通信原理I课程设计报告.docx
《通信原理I课程设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理I课程设计报告.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
通信原理I课程设计报告
北京信息科技大学
通信原理I课程设计
题目:
模拟通信系统（PM调制）Matlab仿真平台的
设计和实现
学院：
信息与通信工程学院
专业：
通信工程
学生姓名：
陈庆波班级/学号通信1103/**********
指导老师：
杨玮/李振松/崔英花/汪毓铎
起止时间：
2015年1月
《通信原理I课程设计》任务书
题目
模拟（数字）通信系统Matlab仿真平台的设计和实现
主要
内容
1、完成系统方案的设计；
2、完成仿真程序的设计与调试；
3、分析仿真结果，得出合理结论。
设计
要求
1、仿真输入的模拟信号，给出信号波形和功率谱密度；
2、实现题目要求的模拟信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；
3、实现题目要求的模拟信号的数字化；
4、实现题目要求的数字基带码型变换和反变换，画出变换后数字基带信号的波形；
5、实现题目要求的数字信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；
6、在不同的条件下（基带码型、调制方式，输入信噪比），对系统信噪比（模拟）和误码性能（数字）进行分析，画出系统误码率仿真曲线；
7、实现系统仿真平台正常运行；
8、按要求完成设计报告。
主要
仪器
设备
1、计算机1台，Matlab仿真软件一套。
主要
参考
文献
[1]《通信原理》，周炯槃等，2005年11月北京邮电大学出版社
[2]《现代通信原理》，曹志刚等，清华大学出版社，1992年
[3]《通信原理》，樊昌信等，国防工业出版社，2006第6版
[4]《DigitalandAnalogCommunicationSystems》，LeonW.Couch，清华大学出版社影印版，1999第5版
[5]《DigitalModulationandCoding》，StephenG.Wilson，电子工业出版社影印版，1998年
课程设计进度安排（起止时间、工作内容）
课程设计共设8个题目，每班每人1套实验环境，每组选作不同的题目。
本课程设计上机16学时，分4次，每次4学时，具体安排如下：
课前准备：
了解设计题目，查阅相关文献，复习通信原理的基本知识；
上机（14学时）：
按照题目要求，完成通信系统设计，编写并调试仿真程序；
上机（2学时）：
现场验收答辩；
课后：
撰写课程设计报告，上机结束后一周内上交。
课程设计开始日期
2014.12
课程设计完成日期
2015.1
课程设计实验室名称
计算中心
地点
计算机中心机房
资料下载地址
各班公共邮箱
一、概述-------------------------------------------------4
二、设计目的与要求---------------------------------------4
三、设计内容---------------------------------------------4
四、设计原理---------------------------------------------5
五、实验结果---------------------------------------------9
六、心得与体会------------------------------------------11
七、参考文献--------------------------------------------12
八、附录：
源代码----------------------------------------12
一．概述
本次课程设计是对通信原理所学的最主要知识，即模拟或数字通信系统的各种调制方式的设计仿真实现。
二．设计目的和要求
通信原理I课程设计的目的是为了使学生加深对所学的通信原理知识的理解，比较扎实地掌握通信原理的基础知识和基本理论，增强分析问题和解决问题的能力，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。
本课设要求，学生根据所学知识独立完成基本设计任务；经老师审核同意并在条件允许的情况下，可以自行命题。
本课程设计以上机为主，大部分时间由学生上机操作，必要时配合少量的理论讲授。
三．设计内容
输入：
输入模拟信号，例如正弦型单音频信号等，至少选择两种模拟信号。
给出其时域波形和功率谱密度。
将此模拟信号数字化（PCM编码），得到数字信号，接着进行PCM解码，将编码前和解码后的信号波形进行比较，验证所作PCM编码的正确性。
调制：
对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM调制，给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。
信道：
假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。
自行设计可以加分。
解调：
DSB、SSB、PM解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。
四．设计原理
1.PCM编码
PCM就是把一个时间连续,取值连续的模拟信号变换成时间离散,取值离散的数字信号后在信道中传输.脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化,编码的过程.
所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号.该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号.它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的.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次每秒的速率进行抽样，则m（t）可以由抽样值完全确定。
抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是fS≥2fh，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0～fh之内（fh为模拟信号的最高频率）。
为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在fh以下，如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。
抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。
抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。
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，要不然会出现如下图所示的混叠现象，一般情况下TsWs=2π,Wn>2Wm。
在该实验中,抽样速率采用8Kbit/s.
所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示.一个模拟信号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值.
所谓编码,就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值.然而,实际上量化是在编码过程中同时完成的,故编码过程也称为模/数变换,可记作A/D.
话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。
对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有2∧8=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。
为解决均匀量化时小信号量化误差大，音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密，量化间隔小，而在大信号时分层疏，量化间隔大。
在实际中使用的是两种对数形式的压缩特性：
A律和U律，A律编码主要用于30/32路一次群系统，U律编码主要用于24路一次群系统。
A律PCM用于欧洲和中国，U律PCM用于北美和日本。
PCM帧结构，一个复帧包括16个帧，一个帧为125μs，分为32个时隙，其中偶帧的零时隙传输同步信息码0011011，奇帧的零时隙传输对告码，16时隙传输信令信息，其它各时隙传输数据，每个时隙传输8比特数据。
可采用u率或者是A率进行编码。
我国采用的是A率13折线编码。
2.PM调制与解调
1）调相信号
在模拟调制中，一个连续波有三个参数可以用来携带信息而构成已调信号。
当幅度和频率保持不变时，改变载波的相位使之随未调信号的大小而改变，这就是调相的概念。
角度调制信号的一般表示形式为：
S
（t）=Acos[ω
t+φ（t）]
式中，A是载波的恒定振幅；[ω
t+φ（t）]是信号的瞬时相位，而φ（t）称为瞬时相位偏移；d[ω
t+φ（t）]/dt为信号的瞬时频率，而dφ（t）/dt称为瞬时频率偏移，即相对于ω
的瞬时频率偏移。
设高频载波为u
=U
cosω
t，调制信号为UΩ（t），则调相信号的瞬时相位
φ（t）=ω
+K
UΩ（t）
瞬时角频率ω（t）=
=ω
+K
调相信号u
=U
cos［ω
t+K
uΩ（t）］
将信号的信息加在载波的相位上则形成调相信号，调相的表达式为：
S
（t）=Acos[ω
t+K
f（t）+φ
]
这里K
称为相移指数，这种调制方式，载波的幅度和角频率不变，而瞬时相位偏移是调制信号f（t）的线性函数，称为相位调制。
调相与调频有着相当密切的关系，我们知道相位与频率有如下关系式：
ω=
=ω
+K
f（t）
φ（t）=
ω
t+K
所以在调相时可以先将调制信号进行微分后在进行频率调制，这样等效于调相，此方法称为间接调相，与此相对应，上述方法称为直接调相。
调相信号的产生如图所示：
PM调相信号的产生
2）调制原理
实现相位调制的基本原理是使角频率为ω
的高频载波u
（t）通过一个可控相移网络,此网络产生的相移Δφ受调制电压uΩ（t）控制,满足Δφ=K
uΩ（t）的关系,所以网络输出就是调相信号，可控相移网络调相原理图如图所示：
可控相移网络调相原理图
3）调相信号的解调——相干解调
由于调相信号可以分解成同相分量与正交分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调，如图：
PM信号相干解调
根据公式可以设调相信号
并设相干载波
则相乘器的输出为
经过低通滤波器取出其低频分量
再经微分器，即得解调输出
可见，相干解调可以恢复原调制信号。
这种解调方法需要本地载波与调制载波同步，否则将使解调信号失真。
五、实验结果
1.PCM编码与解码：
2.对原始的模拟基带信号进行PM调制
3.对调相信号进行解调
六．心得与体会
七．参考文献
[1]《通信原理》，周炯槃等，2005年11月北京邮电大学出版社
[3]《通信原理》，樊昌信等，国防工业出版社，2006第6版
八．附录：
实验源代码
closeall
clearall;
clc;
Fs=100000;%抽取电压值样本的频率
t=[0:
1/Fs:
0.00999];%每隔1/Fs秒抽取一个样本,共抽取从0～0.001时间段内的样本点,用来组成"模拟信号"
f=300;%该信号的频率
m=cos（2*pi*f*t）;%调制信号
figure
（1）
subplot（3,1,1）;
plot（t,m）;gridon;
title（'模拟信号的波形'）
axis（[01/f*2-22]）;
fori=1:
length（m）;
%设计输入范围是-1.2～1.2V,对模拟信号抽取1000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）=m（i）/1.2*2048;
end
%对每个样本进行编码
fori=1:
length（m）;%length（y）=n1
if
升级会员 