PCM通信系統(tǒng)的性能分析與MATLAB仿真.doc

課程設(shè)計報告書課程名稱：通信系統(tǒng)的計算機(jī)仿真設(shè)計題目：PCM通信系統(tǒng)的性能分析與MATLAB仿真系（院）：學(xué)期：專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：評語：成績：簽名：日期：PCM通信系統(tǒng)的性能分析與MATLAB仿真1緒論1.1研究背景與研究意義數(shù)字通信系統(tǒng)已成為當(dāng)今通信的發(fā)展方向，然而自然界的許多信息通過傳感器轉(zhuǎn)換后，絕大部分是模擬量，脈沖編碼調(diào)制（PCM）是把模擬信號變換為數(shù)字信號的一種調(diào)制方式，主要用于語音傳輸，在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中得到廣泛的應(yīng)用。1.2課程設(shè)計的目的和任務(wù)課程設(shè)計的目的在于使學(xué)生在課程設(shè)計過程中能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中充分利用所學(xué)理論知識分析和研究設(shè)計過程中出現(xiàn)的各類技術(shù)問題，鞏固和擴(kuò)大所學(xué)知識面，為以后走向工作崗位進(jìn)行設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。課程設(shè)計的任務(wù)是：（1）掌握一般通信系統(tǒng)設(shè)計的過程、步驟、要求、工作內(nèi)容及設(shè)計方法；掌握用計算機(jī)仿真通信系統(tǒng)的方法。（2）訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識的能力，提高進(jìn)行通信工程設(shè)計的能力。1.3可行性分析數(shù)字通信系統(tǒng)中，脈沖編碼調(diào)制（PCM）把模擬信號變換為數(shù)字信號，借助于MATLAB軟件，可以直觀、方便地進(jìn)行計算和仿真。因此可以通過運(yùn)行結(jié)果，分析系統(tǒng)特性。通過模擬信源產(chǎn)生正弦信號，經(jīng)過抽樣、量化、編碼，然后調(diào)制后在信道中傳輸，加入高斯加性白噪聲，之后進(jìn)行解調(diào)及譯碼。整個過程均可通過MATLAB仿真系統(tǒng)模擬出來，進(jìn)而可在接收端，將得到的數(shù)據(jù)與原始信號源數(shù)據(jù)比較，得到在特定信噪比下的誤碼率。故該系統(tǒng)設(shè)計是可行的。2PCM通信系統(tǒng)2.1PCM通信系統(tǒng)基本模型本次課程設(shè)計應(yīng)用Matlab進(jìn)行仿真，仿真采用蒙特卡羅模型。仿真基本框圖如下：PCM系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，模擬信號m(t)經(jīng)抽樣、量化、編碼后變換成數(shù)字信號，經(jīng)信道傳送到接收端的譯碼器，由譯碼器還原出抽樣值。其中：信號源：模擬的正弦波語音信號。抽樣：低通連續(xù)信號采樣，繪出信號時、頻域圖形。量化：非均勻量化，給出編碼器的輸出碼組序列。編碼：實(shí)現(xiàn)A率PCM編碼。信道：信號經(jīng)過調(diào)制后，通過信道。信道選擇高斯加性白噪聲信道。解調(diào)：根據(jù)調(diào)制方式，選擇相應(yīng)的解調(diào)方式。譯碼：根據(jù)信道編碼方式，選擇對應(yīng)的信道解碼方式。性能分析：信號經(jīng)過調(diào)制、信道、解調(diào)過程。在接收端，將得到的數(shù)據(jù)與原始信號源數(shù)據(jù)比較，得到在特定信噪比下的誤碼率。改變系統(tǒng)信噪比，從而得到系統(tǒng)的誤碼率曲線圖，并給出各關(guān)鍵點(diǎn)信號圖與星座圖。2.2PCM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)(1)有效性指標(biāo)有效性指標(biāo)具體包括以下三項內(nèi)容。信息傳輸速率(R)信息傳輸速率簡稱傳信率，也叫數(shù)碼率。它的定義是：每秒所傳輸?shù)男畔⒘?。信息傳輸速率定義：一秒所傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元數(shù)，其單位為bits。符號速率(N)符號速率也叫碼元速率，它的定義是：1秒所傳輸?shù)拇a元數(shù)目(這里的碼元可以是多進(jìn)制的，也可以是二進(jìn)制的)，其單位為“波特”(Bd)。頻帶利用率真正用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的指標(biāo)(有效性)應(yīng)當(dāng)是單位頻帶內(nèi)的傳輸速率。(2)可靠性指標(biāo)反映數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)是誤碼率。誤碼率的定義為：在傳輸過程中發(fā)生誤碼的碼元個數(shù)與傳輸?shù)目偞a元之比。3PCM通信系統(tǒng)主要模塊3.1信源/信宿及其編譯碼信源:被變換成原始電信號的原始信息。常見的信源有產(chǎn)生模擬信號的電話機(jī)、話筒、攝像機(jī)和輸出數(shù)字信號的電子計算機(jī)、各種數(shù)字終端設(shè)備等。y=4sin(2f)f=800Hz信宿：接收信息的人或各種終端設(shè)備。信源編碼：把模擬信號變換成數(shù)字信號，即完成模數(shù)變換的任務(wù)。如果信源產(chǎn)生的已經(jīng)是數(shù)字信號，可省去信源編碼部分。本設(shè)計中使用編譯碼使用（7,4）漢明碼及（14,8）循環(huán)碼。3.2基帶信號處理基帶信號是指沒有經(jīng)過調(diào)制的原始信號，其特點(diǎn)是頻率較低，具有低通形式。信道編碼：完成自動檢錯或糾錯功能傳輸過程中由于信道中存在噪聲干擾，使得傳輸?shù)臄?shù)字信號產(chǎn)生差錯誤碼。為了在接收端能自動進(jìn)行檢錯或糾正差錯，在信源編碼后的信息碼元中，按一定的規(guī)律，附加一些監(jiān)督碼元，形成新的數(shù)字信號。接收端可按數(shù)字信號的規(guī)律性來檢查接收信號是否有差錯或糾正錯碼。3.3調(diào)制/解調(diào)調(diào)制：將基帶數(shù)字信號搬移到適合于信道傳輸?shù)念l帶上。將基帶數(shù)字信號直接送到信道傳輸?shù)姆绞椒Q為基帶傳輸；將基帶數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后再送到信道傳輸?shù)姆绞椒Q為頻帶傳輸。解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號中恢復(fù)消息的過程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，