典型电话通信信道的建模与仿真 毕业设计论文附件.docx

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典型电话通信信道的建模与仿真毕业设计论文附件

本科毕业设计（论文）

附件

题

目

典型电话通信信道的建模与仿真

********

专业：

通信工程

********

南通大学

毕业设计（论文）立题卡

题目

典型电话通信信道的建模与仿真

出题人

张士兵

课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、成果形式等）

随着通信技术的飞速发展，通信系统的结构和功能变得越来越复杂，计算机仿真是一种有效的研究与开发手段。

而在通信技术和通信系统仿真中，信道建模是不可缺少的。

本课题的目的就是通过对典型电话通信信道的建模，了解影响有线信道的因素，掌握有线信道建模方法，为通信系统的设计打下一定的基础。

本课题主要涉及有线信道的相关知识，主要内容包括信道的低通等效模型、信道的频率失真对信号传输的影响。

本课题要求建立典型电话信道的模型并进行仿真，撰写毕业论文。

课题来源

科研

课题类别

毕业设计

该课题对学生的要求

本课题主要涉及通信系统的相关技术，要求学生具有通信系统的相关理论与知识，并熟悉MATLAB仿真工具的应用。

系意见

该课题符合电子信息专业培养目标和要求，工作量适中，难易程度适中，满足本科毕业设计要求，同意立题。

系主任签章：

2011年12月10日

学院意见

（盖学院立题意见章）

教学院长签章：

2011年12月12日

注：

1、此表一式三份，学院、系、学生档案各一份。

2、课题来源是指：

1.科研，2.社会生产实际，3.其他。

3、课题类别是指：

1.毕业论文，2.毕业设计。

4、系意见：

在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。

南通大学

毕业设计（论文）任务书

题目：

典型电话通信信道的建模与仿真

学生姓名郁振宇

学院电子信息学院

专业通信工程

起讫日期2012年1月－6月

指导教师张士兵职称教授

发任务书日期2012年1月12日

课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）

研究内容：

本课题主要涉及有线信道的相关知识，主要内容包括在研究信道特征以及信道频率特性的基础上，建立典型电话通信信道模型，即带通信道模型，并在已知带通信道的幅频特性和群时延特性的条件下，求出带通信道的频率函数，利用快速傅立叶逆变换IFFT算法计算带通信道冲激响应，并用MATLAB软件绘制出其曲线。

研究目标：

通过对典型电话通信信道的建模，了解影响有线信道的因素，掌握有线信道建模方法，为通信系统的设计打下一定的基础。

解决的关键问题：

1、了解典型电话通信信道

2、建立通信信道模型并仿真。

课题的研究方法和技术路线

研究方法：

1、理论分析与实验仿真相结合，注意理论结果与仿真结果的吻合程度检验。

2、局部性能分析与全局性能分析相结合。

技术路线：

1、在已知带通信道的幅频特性和群时延特性的条件下，用计算机求出带通信道的频率函数；

2、利用快速傅立叶逆变换IFFT算法计算带通信道冲激响应；

3、用MATLAB软件绘制出其曲线并分析结果。

基础条件

本课题组已跟踪、研究有线通信技术多年，研究了不少的文献资料，积累了一定的研究成果；郁振宇同学理论基础扎实，在有线通信技术方面具有比较好的基本功，预计能够完成本课题的研究任务。

参考文献

[1]王刚，郑方．电话信道下应用DMFCC进行说话人识别[J]．清华大学学报，2009，49（10）：

1597-1600

[2]QilianL．RadarSensorWirelessChannelModelinginFoliageEnvironment:

UWBVersusNarrowband[J]．IEEETrans.onSensorsJournal，2011，11（6）：

1448-1457

[3]马小舟．移动无线信道特性及基于FPGA的信道仿真器实现[D]．长沙：

国防科学技术大学，2009．

[4]胡凡．非协作数字通信系统群时延及相位噪声研究[D]．成都：

电子科技大学，2010．

[5]王俊波，曹哲，陈明，等．无线并行放大转发中继传输中基于信噪比的功率分配研究[J]．电子学报，2011，39（7）：

1663-1667

[6]夏术泉．通信电子线路[M]．北京：

北京理工大学出版社，2010：

21-27

[7]MartinsNC．CodingforAdditiveWhiteNoiseChannelsWithFeedbackCorruptedbyQuantizationorBoundedNoise[J]．IEEETrans.onInformationTheory，2008，54（9）：

4274-4282

[8]NielsenJO，YanakievB，BonevIB，etal．UserInfluenceonMIMOChannelCapacityforHandsetsinDataModeOperation[J]．IEEETrans.onAntennasandPropagation，2012，60

（2）：

633-643

[9]喻火根．移动通信信道建模与仿真研究[D]．成都：

电子科技大学，2009．

[10]张德丰．数字图像处理（MATLAB版）[M]．北京：

人民邮电出版社，2009，221-257

[11]李耀东，王玉玲．宽带无线移动通信系统信道建模技术研究[J]．西安邮电学院学报，2009，14

（1）：

34-48

[12]曾婷．电话授时系统信道时延测量新技术研究[D]．北京：

中国科学院，2010．

[13]陆建东．基于MATLAB的无线信道传播特性分析[J]．科技传播，2010，（19）：

193-196

[14]RusekF，PrljaA．OptimalChannelShorteningforMIMOandISIChannels[J]．IEEETrans.onWirelessCommunications，2012，11

（2）：

810-818

[15]GadringerME，BoschW，MagerlG．PhaseDependentDistortioninDirectConversionTransmitters[J]．IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechniques，2011，59（12）：

3219-3227

本课题必须完成的任务：

（1）写开题报告；

（2）完成与课题相关的英文翻译；（3）完成与课题相关的研究和仿真验证程序；

（4）撰写毕业论文。

成果形式

（1）英文翻译；

（2）开题报告；（3）Matlab程序；（4）毕业论文。

进度计划

起讫日期

工作内容

备注

1.18－2.18

查阅资料、英文翻译。

2.19－3.20

熟悉Matlab语言，设计总体方案；完成开题报告，开题答辩。

3.22日前完成开题报告答辩

3.21－4.26

设计算法及程序，并考虑改进措施。

4.27－5.10

准备中期检查、实现算法的改进。

4.25日前完成中期检查

5.11－5.23

设计算法及程序；撰写毕业论文。

5.20日交毕业论文草稿

5.24－6.10

修改完善毕业论文，毕业设计成果演示和验收、准备毕业答辩。

5.30日前毕业论文定稿

系意见

该课题符合电子信息学科培养目标和要求，能结合实际进行研究，工作量适中，难易程度适中，满足本科毕业设计要求。

系主任签章：

　　2012年1月9日

学院意见

该同学在通信系统建模和仿真等方面具有一定的基础，课题具有一定的研究价值，经学院讨论决定，同意该同学完成本课题。

教学院长签章：

　　2012年1月10日

南通大学

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名

郁振宇

专业

通信工程

班级

通信082

学号

0811002111

题目

典型电话通信信道的建模与仿真

阅读文献

情况

国内文献10篇

开题日期

2012年3月18日

国外文献5篇

开题地点

12#609

一、文献综述与调研报告：

（阐述课题研究现状及发展趋势，课题研究意义、参考文献）

本课题研究的现状及发展趋势：

当今的通信系统越来越面向大型综合多业务方向发展，在同一通信系统中可以包含多个不同功能的子系统，运行不同的网络协议，承载多种综合网络业务。

在通信系统建设中，具有高度复杂性和不确定性，所以在通信系统的规划和建设中，应用通信系统仿真技术，可以对于通信系统设计方案、实施方案、通信系统运行情况、通信系统发展计划等进行测试、评估、改进和优化，实现通信系统设计最优化，提高通信系统的实用性与经济型，节约建设成本，缩短建设周期，并对于通信系统的性能做出有效的预测，为通信系统的改善做好准备。

本课题研究的意义和价值：

通过对有线通信信道，特别是对恒参信道的幅频特性、相频特性方面的研究，建立等效低通信道模型，有助于我们了解影响有线信道的因素，掌握有线信道建模方法，以及了解信道的频率失真对信号传输的影响。

基于电话通信市场的蓬勃发展，电话信道的研究工作不断地深入。

电话信道建模对通信系统的建设有着重要的意义。

通信信道建模与仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程。

它通过所建信道模型的仿真结果来对实际的建设提供指导，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。

参考文献：

[1]王刚，郑方．电话信道下应用DMFCC进行说话人识别[J]．清华大学学报，2009，49（10）：

1597-1600

[2]QilianL．RadarSensorWirelessChannelModelinginFoliageEnvironment:

UWBVersusNarrowband[J]．IEEETrans.onSensorsJournal，2011，11（6）：

1448-1457

[3]马小舟．移动无线信道特性及基于FPGA的信道仿真器实现[D]．长沙：

国防科学技术大学，2009．

[4]胡凡．非协作数字通信系统群时延及相位噪声研究[D]．成都：

电子科技大学，2010．

[5]王俊波，曹哲，陈明，等．无线并行放大转发中继传输中基于信噪比的功率分配研究[J]．电子学报，2011，39（7）：

1663-1667

[6]夏术泉．通信电子线路[M]．北京：

北京理工大学出版社，2010：

21-27

[7]MartinsNC．CodingforAdditiveWhiteNoiseChannelsWithFeedbackCorruptedbyQuantizationorBoundedNoise[J]．IEEETrans.onInformationTheory，2008，54（9）：

4274-4282

[8]NielsenJO，YanakievB，BonevIB，etal．UserInfluenceonMIMOChannelCapacityforHandsetsinDataModeOperation[J]．IEEETrans.onAntennasandPropagation，2012，60

（2）：

633-643

[9]喻火根．移动通信信道建模与仿真研究[D]．成都：

电子科技大学，2009．

[10]张德丰．数字图像处理（MATLAB版）[M]．北京：

人民邮电出版社，2009，221-257

[11]李耀东，王玉玲．宽带无线移动通信系统信道建模技术研究[J]．西安邮电学院学报，2009，14

（1）：

34-48

[12]曾婷．电话授时系统信道时延测量新技术研究[D]．北京：

中国科学院，2010．

[13]陆建东．基于MATLAB的无线信道传播特性分析[J]．科技传播，2010，（19）：

193-196

[14]RusekF，PrljaA．OptimalChannelShorteningforMIMOandISIChannels[J]．IEEETrans.onWirelessCommunications，2012，11

（2）：

810-818

[15]GadringerME，BoschW，MagerlG．PhaseDependentDistortioninDirectConversionTransmitters[J]．IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechniques，2011，59（12）：

3219-3227

二、本课题的基本内容，预计解决的难题

基本内容：

有线通信信道一般受干扰较小，可靠性、保密性强，但建设费用大。

一般采用基带传输或调至传输方式，利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。

光或电信号可以代表声音，文字，图像等。

随着通信技术的飞速发展，通信系统的结构和功能变得越来越复杂，计算机仿真是一种有效的研究与开发手段。

而在通信技术和通信系统仿真中，信道建模是不可缺少的。

本课题的目的就是通过对典型电话通信信道的建模，了解影响有线信道的因素，掌握有线信道建模方法，为通信系统的设计打下一定的基础。

本课题主要涉及有线信道的相关知识，主要内容包括信道的低通等效模型、信道的频率失真对信号传输的影响。

本课题要求建立典型电话信道的模型并进行仿真，撰写毕业论文。

预计解决的难题：

了解电话通信信道并建立模型。

三、课题的研究方法、技术路线：

研究方法：

1、理论分析与实验仿真相结合，注意理论结果与仿真结果的吻合程度检验。

2、局部性能分析与全局性能分析相结合。

技术路线：

1、信道特性的描述；

2、带通信道的等效低通模型设计；

3、等效低通冲激响应的计算；

四、研究工作条件和基础：

本课题组已跟踪、研究有线通信技术多年，研究了不少的文献资料，积累了一定的研究成果；郁振宇同学理论基础扎实，在有线通信技术方面具有比较好的基本功，预计能够完成本课题的研究任务。

五、进度计划

起讫日期

工作内容

1.18－2.18

查阅资料、英文翻译。

2.19－3.20

熟悉Matlab语言，设计总体方案；完成开题报告，开题答辩。

3.21－4.26

设计算法及程序，并考虑改进措施。

4.27－5.10

准备中期检查、实现算法的改进。

5.11－5.23

设计算法及程序；撰写毕业论文。

5.24－6.3

修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。

6.4－6.13

准备和进行毕业论文答辩。

论文阶段完成日期

文献调研完成日期

3月20日

论文实验完成日期

5月25日

撰写论文完成日期

5月31日

评议答辩完成日期

6月13日

指

导

教

师

评

语

该同学在典型电话信道建模与仿真等方面具有比较扎实的基础，查阅了一定的文献资料，研究思路明确，方案可行，同意开题。

导师签章：

年月日

系

意

见

系主任签章：

　年月日

学

院

意

见

教学院长签章：

　年月日

南通大学

毕业设计（论文）中期检查表

学院：

电子信息学院专业：

通信工程填表日期：

2012年4月24日

毕业设计（论文）题目：

典型电话通信信道的建模与仿真

学生姓名

郁振宇

学号

0811002111

文献、资料检索阅读：

中文10篇，外文5篇；是否具备独立查阅文献资料的能力是。

开题完成情况：

　好（√）　　较好（　）　　一般（　）　差（　）　未完成（　）

外文资料翻译情况：

　好（√）　较好（　）　一般（　）　差（　）　未完成（　）

学习态度:

好（√）　　较好（　）　　一般（　）　　差（　）

出勤情况：

出勤记载是否详实是；请假次数：

　　0　　，缺席次数：

　　0　　。

毕业设计（论文）的进度（与任务书进度相对照）：

正常（√）　过快（　）　偏慢（　）

中期检查综合评价：

该生毕业设计态度认真，工作勤奋刻苦，针对课题查阅了大量的中外文资料，进行了较为全面的分析，提出了自己的设计方案。

存在问题和改进措施：

在整体思路上仍存在一些偏颇，需要及时纠正。

中期检查结论：

好（√）　　较好（　）　　一般（　）　　差（　）

注：

1．本表由检查教师填写，交系保存备查，最终归入学生毕业设计（论文）档案；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　检查教师：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　系主任：

南通大学

毕业设计（论文）成果验收表

学院：

电子信息学院专业：

通信工程填表日期：

2012年6月2日

毕业设计（论文）题目：

典型电话通信信道的建模与仿真

学生姓名：

郁振宇

学号：

0811002111

提交验收的毕业设计（论文）成果：

1．一篇英文翻译资料；

2．一种信道建模方案；

3．利用MATLAB进行性能仿真，得出仿真结果并进行分析；

主要仿真结果图如下：

4．毕业设计论文。

毕业设计（论文）成果特色和创新点：

本论文设计中对典型通信信道的建模有自己独特的方法，采用MATLAB进行带通信道特性的模拟并分析信道特性畸变对信号传输的影响。

验收小组意见：

经验收小组现场对论文，设计方案，仿真结果进行验收，该生已经（基本）完成课题研究任务，同意其参加毕业论文答辩。

验收小组组长（签章）______________

年月日

注：

1．本表验收小组意见一栏由验收小组组长填写，其余内容由学生申报填写。

2．本表最终归入学生毕业设计（论文）档案。

本科毕业设计（论文）

英文原文及译文

********

专业：

通信工程

指导教师：

张士兵

完成日期：

通信系统中的无线交换：

全球通信系统中的电话信道

摘要：

标称4-KC电话信道是迄今为止最占优势的现代电信网络参数。

它以直接或其他的方式，由全世界五十亿美元的投资认购。

因此，目前和未来的全球通信网络工程必须提供能在其中工作的信道，作为发现其局限性的途径，进行分区和利用通信空间的设备随之而来。

本文是描述电话信道的损失、相位、噪声特性和一些相关的业务因素的一阶逼近。

1.引言

全球通信系统工程师是在已经经过了至少半世纪长的时期发展的环境中操作的。

通信网，作为这种发展的最终产品并被认为是还未发展充分的产物，至少可以对全球经济资源容量进行一种估算。

这种环境可以被看作是一个令人遗憾的约束后，系统工程师的设计自由的环境。

然而，既然一个人不能变革目前存在的环境，这种观点就被迫觉得是可以理解但又毫无用处的。

作为替代方案，它可以将这种环境当作一种资源，即一种全球通信系统已经完成的状态。

4-KC电话信道是到目前为止最有优势的参数；它是电话通讯的惊人幅度的资本投资的支持下，普遍的共同点。

本文讨论通信信道的特性、局限性、容量以及在其全球网络和相关技术的实施可能产生的影响和能力。

2.全球通信概念

如今在自然界我们并没有能够被认为是全球的通信系统。

既然我们想要讨论这样一个全球的系统，我们可能会通过构建一个假想的参考系统开始，这最好是足以容纳一般系统概念的变化。

作为一个出发点，我们可能会考虑图1中给出的系统的术语。

这个假设系统是基于一个沿45°纬线以北的平行的北极环。

尽管，很明显，依据我们这样一个缩小地球的全球投影很方便，但可以很容易地看出，这并不是一个完全随意的选择。

30°和60°南北纬线间约有1000英里。

在这些环带内，包含了12亿部电话中的11亿，和世界上约50％的世界人口。

该系统由沿北纬45°线的18000英里的主要通道，4个3000英里的二级通道和附加在每个二级通道上的长1000英里的三级馈线组成。

这个假设的骨干长途系统将包括约30000公里的传输系统。

如果我们把它当作是一个有600条信道的系统，我们再考虑1800万英里的传输网络通道。

这种系统的成本将有所不同，

图1假设的全球骨干通信系统

表1关于一个可能的全球电话系统的一些近似约数

1

区域间系统

1800万信道英里

2

项目一可能实现的成本

20亿美元

3

估计目前设备的投资价值

450亿美元

4

项目三支持的电话数

12000万美元

5

在每100人36部电话基础上的全球电话设备的潜在投资

3750亿美元

6

项目五支持的电话数

10亿

7

全球电路的平均长度

10000英里

8

全球电路的最大长度

15000英里

从最有利的地区的最低50美元一英里，到每英里高达300至500美元的不利地区。

一个约100美元每频道英里的数字不会是完全不现实的。

在这种情况下，我们正在考虑一个系统，如果我们排除了支线、区域和地方之间的交换等等的费用，其成本将在20亿美元以内。

在美国，普通运营商网络要为约7000万部电话服务，表示投资约为260亿美元，或每个电话约375美元。

世界上约有12000万电话，如果我们用美国的这个数字为每个电话设备投资，我们要投资大约450亿美元在世界电话设备里。

假设一个和美国相同的全球标准的生活水平，也就是每100人中拥有36台电话，我们将会在全球有10亿部电话和可能约375亿美元的投资。

总之，我们不完全的假设性的全球电话通信系统包括：

（1）在约1800万公里的通道上用于主线间的传输和转换设备所花费的大约20亿美元的投资成本。

（2）依靠约450亿美元投资的区域设备相互连接的约12000万的订户。

（3）在1960年，潜在的全球10亿部电话数量约3750亿美元的资金成本。

一个更加定量的对全球系统的猜测：

如果我们假设我们假想的全球骨干网络服务的用户均匀分布，一个典型的全球电路可能包括环上9000英里的范围，也就是说，每两个馈线500英里，或约10000英里。

调用更多的极端典型可能涉及环上的6000英里，每两个扩展4000公里，每两个馈线1000英里，共15000英里.因此，全球通信系统支持连接超过10000到15000英里的范围。

这些“球场”数字载于表1。

显然，任何新的已经有保证并小心实施的全球通信系统的财政幅度要考虑现有的设备和它的局限性，特别当它是由其基本的共同点来表征时，即所谓的标称4-KC电话通道和权衡他为满足全球通信需求的潜力。

3.标称4-KC电话通道

几乎是全球的标称4-KC电话通道网的作用并不完全是人类的客观性和理性的里程碑。

组织原则C:

M可能会发现存在于言语及听觉机制和语言特性的社会中，所有种族和民族说话的人发音在125到5000赫兹这段频谱和平均约-15dbm的25dB动态范围。

当然，我们必须相信还有其他的影响，特别是在美国电话技术的初始国和坚持由发起人建立的模式的推崇者的趋势，和国际电联广泛标准化的影响。

还有电话和电话用户的其他特殊的特性，这些都导致了一定的标准。

这方面的例子