通信原理II报告.docx

1、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42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44数字频带传输系统的设计设计实现2ASK、2PSK、2FSK 、2DPSK、Q

2、PSK调制解调系统，画出调制前后的信号波形45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26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27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 12、实验原理图 23、实验程序设计 24、实验结果 175、实验心得 20摘要 输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号

3、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： 使学生增进对通信系统的

4、认识，加深对通信原理知识的理解。 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close allclear all;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HzN=64; %抽样个数t=(0:N-1)/fs;%采样时间smoni=fud

5、u*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);grid on;axis(0 1/f*2 -fudu fudu); %输出2个周期的信号title(输入模拟信号);for i=1:64;%设计输入范围是-66V,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-for i=1:64;if x(i)0 out(1)=1;%抽样值大于0

6、，极性码为1else out(1)=0;%抽样值小于0，极性码为0end%确定段落码if abs(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1elseif 32=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2elseif 64=abs(x

7、(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4elseif 128=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8elseif 256=abs(x(i) & abs(x(i)512 out(2)=1;out(3)=0;out(4

8、)=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16elseif 512=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32elseif 1024=abs(x(i) & abs(x(i)=2048) out(2:8)= 1 1 1 1 1 1 1;%x的绝对值超出了2048，段落码和段内码均为1111

9、111else 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tendg(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;for n=1:length(g); if g(n)=0; A=zeros(1,200);%每个值200个点 else g(n)

10、=1; A=ones(1,200); end cp=cp A; %s(t),码元宽度200 c=cos(f*t);%载波信号 mod1=mod1 c;%与s(t)等长的载波信号,变为矩阵形式endfigure(1);subplot(3,1,2);plot(cp);grid on;set(gca,xtick,38000:400:40000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(38000 40000 -1.2 1.2);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

11、,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for i = 1 : 128hmC(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endhmC = 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;for n=1:length(hmC); if

12、hmC(n)=0; A=zeros(1,20);%每个值20个点 else hmC(n)=1; A=ones(1,20); end cp=cp A; %s(t),码元宽度20 endfigure(1);subplot(3,1,3);plot(cp);grid on;set(gca,xtick,3800:40:4000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(3800 4000 -1.2 1.2);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;for i=1:896 if cp(i*20-10)=1 AMI(i*20-19:i

13、*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 if zero=4 %判断是否出现了连续4个0码 if rem(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=-te

14、mp; AMI(i*20-19:i*20-10)=-temp; %第i个电平变成V或-V,形成B00V end endendfigure(2);subplot(3,1,1);plot(AMI);grid on;set(gca,xtick,3800:40:4000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(3800 4000 -1.2 1.2);title(AMI码(部分);%加高斯噪声gAMI=awgn(AMI,20);figure(2);subplot(3,1,2);plot(gAMI);grid on;set(gca,xtick,3800:40:4000,ytick,-2,-1,0,1

15、,2)axis(3800 4000 -1.2 1.2);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);grid on;% set(gca,xtick,3800:40:4

16、000,ytick,-2,-1,0,1,2)% axis(3800 4000 -1.2 1.2);title(通过了低通滤波器后的AMI码(部分);dAMI=gAMI;%抽样判决%AMI码for i=1:length(dAMI); if dAMI(i)0.5; pAMI(i)=1; elseif dAMI(i)-0.5; pAMI(i)=-1; else pAMI(i)=0; endendfigure(2);subplot(3,1,3);plot(pAMI);grid on;set(gca,xtick,3800:40:4000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(3800 4000

17、-1.2 1.2);title(抽样判决后的AMI码(部分);%-AMI转化回汉明码-%先解决B00V和000Vtemp1=0;temp2=0.1;j=0;for i=1:896 if pAMI(i*20-15)=0 j=j+1; if rem(j,2)=1 temp1=pAMI(i*20-15); biaoji1=i; else temp2=pAMI(i*20-15); biaoji2=i; end end if temp1=temp2 %如果两次非0码的极性相同，就可能是B00V或000V if abs(biaoji1-biaoji2)=3 %如果两个码之间的间隔是3，就是B00V pAM

18、I(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;for i=1:length(pAMI) if hmcm(i)=0 if abs(pAMI(i)=1 hmcm(i:i+20)=1; end end end figure(3);subplot(3,1,1);plot(hmcm);grid on

19、;set(gca,xtick,3800:40:4000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(3800 4000 -1.2 1.2);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for i=1:896pdst2(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Hfor i = 1 : 3 %将监督矩阵H转置成为HT for j = 1 : 7 hmHT(j,

20、i)=hmH(i,j); endendhmHTfor i = 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for j = 1 : 1if hmS(1)=0 & hmS(2)=0 & hmS(3)=0 hmE=0,0,0,0,0,0,0; break;endif hmS(1)=0 & hmS(2)=0 & hmS(3)=1 hmE=0,0,0,0,0,0,1; break

21、;endif hmS(1)=0 & hmS(2)=1 & hmS(3)=0 hmE=0,0,0,0,0,1,0; break;endif hmS(1)=0 & hmS(2)=1 & hmS(3)=1 hmE=0,0,1,0,0,0,0; break;endif hmS(1)=1 & hmS(2)=0 & hmS(3)=0 hmE=0,0,0,0,1,0,0; break;endif hmS(1)=1 & hmS(2)=0 & hmS(3)=1 hmE=0,0,0,1,0,0,0; break;endif hmS(1)=1 & hmS(2)=1 & hmS(3)=0 hmE=1,0,0,0,0,

22、0,0; break;endif hmS(1)=1 & hmS(2)=1 & hmS(3)=1 hmE=0,1,0,0,0,0,0; break;endendhmjmC = 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

23、:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(pcm); if pcm(n)=0; A=zeros(1,200);%每个值200个点 else pcm(n)=1; A=ones(1,200); end cp=cp A; %s(t),码元宽度200 c=cos(f*t);%载波信号 mod1=mod1 c;%与s(t)等长的载波信号,变为矩阵形式endfigure(3);subplot(3,1,2);plot(cp);grid on;set(gca,xtick,38000:400:40000,ytick,-2,-1,0,1,2)axis(38000 40000 -1.2 1.2);

24、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for i=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 if pcm(i*8-6)=1; dlm=dlm+4; end if pcm(i*8-5)=1; dlm=dlm+2; end if pcm(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 if pcm(i*8-3)=1; d

25、p=dp+2(dlm+3); end %第6位 if pcm(i*8-2)=1; dp=dp+2(dlm+2); end %第7位 if pcm(i*8-1)=1; dp=dp+2(dlm+1); end %第8位 if pcm(i*8)=1; dp=dp+2(dlm); end %最后判断第1位码,决定正负 if pcm(i*8-7)=0; dp=-dp; end jiedp(i)=dp; end%将量化电平数变成电压for i=1:64; dianya(i)=jiedp(i)/2048*6; endfs=2800; %抽样频率t=(0:N-1)/fs;%采样时间sf=100;%模拟信号的频

26、率Hzfigure(3);subplot(3,1,3);plot(t,dianya);grid onaxis(0 1/f*2 -5 5);title(PCM解码后的模拟信号)%误码率仿真for snr=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for i = 1 : 32hmC(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endhmC = rem(hmC,2); %对矩阵各项求余,以过滤成0或1cp=;mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(hmC); if hmC(n)=0; A=zeros(1,20);%每个值20个点 else hmC(n)=1;