（1,20）;%每个值20个点
elsehmC（n）==1;
A=ones（1,20）;
end
cp=[cpA];%s（t）,码元宽度20
end
figure
（1）;subplot（3,1,3）;plot（cp）;gridon;
set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[38004000-1.21.2]）;title（'转化为汉明码以后的信号（部分）'）;
%-------------------------------将汉明码变成AMI码--------------------------
temp=1;
one=0;
zero=0;
fori=1:
896
ifcp（i*20-10）==1
AMI（i*20-19:
i*20-10）=temp;%则前半部分得1或-1
AMI（i*20-9:
i*20）=0;%后半部分归0
temp=-temp;
one=one+1;
zero=0;
else
AMI（i*20-19:
i*20）=0;
zero=zero+1;
end
ifzero==4%判断是否出现了连续4个0码
ifrem（one,2）==1%如果之前的B有奇数个
AMI（i*20-19:
i*20-10）=-temp;%则将第4个0码变成+V或-V,形成"000V"
else%如果之前的B有偶数个
AMI（i*20-79:
i*20-70）=temp;%则第i-3个电平变成B或-B
temp=-temp;
AMI（i*20-19:
i*20-10）=-temp;%第i个电平变成V或-V,形成"B00V"
end
end
end
figure
（2）;subplot（3,1,1）;plot（AMI）;gridon;
set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[38004000-1.21.2]）;title（'AMI码（部分）'）;
%加高斯噪声
gAMI=awgn（AMI,20）;
figure
（2）;subplot（3,1,2）;plot（gAMI）;gridon;
set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[38004000-1.21.2]）;title（'加高斯以后的AMI码（部分）'）;
%%接收端
%%低通滤波器
%fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;
%ws=fs/（fn/2）;wp=fp/（fn/2）;%计算归一化角频率
%[n,wn]=buttord（wp,ws,rp,rs）;%计算阶数和截止频率
%[b,a]=butter（n,wn）;%计算H（z）
%
%dAMI=filter（b,a,gAMI）;
%
%figure（3）;subplot（2,1,1）;plot（dAMI）;gridon;
%set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
%axis（[38004000-1.21.2]）;title（'通过了低通滤波器后的AMI码（部分）'）;
dAMI=gAMI;
%抽样判决
%AMI码
fori=1:
length（dAMI）;
ifdAMI（i）>0.5;
pAMI（i）=1;
elseifdAMI（i）<-0.5;
pAMI（i）=-1;
else
pAMI（i）=0;
end
end
figure
（2）;subplot（3,1,3）;plot（pAMI）;gridon;
set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[38004000-1.21.2]）;title（'抽样判决后的AMI码（部分）'）;
%--------------------AMI转化回汉明码--------------------------
%先解决B00V和000V
temp1=0;
temp2=0.1;
j=0;
fori=1:
896
ifpAMI（i*20-15）~=0
j=j+1;
ifrem（j,2）==1
temp1=pAMI（i*20-15）;
biaoji1=i;
else
temp2=pAMI（i*20-15）;
biaoji2=i;
end
end
iftemp1==temp2%如果两次非0码的极性相同，就可能是B00V或000V
ifabs（biaoji1-biaoji2）==3%如果两个码之间的间隔是3，就是B00V
pAMI（biaoji1*20-19:
biaoji1*20）=0;
pAMI（biaoji2*20-19:
biaoji2*20）=0;
temp1=0;
temp2=0.1;
else
pAMI（i*20-19:
i*20）=0;
temp1=0;
temp2=0.1;
end
end
end
%然后变回汉明码
hmcm=zeros（1,17920）;
temp=1;
fori=1:
length（pAMI）
ifhmcm（i）==0
ifabs（pAMI（i））==1
hmcm（i:
i+20）=1;
end
end
end
figure（3）;subplot（3,1,1）;plot（hmcm）;gridon;
set（gca,'xtick',[3800:
40:
4000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[38004000-1.21.2]）;title（'由AMI码转化后的汉明码'）;
%------------------------（7,4）汉明码--解码------------------------
%抽取其中的汉明码序列
fori=1:
896
pdst2（i）=hmcm（i*20-10）;
end
%提取一小部分PCM在主界面上进行示范
JIEjubuC=pdst2（71:
77）
hmH=[1,1,0,1,1,0,0;1,1,1,0,0,1,0;0,1,1,1,0,0,1]%定义监督矩阵H
fori=1:
3%将监督矩阵H转置成为HT
forj=1:
7
hmHT（j,i）=hmH（i,j）;
end
end
hmHT
fori=1:
128%利用转置了的监督矩阵HT进行解码
hmS=pdst2（i*7-6:
i*7）*hmHT;%将接收到的信号与监督矩阵的转置矩阵相乘
hmS=rem（hmS,2）;%将所有数求余,以变成0或1
%hmS从000-111这八种情况,分别对应可纠正的错误图样
forj=1:
1
ifhmS
（1）==0&hmS
（2）==0&hmS（3）==0
hmE=[0,0,0,0,0,0,0];
break;
end
ifhmS
（1）==0&hmS
（2）==0&hmS（3）==1
hmE=[0,0,0,0,0,0,1];
break;
end
ifhmS
（1）==0&hmS
（2）==1&hmS（3）==0
hmE=[0,0,0,0,0,1,0];
break;
end
ifhmS
（1）==0&hmS
（2）==1&hmS（3）==1
hmE=[0,0,1,0,0,0,0];
break;
end
ifhmS
（1）==1&hmS
（2）==0&hmS（3）==0
hmE=[0,0,0,0,1,0,0];
break;
end
ifhmS
（1）==1&hmS
（2）==0&hmS（3）==1
hmE=[0,0,0,1,0,0,0];
break;
end
ifhmS
（1）==1&hmS
（2）==1&hmS（3）==0
hmE=[1,0,0,0,0,0,0];
break;
end
ifhmS
（1）==1&hmS
（2）==1&hmS（3）==1
hmE=[0,1,0,0,0,0,0];
break;
end
end
hmjmC=pdst2（i*7-6:
i*7）+hmE;%将接收到的码,加上hmE这错误图样,最多可纠正1位错误（dmin》2t+1）
pcm（i*4-3:
i*4）=hmjmC（1:
4）;%最后得到汉明码的译码结果--恢复为PCM编码
end
%-----------------------汉明码解码结束------------------------
%提取一小部分解码后的汉明码在主界面上进行示范
JIEjubuPCM=pcm（41:
44）
%-------------------输出一下解出来的PCM编码作为演示-----------------
cp=[];
mod1=[];
f=2*2*pi;
t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（pcm）;
ifpcm（n）==0;
A=zeros（1,200）;%每个值200个点
elsepcm（n）==1;
A=ones（1,200）;
end
cp=[cpA];%s（t）,码元宽度200
c=cos（f*t）;%载波信号
mod1=[mod1c];%与s（t）等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure（3）;subplot（3,1,2）;plot（cp）;gridon;
set（gca,'xtick',[38000:
400:
40000],'ytick',[-2,-1,0,1,2]）
axis（[3800040000-1.21.2]）;title（'汉明码转化回PCM后的信号（部分）'）;
%---------------------PCM解码--------------------------
%循环将PCM编码变成量化电平数
fori=1:
64;
%初始化计算参数
dlm=0;
dp=0;
%将2-4位段落码换算成起始电平
ifpcm（i*8-6）==1;
dlm=dlm+4;
end
ifpcm（i*8-5）==1;
dlm=dlm+2;
end
ifpcm（i*8-4）==1;
dlm=dlm+1;
end
%得到由段落码换算来的起始电平
dp=2^（dlm+4）;
%先加上最小量化电平的一半
dp=dp+2^（dlm）/2;
%将5-8位段内码结合段落码一起转换成电平数
%第5位
ifpcm（i*8-3）==1;
dp=dp+2^（dlm+3）;
end
%第6位
ifpcm（i*8-2）==1;
dp=dp+2^（dlm+2）;
end
%第7位
ifpcm（i*8-1）==1;
dp=dp+2^（dlm+1）;
end
%第8位
ifpcm（i*8）==1;
dp=dp+2^（dlm）;
end
%最后判断第1位码,决定正负
ifpcm（i*8-7）==0;
dp=-dp;
end
jiedp（i）=dp;
end
%将量化电平数变成电压
fori=1:
64;
dianya（i）=jiedp（i）/2048*6;
end
fs=2800;%抽样频率
t=（0:
N-1）/fs;%采样时间s
f=100;%模拟信号的频率Hz
figure（3）;subplot（3,1,3）;plot（t,dianya）;gridon
axis（[01/f*2-55]）;title（'PCM解码后的模拟信号'）
%误码率仿真
forsnr=1:
40
snn=2*snr-40;
snnr（snr）=snn;
%假设信源就是这个
a=randint（1,128,[0,1]）;
%（7,4）汉明码编码
xinyuanU=a;%要编码的信源U=之前的PCM编码a矩阵
hmG=[1,0,0,0,1,1,0;0,1,0,0,1,1,1;0,0,1,0,0,1,1;0,0,0,1,1,0,1];%设置一个4行7列的生成矩阵
fori=1:
32
hmC（i*7-6:
i*7）=xinyuanU（i*4-3:
i*4）*hmG;%信息乘上监督矩阵,形成汉明码
end
hmC=rem（hmC,2）;%对矩阵各项求余,以过滤成0或1
cp=[];
mod1=[];
f=2*2*pi;
t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（hmC）;
ifhmC（n）==0;
A=zeros（1,20）;%每个值20个点
elsehmC（n）==1;
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