设计报告.docx

1、设计报告长 沙 学 院课程设计说明书 题目二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 通 信 工 程 姓名 李 勇 学号 2009043212 指导教师 陈威兵 冯璐 张刚林 黄飞江 起止日期 5月30日-6月10日长沙学院课程设计鉴定表姓名李勇学号2009043212专业通信工程班级09通信2班设计题目二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究指导教师陈威兵、冯璐、张刚林、黄飞江指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设

2、计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究一、课程设计的目的通过本课程设计，提高学生所学通信原理、电子技术、计算机等方面知识的综合运用能力，巩固所学知识，同时培养学生初步的创新能力、二次开发能力以及科研能力。本课程设计重点是使学生掌握运用MATLAB软件进行通信仿真的方法，并且加深通信原理中数字调制、扩频通信技术的理解和运用。利用MATLAB完成直接序列扩频通信电路的搭建及ASK、FSK、PSK信号的产生、调制及解调等；根据课堂讲授内容，做相应的自主练习，进一步消化巩固课堂所学的内容；通过编写与调试典型信号积累经验；通过完成编程题，逐渐培

3、养自己的编程能力，用MATLAB解决实际问题的动手能力。二、设计的主要内容1.二进制数字调制技术原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。 2.扩频通信系统 扩频是指将信号的频谱扩展至占用很宽的频带。扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱通过某种调制扩展到远大于原基带信号带宽的系统。扩频技术分为三

4、类：（1）直接序列扩频，通常采用一段伪随机序列表示一个信息码元，对载波进行调制。（2）跳频扩频，它使发射机的载频在一个信息码元的时间内，按照预定的规律，离散地快速跳变。（3）线性调制，载频在一个信息码元时间内在一个宽的频段中线性地变化。 3.二进制数字调制技术及扩频通信系统的仿真实现 MATLAB是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速的完成数值分析、数字信号处理、仿真建模、和优化等功能。本课程设计需要运用MATLAB编程实现2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK调制解调过程，并且输出其调制后的波形，画出频谱、功率谱密度图，比较各种调制的误码率情况。 运用S

5、IMULINK仿真工具搭建直接扩频通信系统。系统中应包括信元产生模块，伪随机码产生，进行直接序列扩频，使用BPSK调制方法调制后，分别运用高斯信道和瑞利衰落信道传输，再在接收端进行解调解码，并用示波器观察其输出波形以及频谱，比较扩频前后的频谱特性。三、设计步骤 1.根据题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。 2.学习MATLAB软件，掌握MATLAB各种函数以及SIMULINK仿真软件的使用。 3.根据数字带通调制原理，运用MATLAB进行编程，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。 4.利用SIMULINK通信仿真工具箱，搭建直接序列扩频通信系统，记录仿真原理图以及示波器输出

6、波形，并观察频谱扩展情况。 5.形成设计报告。四、2ASK、2FSK、2PSK实验结果如下 12ASK（二进制振幅键控）仿真源文件 clc;clear;N=10;xn=;x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0;t=0.0125:0.0125:Ny=cos(2*pi*5*t);for i=1:N if x(i)=1 xn(i*80-79:i*80)=ones(1,80); else xn(i*80-79:i*80)=zeros(1,80); endendsubplot(3,2,1)plot(xn)title(输入码元)axis(0 800 -1 2)z=xn.*y;subplot(3,2,2

7、)plot(z)title(调制信号)axis(0 800 -2 2)ba=fft(z,512);ba=abs(ba);subplot(3,2,3)plot(ba);title(加入噪声前的频谱)%加入高斯噪声a=0.1;%noise 系数，控制噪声功率noise=a*(2*rand(1,80*N)-1);z1=z+noise;ba=fft(z1,512);ba=abs(ba);subplot(3,2,4)plot(ba);title(加入噪声后的频谱) %低通滤波器设计%设计一个低通滤波器Wp =50/80; Ws = 70/80;n,Wn = buttord(Wp,Ws,1,5)b,a =

8、 butter(n,Wn);x_fir=filter(b,1,z1); %对加入噪声的信号进行滤波%解调x2=x_fir.*y;x3=filter(b,1,x2); %对加入噪声的信号进行滤波subplot(3,2,5)plot(x3);title(解调后的信号)%抽样判决for i=1:N if abs(x3(i*80-25)=0.5; xn2(i*80-79:i*80)=ones(1,80); else xn2(i*80-79:i*80)=zeros(1,80); endendsubplot(3,2,6);plot(xn2);title(恢复信号)axis(0 800 -1 2) 仿真图如

9、下：22FSK（二进制频移键控）仿真源文件s=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0;t=0:2*pi/99:2*pi;m1=;c1=;b1=;for n=1:10 if s(n)=0 ; m=ones(1,100); c=sin(4*t); b=zeros(1,100); else s(n)=1; m=ones(1,100); c=sin(2*t); b=ones(1,100); end m1=m1 m; c1=c1 c; b1=b1,b;end f=c1.*m1;subplot(3,2,1);plot(b1)title (原始信号);axis(0 1000 -1.0 1.5);subplo

10、t(3,2,2);plot(c1)title (载波信号);axis(0 1000 -1.5 1.5);subplot(3,2,3);plot (f);title (调制信号);axis(0 1000 -1.5 1.5);%加入高斯噪声a=0.1;%noise 系数，控制噪声功率noise=a*(2*rand(1,100*N)-1);f1=f+noise;subplot(3,2,4)plot(f1);title (加入噪声后的信号);%低通滤波器设计Oder=30; %滤波器阶数f=0 0.20 0.24 1;m=1 1 0 0 ;b=firls(Oder,f,m);h,w=freqz(b);

11、s_fir=filter(b,1,f1); %对加入噪声的信号进行滤波%解调s2=s_fir.*c1;s3=filter(b,1,s2); %对加入噪声的信号进行滤波subplot(3,2,5)plot(s3);title (加入噪声信号的频谱);for n=1:length(s) if s(n)=0 ; m=ones(1,100); b=zeros(1,100); else s(n)=1; m=ones(1,100); b=ones(1,100); end m1=m1 m; b1=b1,b;endsubplot(3,2,6);plot(b1);axis(0 1000 -1 1.5)title

12、 (解调后的信号);仿真图如下：3.2PSK（二进制相移键控）仿真源文件N=10;xn=;x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0;t=0.0125:0.0125:N;for i=1:N if x(i)=1 xn(i*80-79:i*80)=ones(1,80); else xn(i*80-79:i*80)=-ones(1,80); endendsubplot(2,1,1)plot(xn)title(输入码元)axis(0 800 -1.5 1.5)z=xn.*y;subplot(2,1,2)plot(z)title(调制信号)axis(0 800 -1.5 1.5)figureba=fft

13、(z,512);ba=abs(ba);subplot(2,1,1)plot(ba);title(加噪声前频谱)axis(-100 600 0 150)%加入高斯噪声a=0.1;%noise 系数，控制噪声功率noise=a*(2*rand(1,80*N)-1);z1=z+noise;ba=fft(z1,512);ba=abs(ba);subplot(2,1,2)plot(ba);title(加噪声后频谱)axis(-100 600 0 150)figureWp =30/80; Ws = 50/80;n,Wn = buttord(Wp,Ws,1,5)b,a = butter(n,Wn);x_fi

14、r=filter(b,1,z1); %对加入噪声的信号进行滤波%解调x2=x_fir.*y;x3=filter(b,1,x2); %对加入噪声的信号进行滤波subplot(2,1,1)plot(x3);title(滤波后的频谱)axis(0 800 -2 2)for i=1:N if x3(i*80-20)=0; xn2(i*80-79:i*80)=ones(1,80); else xn2(i*80-79:i*80)=zeros(1,80); endendsubplot(2,1,2);plot(xn2);title(恢复波形)axis(0 800 -0.2 1.2)仿真图如下：五、扩频通信系统

15、的仿真研究1.仿真原理图：示波器的处的频谱图：信源频谱图误码数及误码率：图可知，总码元数为81，误码5，误码率为6.173%。原始码元及通过扩频后的码元图如下：六、课程设计心得体会： 经过两个星期的课程设计，让我明白了在平时课堂上没有明白的2ASK（二进制振幅键控）、2FSK（二进制频移键控）、2PSK（二进制相移键控）的基本调制及解调原理，并且能够自己观测出结果，这在一定的程度上增加了学好通信工程接下来课程的信心。通过观察扩频通信系统，可以得出这种方式能够减小误码率。此外，在这么短的时间内，要学习一种软件，并且要通过它做一些实验，在平时看来是一件难事，甚至在课程设计开始的一两天都觉得不可能，但是在接下来的实验中，在老师的指导下，在同学的帮助下以及查看一些书籍，我还是完成了课程设计，我觉得，一些在我们看来很难的事上，只要我们努力去做，用心去学习，最终还是会取得成功的！七、参考文献：通信原理樊昌信主编 电子工业出版社 2007年1月从MATLAB/Simlink模型到代码实现陈永春编著 清华大学出版社 Matlab教程张志涌等编著 北京航空航天大学出版社现代通信系统分析与仿真-Matlab通信工具箱 李建新等编著 西安电子科技大学出版社通信原理学习指导杨盛编著 湖南人民出版社