通信工程专业综合设计要求.docx

1、通信工程专业综合设计要求课程设计说明书题 目： 数字基带/频带通信系统设计学生姓名： 学 院： 班 级： 指导教师： 年 月 日内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称： _ 学院： 班级： _ 学生姓名： _ 学号： _ 指导教师： 一、题目数字基带/频带通信系统设计二、目的与意义“数字基带/频带通信系统设计” 是针对电子通信专业学生的实践教学环节，通过设计，要求学生利用所学专业知识和软件、硬件工具，掌握通信系统的分析、设计、仿真及调试技巧，深入理解通信系统的基本组成，扩张专业背景知识，培养工程技能和实际操作能力。 三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 1. 系统软

2、件仿真：通过MATLAB编程对典型通信系统（如数字基带传输系统和数字频带传输系统）的各组成部分进行建模和仿真分析，实现通信系统仿真。2. 系统硬件设计：基于通信原理实验平台，按照系统设计方案，搭建硬件调试电路，实现通信系统的硬件设计与调试。3. 分析结果，完成报告：分析比较软件仿真结果与硬件调试结果，完成设计报告。四、工作内容、进度安排 1. 查阅资料：搜集通信系统相关资料，熟悉通信系统相关内容（1天）2. 方案选择与设计：根据要求选择通信系统设计方案，定义各模块仿真函数，确定所使用的硬件电路板，写出硬件设计思想与步骤。（1天）3. 子模块实现：利用MATLAB仿真语言编写模块函数，仿真实现各

3、模块功能，搭建硬件电路调试。（5天）4. 系统实现：将各子模块连接，调试主程序实现系统功能，完成硬件调试。（2天）5. 考试与设计报告撰写：完成课程设计考试，整理设计资料及内容，撰写设计报告。（1天）五、主要参考文献1、通信系统仿真教材2、MATLAB及在电子信息类课程中的应用，唐向宏等，电子工业出版社。3、通信原理，樊昌信等，国防工业出版社。审核意见系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间 年 月 日指导教师签字：_通信工程专业综合设计（仿真部分）要求一、设计目的与任务通过MATLAB编程对典型通信系统（如数字基带传输系统和数字频带传输系统）的各组成部分进行建模和仿真分析，加深学生对通信系

4、统各组成部分的理解；在此基础上，连接各个独立的功能模块组成不同的通信系统，完成相应的信息传递功能，并根据仿真分析结果对所设计通信系统的传输质量进行评价。通过本设计，希望进一步提高和挖掘学生对所学专业知识的应用能力和创新意识，培养和锻炼学生的团队合作精神和科研开发精神，为学生后续的毕业设计以及将来进入社会从事相关工作奠定基础。二、设计内容设计题目有两个：数字基带传输系统的MATLAB仿真实现和数字频带传输系统的MATLAB仿真实现。每三个学生一组，每组学生合作完成任意一个题目的软、硬件设计。每个设计题目又包括：各独立功能模块（A/D转换、码型变换或数字调制、随机噪声信道、抽样判决、码型反变换或数

5、字解调制、D/A转换等）的MATLAB仿真实现以及相应通信系统的建模。每个同学必须独立完成一个完整系统的仿真设计，每组三个同学合作完成系统的硬件设计。所要求的每一设计子内容都分成基本任务和选做任务两种，基本任务必须做，选做任务可以不做。典型数字通信系统组成三、考核方式仿真成绩平时成绩（20）设计成绩（80）通 信 工 程 专 业 综 合 设 计 报 告（仿 真 部 分）内 容：数字基带传输系统的MATLAB仿真实现班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 仿真成绩： 同组人姓名： 设计内容一：数字基带传输系统的MATLAB仿真实现（80分）系统组成：一、A/D转换（一）基本任务：单频正弦波模拟

6、信号的简单数字化。即对一个单频正弦波模拟信号进行抽样、均匀量化、PCM二进制自然编码。1、主要步骤和要求：（1）单频正弦波模拟信号的抽样实现。要求输入信号的幅度A、频率F和相位P可变；要求仿真时间从0到2/F，抽样频率为Fs=20F；要求给出抽样信号samp的波形图。（2）单频正弦波模拟信号均匀量化的实现。要求对抽样信号sampl归一化后再进行均匀量化；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化输出信号quant的波形图，并与抽样信号samp画在同一图形窗口中进行波形比较。（3）单频正弦波模拟信号PCM二进制自然编码的实现。要求按量化序号给出PCM二进制自然编码；要求给出编码

7、后的数字序列pcm。2、程序代码及说明：function sampl, quant,pcm=a_d_1(A,F,P,D)%输入变量A ,F,P分别为输入信号的幅度、频率和相位；D为量化电平数；输出%变量sampl为抽样后的输入信号； quant为均匀量化后的输出信号； pcm为编%码后的PCM二进制自然编码数字序列。%单频正弦波模拟信号的抽样实现%以下列出你自己编写的代码%单频正弦波模拟信号均匀量化的实现%以下列出你自己编写的代码%单频正弦波模拟信号PCM二进制自然编码的实现%以下列出你自己编写的代码%3、测试内容及结果：测试信号：sampl, quant,pcm=a_d_1(3,32000,

8、0,14)；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：单频正弦波模拟信号的特殊数字化。按给定要求对一个单频正弦波模拟信号进行数字化。1、主要步骤和要求：（1）单频正弦波模拟信号的抽样实现。要求输入信号的幅度A、频率F和相位P可变；要求仿真时间从0到2/F，抽样频率为Fs=20F；要求给出抽样信号samp的波形图。（2）单频正弦波模拟信号非均匀量化的实现。要求对抽样信号sampl归一化后再分别进行满足A律和u律压缩的非均匀量化；要求压缩参数a、u可变；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化输出信号quant1和quant2的波形图，并与抽样信号samp画在同一

9、图形窗口中进行波形比较。（3）单频正弦波模拟信号PCM二进制折叠编码的实现。要求按量化序号给出PCM二进制折叠编码；要求给出编码后的数字序列pcm1和pcm2。2、程序代码及说明：function sampl, quant1, quant2， pcm1，pcm2=a_d_2(A,F,P,D,a,u) %输入变量A ,F,P分别为输入信号x的幅度、频率和相位；D为量化电平数；a,u %为A律和u律压缩的压缩参数；输出变量sampl为抽样后的输入信号； quant1%为A律压缩非均匀量化后的输出信号；quant2为u律压缩非均匀量化后的输出%信号, pcm1为quant1编码后的PCM二进制折叠编

10、码数字序列，pcm2为quant2%编码后的PCM二进制折叠编码数字序列。%单频正弦波模拟信号的抽样实现%以下列出你自己编写的代码%单频正弦波模拟信号非均匀量化的实现%以下列出你自己编写的代码%单频正弦波模拟信号PCM二进制折叠编码的实现%以下列出你自己编写的代码%3、测试内容及结果：测试信号：sampl,quant1,quant2，pcm1，cm2=a_d_2(3,32000,0,14,87.6,255)；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据% 二、码型变换（一）基本任务：原始PCM脉冲编码信号的AMI码型和CMI码型变换。1、主要步骤和要求：（1）把原始的PCM脉冲编码信号转换成适合在信

11、道中传输的AMI码型。要求PCM码可以是数字型也可以是字符型，要求画出AMI码型变换前后的波形图。（2）把原始的PCM脉冲编码信号转换成适合在信道中传输的CMI码型。要求PCM码可以是数字型也可以是字符型，要求画出CMI码型变换前后的波形图。2、程序代码及说明：（1）AMI码型变换程序代码及说明function changed_ami=signal_encod_1(pcm)%输入信号pcm为原始的PCM脉冲编码信号，输出信号changed_ami为码型变换%后的AMI码型数字序列。%检测原始PCM脉冲编码信号的类型%以下列出你自己编写的代码%对原始PCM脉冲编码信号进行1的个数的奇偶检测，若为

12、奇数个则补1%以下列出你自己编写的代码%AMI码型变换%以下列出你自己编写的代码%（2）CMI码型变换程序代码及说明function changed_cmi=signal_encod_2(pcm)%输入信号pcm为原始的PCM脉冲编码信号，输出信号changed_cmi为码型变换%后的CMI码型数字序列。%检测原始PCM脉冲编码信号的类型%以下列出你自己编写的代码%对原始PCM脉冲编码信号进行1的个数的奇偶检测，若为奇数个则补1%以下列出你自己编写的代码%CMI码型变换%以下列出你自己编写的代码%测试信号：pcm=100001000011000011;changed_amisignal_enc

13、od_1(pcm)；changed_cmi=signal_encod_2(pcm)；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：原始PCM脉冲编码信号的HDB3码型转换。1、主要步骤和要求：把原始的PCM脉冲编码信号转换成适合在信道中传输的HDB3码型。要求PCM码可以是数字型也可以是字符型；要求保证输入的PCM脉冲编码信号中1的个数为偶数；要求编码原理符合通信原理（樊昌信编著）P97页所述；要求画出HDB3码型变换前后的波形图。2、程序代码及说明：function changed_hdb3signal_encod_3(pcm)%输入信号pcm为原始的PCM脉冲编码信号，输出信号c

14、hanged_hdb3为码型变换%后的HDB3码型数字序列。%检测原始PCM脉冲编码信号的类型%以下列出你自己编写的代码%对原始PCM脉冲编码信号进行1的个数的奇偶检测，若为奇数个则补1%以下列出你自己编写的代码% HDB3码型变换%以下列出你自己编写的代码%测试信号：pcm=100001000011000011;changed_hdb3signal_encod_3(pcm）；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%三、随机噪声信道的MATLAB仿真实现（一） 基本任务：简单随机噪声信道的MATLAB仿真实现。1、主要步骤和要求：（1）要求AMI码型数字序列经过一个常用的AWGN信道；要求AM

15、I码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求信道信噪比snr可变；要求在同一个figure中给出输入信号changed_ami和输出信号ami_after_channel的波形图。（2）要求CMI码型数字序列经过一个常用的AWGN信道；要求CMI码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求信道信噪比snr可变；要求在同一个figure中给出输入信号changed_cmi和输出信号cmi_after_channel的波形图。2、程序代码及说明：（1）AMIAWGN程序代码及说明function ami_after_channel=channel_1(changed_ami,snr)%输入变量c

16、hanged_ami为AMI码型数字序列，snr为AWGN信道的信噪比；输出%变量ami_after_channel为经过AWGN信道后的AMI码型数字序列。%检测AMI码型数字序列的类型%以下列出你自己编写的代码%随机噪声信道的MATLAB仿真实现%以下列出你自己编写的代码%（2）CMIAWGN程序代码及说明function cmi_after_channel=channel_2(changed_cmi,snr)%输入变量changed_cmi为CMI码型数字序列，snr为AWGN信道的信噪比；输出%变量cmi_after_channel为经过AWGN信道后的CMI码型数字序列。%检测CMI

17、码型数字序列的类型%以下列出你自己编写的代码%随机噪声信道的MATLAB仿真实现%以下列出你自己编写的代码%测试信号：changed_ami =-1000010000-110000-11；changed_cmi110101010100010101011100010101011100；ami_after_channel=channel_1(changed_ami,20)；cmi_after_channel=channel_2(changed_cmi,20)；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：特殊随机噪声信道的MATLAB仿真实现。1、主要步骤和要求：要求HDB3码型数字序列

18、经过一个常用的AWGN信道；要求HDB3码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求信道信噪比snr可变；要求输入信号的功率值sigpower可调；要求在同一个figure中给出输入信号changed_hdb3和输出信号hdb3_after_channel的波形图。2、程序代码及说明：function hdb3_ after_channel=channel_3(changed_ hdb3,snr,sigpower)%输入变量changed_ hdb3为HDB3码型数字序列，snr为AWGN信道的信噪比，%sigpower为输入信号的功率值；输出变量hdb3_ after_channel为经过A

19、WGN%信道后的HDB3码型数字序列。%检测HDB3码型数字序列的类型%以下列出你自己编写的代码%随机噪声信道的MATLAB仿真实现%以下列出你自己编写的代码%测试信号：changed_ hdb3=-1000-V1000V-11-B00-V1-1；hdb3_ after_channel=channel_3(changed_ hdb3,20,1)；%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%四、抽样判决的MATLAB仿真实现（一）基本任务：对经过随机噪声信道的AMI码型和CMI码型数字信号进行抽样判决，去除或减弱噪声的干扰。1、主要步骤和要求：（1）对经过信噪比可变随机噪声信道的AMI码型数字信号进

20、行抽样判决，去除噪声的干扰。要求AMI码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求在同一图形窗口中画出抽样判决前后的波形图。（2）对经过信噪比可变随机噪声信道的CMI码型数字信号进行抽样判决，去除噪声的干扰。要求CMI码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求在同一图形窗口中画出抽样判决前后的波形图。2、程序代码及说明：（1）AMIAWGNADJUDGE程序代码及说明function adjudged_ami=adjudg_1(ami_after_channel，m)%输入信号ami_after_channel为经过AWGN信道后的AMI码型数字信号，m为判%决门限值；输出变量adjudge

21、d_ami为抽样判决后的信号。%检测加噪后的AMI码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码%加噪AMI码型数字序列抽样判决的MATLAB仿真实现%以下列出你自己编写的代码%（2）CMIAWGNADJUDGE程序代码及说明function adjudged_cmi=adjudg_2(cmi_after_channel，m)%输入信号cmi_after_channel为经过AWGN信道后的CMI码型数字信号，m为判%决门限值，输出变量adjudged_cmi为抽样判决后的信号。%检测加噪后的CMI码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码%加噪CMI码型数字序列抽样判决的MATLAB仿真实现%以

22、下列出你自己编写的代码%测试信号：%以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：对经过随机噪声信道的HDB3码型数字信号进行抽样判决，去除或减弱噪声的干扰。1、主要步骤和要求：对经过信噪比可变、输入信号功率值可调的随机噪声信道的HDB3码型数字信号进行抽样判决，去除噪声的干扰。要求HDB3码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求在同一图形窗口中画出抽样判决前后的波形图。2、程序代码及说明：function adjudged_hdb3=adjudg_3(hdb3_after_channel，m)%输入信号hdb3_after_channel为经过AWGN信道后的HDB3码型数字信号

23、，m为%判决门限值；输出变量adjudged_hdb3为抽样判决后的信号。%检测加噪后的HDB3码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码%加噪HDB3码型数字序列抽样判决的MATLAB仿真实现%以下列出你自己编写的代码%五、码型反变换（一）基本任务：由抽样判决后的AMI码型和CMI码型数字序列恢复出原始的PCM脉冲编码信号。1、主要步骤和要求：（1）由抽样判决后的AMI码型数字序列恢复出原始的PCM脉冲编码信号（0、1信号）。要求抽样判决后的AMI码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求画出码型反变换前后的波形图。（2）由抽样判决后的CMI码型数字序列恢复出原始的PCM脉冲编码信号。要求

24、抽样判决后的CMI码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求画出码型反变换前后的波形图。2、程序代码及说明：（1）AMI码型反变换程序代码及说明function re_pcm=signal_decod_1(adjudged_ami)%输入信号adjudged_ami为抽样判决后的AMI码型数字序列；输出信号re_pcm%为恢复出的原始PCM脉冲编码信号。%检测抽样判决后的AMI码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码%AMI码型反变换%以下列出你自己编写的代码%（2）CMI码型反变换程序代码及说明function re_pcm=signal_decod_2(adjudged_cmi)%输入

25、信号adjudged_cmi为抽样判决后的CMI码型数字序列；输出信号re_pcm%为恢复出的原始PCM脉冲编码信号。%检测抽样判决后的CMI码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码%CMI码型反变换%以下列出你自己编写的代码%测试信号： %以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：由抽样判决后的HDB3码型数字序列恢复出原始的PCM脉冲编码信号。1、主要步骤和要求：由抽样判决后的HDB3码型数字序列恢复出原始的PCM脉冲编码信号（0、1信号）。要求抽样判决后的HDB3码型数字序列可以是数字型也可以是字符型；要求画出码型反变换前后的波形图。2、程序代码及说明：function r

26、e_pcm=signal_decod_3(adjudged_ hdb3)%输入信号adjudged_ hdb3为抽样判决后的HDB3码型数字序列；输出信号re_ pcm%为恢复出的原始PCM脉冲编码信号。%检测抽样判决后的HDB3码型数字序列类型%以下列出你自己编写的代码% HDB3码型反变换%以下列出你自己编写的代码%测试信号： %以下给出程序运行后的波形图及输出数据%六、D/A转换（一）基本任务：由PCM二进制自然编码序列恢复出单频正弦波模拟信号。1、主要步骤和要求：假设量化电平数D已知，要求由PCM二进制自然编码序列恢复出单频正弦波模拟信号。要求PCM二进制自然编码序列可以是数字型也可以

27、是字符型；要求对PCM二进制自然编码序列进行数据处理（按照量化电平数D推导出一个码字的码长n，如果PCM二进制自然编码序列的长度不是n的整数倍，则补0）；要求采用线性内插法，内插点数N可变；要求画出恢复出的量化电平值和单频正弦波模拟信号波形图。2、程序代码及说明：function re_voltag,re_sampl=d_a_1(re_pcm,D,N)%输入信号re_pcm为PCM二进制自然编码序列，D为量化电平数，N为内插点数；%输出信号re_voltag为恢复出的量化电平值，re_sampl为恢复出的单频正弦波%模拟信号。%检测PCM二进制自然编码序列的类型%以下列出你自己编写的代码%对P

28、CM二进制自然编码序列进行数据处理%以下列出你自己编写的代码%由pcm二进制自然编码序列恢复出单频正弦波模拟信号%以下列出你自己编写的代码%测试信号： %以下给出程序运行后的波形图及输出数据%（二）选做任务：由PCM二进制折叠编码序列恢复出单频正弦波模拟信号。1、主要步骤和要求：假设量化电平数D已知，要求由PCM二进制折叠编码序列恢复出单频正弦波模拟信号。要求pcm二进制折叠编码序列可以是数字型也可以是字符型；要求对PCM二进制折叠编码序列进行数据处理（按照量化电平数D推导出一个码字的码长n，如果PCM二进制折叠编码序列的长度不是n的整数倍，则补0）；要求采用线性内插法，内插点数N可变；要求画

29、出恢复出的量化电平值和单频正弦波模拟信号波形图。2、程序代码及说明：function re_voltag,re_sampl=d_a_2(re_pcm,D,N)%输入信号re_pcm为PCM二进制折叠编码序列，D为量化电平数，N为内插点数；%输出信号re_voltag为恢复出的量化电平值，re_sampl为恢复出的单频正弦波%模拟信号。%检测PCM二进制折叠编码序列的类型%以下列出你自己编写的代码%对PCM二进制折叠编码序列进行数据处理%以下列出你自己编写的代码%由pcm二进制折叠编码序列恢复出单频正弦波模拟信号%以下列出你自己编写的代码%测试信号： %以下给出程序运行后的波形图及输出数据%七、

30、通信系统的建模（一）基本任务：数字基带传输系统的MATLAB仿真实现。1、主要步骤和要求：数字基带传输系统的MATLAB仿真包括以下内容：单频正弦波模拟信号经过抽样（要求仿真时间从0到2/F，抽样频率为Fs=20F）、均匀量化（量化电平数D可变）、PCM二进制自然编码、AMI码型变换后，发送到信噪比snr可变的AWGN信道，然后经过抽样判决、AMI码型反变换、D/A转换（内插点数N可变）后恢复出单频正弦波模拟信号。要求给出抽样后的输入信号sampl和恢复出的输入信号re_sampl的波形图。2、程序代码及说明：function sampl,re_sampl=system_1(A,F，P，D,snr，N)%输入变量A ,F,P分别为输入信号的幅度、频率和相位，D为量化电平数，snr%为信道信噪比，N为D/A转换时的内插点数；输出变量sampl为抽样后的输入%信号，re_sampl为恢复出的输入信号。%数字基带传输系统的MATLAB仿真实现%