課程設(shè)計(jì)：通信工程課程設(shè)計(jì)解析

1、院防理工擘院網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書2b1q編碼與譯碼的設(shè)計(jì)與仿真學(xué)生姓名 李成學(xué)號1118064050班級網(wǎng)絡(luò)1102班成 績 指導(dǎo)教師 李征數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院2013年9 月13 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2013 2014 學(xué)年第 一 學(xué)期課程設(shè)計(jì)名稱：網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：2b1q編碼與譯碼的設(shè)計(jì)與仿真完成期限： 自2013年 9月1日至2013年 9 月14 日共2 周 設(shè)計(jì)內(nèi)容：本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是 2b1q編碼與譯碼的設(shè)計(jì)，并用matlab仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證，要求能根據(jù) 隨機(jī)信源輸入的二進(jìn)制信息序列給出對應(yīng)的編碼譯碼輸出結(jié)果，并以圖形化的方式顯示出波形，并且 要求對設(shè)計(jì)的內(nèi)容有必

2、要的說明。通過本次的實(shí)踐，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：（一）對課本知識(shí)的全面復(fù)習(xí)，了解 2b1q的編碼與譯碼原理；（二）對matlab仿真軟件的學(xué)習(xí)，能夠使用該工具進(jìn)行2b1q的仿真驗(yàn)證；（三）通過交流合作，完成2b1q編碼與譯碼的設(shè)計(jì)，并用 matlab軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證；（四）課程設(shè)計(jì)的結(jié)果全面正確，功能模塊清晰分明；（五）加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，開拓創(chuàng)新能力；（六）文檔資料完整規(guī)范。指導(dǎo)教師： 李征教研室負(fù)責(zé)人：課程設(shè)計(jì)評閱評語:指導(dǎo)教師簽名：年 月 日摘要對 2b1q 的編碼與譯碼進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用 matlab 軟件進(jìn)行 2b1q 編碼與譯碼的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 在2b1q 中， 2 個(gè)二進(jìn)制碼元用 1

3、個(gè)四元碼表示，即可以用 10 表示 1 ， 01 表示 0，即把 1 變換為 1/0 中間下降沿代表1 ，把 0 變換為 0/1 中間上升沿表示0。 manchester 碼是一種用跳變沿（而非電平）來表示要傳輸?shù)亩M(jìn)制信息（ 0 或 1） ，一般規(guī)定在位元中間用下跳變表示“ 1” ，用上跳變表示“ 0” 。因此，可以用曼徹斯特碼的編碼規(guī)律來解決這一課設(shè)問題。關(guān)鍵詞 ： 2b1q ； manchester 碼；跳變沿1 課題描述及選題背景12 曼徹斯特碼的原理及其編碼規(guī)則 12.1 曼徹斯特碼簡介及其編碼規(guī)則 12.2 曼徹斯特碼原理22.3 曼徹斯特碼應(yīng)用范圍 23 matlab 仿真 23

4、.1 matlab程序 23.2 matlab 波形 24 總結(jié) 45 設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見 4參考文獻(xiàn) 51課題描述及選題背景2b1q即四元碼是利用一個(gè)四元碼表示兩個(gè)二進(jìn)制碼元。所以，可以用10表示1, 01表示0,即把1變換為1/0中間下降沿代表1,把0變換為0/1中間上升沿表示0。要來實(shí) 現(xiàn)這樣編碼與譯碼的設(shè)計(jì)與仿真，必須轉(zhuǎn)換一種思路。在電信領(lǐng)域，曼徹斯特碼是一種數(shù)據(jù)通訊線性碼，它的每一個(gè)數(shù)據(jù)比特都是由至少一 次電壓轉(zhuǎn)換的形式所表示的。曼徹斯特編碼因此被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼。自定時(shí)意味著數(shù) 據(jù)流的精確同步是可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí)間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。 曼徹斯特編碼已經(jīng)

5、被許多高效率且被廣泛使用的電信標(biāo)準(zhǔn)所采用，例如以太網(wǎng)電訊標(biāo)準(zhǔn).曼徹斯特編碼是一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸?shù)男诺谰幋a技術(shù)，由于其具有隱含時(shí)鐘、去除了零 頻率信號的特性使得它在石油勘探測井中得到廣泛的應(yīng)用。報(bào)告論述了曼徹斯特碼的原理，介紹了其編碼規(guī)則。對其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了說明。 提出了曼徹斯特編解碼方案，并利用軟件進(jìn)行模擬仿真，從不同的角度出發(fā)，體會(huì)曼徹斯 特編碼的原理及方法。2曼徹斯特碼的原理及其編碼規(guī)則在電信領(lǐng)域，曼徹斯特碼，（也稱作相位碼或者 pe）是一種數(shù)據(jù)通訊線性碼，它的每 個(gè)數(shù)據(jù)比特都是由至少一次電壓轉(zhuǎn)換的形式所表示的曼徹斯特編碼被因此被認(rèn)為是一種自 定時(shí)碼。自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是

6、可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí) 間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。2.1 曼徹斯特碼簡介及其編碼規(guī)則今天有許許多多的復(fù)雜的編碼方法（例如8b/10b編碼），在達(dá)到同等目的情況下只需要更少帶寬負(fù)荷并且只有更少的同步信號相位模糊二進(jìn)制碼與曼徹斯特碼波形的對比關(guān)系如下。110 0 -01 ,即把1變換為1/0序列中間下降沿代表1;把0變換為0/1序列中間上升沿表示 0。4圖2.1 編碼流程2.2 曼徹斯特碼原理用于數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型種類較多， manchester 碼是其中常用的一種。 manchester碼是一種用跳變沿（而非電平）來表示要傳輸?shù)亩M(jìn)制信息（ 0 或 1） ，一般規(guī)定在位元中間用下跳

7、變表示” 1，用上跳變表示” 0 .曼徹斯特編碼被被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí)間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。曼徹斯特編碼提供了一種簡單的方法在長時(shí)間段內(nèi)沒有電平跳變的情況下，仍然能夠?qū)θ我獾亩M(jìn)制序列進(jìn)行編碼，并且防止在這種情況下同步時(shí)鐘信號的丟失以及防止低通模擬電路中低頻直流飄移所引起的比特錯(cuò)誤。如果保證傳送的編碼交流信號的直流分量為零并且能夠防止中繼信號的基線漂移，那么很容易實(shí)現(xiàn)信號的恢復(fù)和防止能量的浪費(fèi)。曼徹斯特碼具有豐富的位定時(shí)信息。2.3 曼徹斯特碼的應(yīng)用范圍曼徹斯特編碼已經(jīng)被許多高效率且被廣泛使用的電信標(biāo)準(zhǔn)所采用，例如以太網(wǎng)電訊

8、標(biāo)準(zhǔn)。曼徹斯特編碼是一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸?shù)男诺谰幋a技術(shù)，由于其具有隱含時(shí)鐘、去除了零頻率信號的特性使得它在石油勘探測井中也得到廣泛的應(yīng)用。在 1949 年第一次提出了的曼徹斯特編碼方案， 是一個(gè)被應(yīng)用在物理層的同步時(shí)鐘編碼技術(shù)用來將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)編碼統(tǒng)一在一個(gè)同步比特?cái)?shù)據(jù)流中。 在這項(xiàng)技術(shù)中 , 在電纜上被傳送的真實(shí)二元數(shù)據(jù)不是以一連串的邏輯序列 1 或者 0 來表示的 （ 這項(xiàng)技術(shù)也是一種不歸零碼nrz） 。 這些要傳送的數(shù)據(jù)比特被轉(zhuǎn)換成一個(gè)略微不同格式, 比起直接用二進(jìn)制碼（i.e. nrz）來有許多的優(yōu)勢。 在曼徹斯特編碼方案中 , 比特周期中間的 0 到 1 跳變表示邏輯0 ， 比特周期中

9、間的 1 到 0 的跳變表示邏輯1 。 注意信號跳變不一定在 bitboundaries 比特邊界 （一個(gè)比特和另外一個(gè)比特） 之間的分界線，但是總是發(fā)生在每個(gè)比特的中間位置。 曼徹斯特編碼的規(guī)則列出如下：初始數(shù)據(jù) 發(fā)送的值邏輯 0 0 到 1（ 比特中心向上跳變）邏輯 1 1 到 0（ 比特中心向下跳變）3 matlab 仿真matla建由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多

10、科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如c、 fortran ）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。matlab進(jìn)行通信原理的仿真能從數(shù)字信號的根本上理解曼徹斯特編碼的原理及處理方法。3.1 matlab 程序x=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0; %15位 m序歹ut0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x)if(x(i)=1) %對 1 進(jìn)行編碼變?yōu)?10for j=1:t0/2y(t0/2*(2*i-2)+j)=1;y(t0/2*(2*i-1)+j)=0;endel

11、se % 對 0 進(jìn)行編碼變?yōu)?01for j=1:t0/2y(t0/2*(2*i-2)+j)=0;y(t0/2*(2*i-1)+j)=1;endendendy=y,x(i);m=max(y);m=min(y);plot(t,y);axis(0,i,m-0.1,m+0.1);title(15 位 m序歹u 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0曼徹斯牛!編碼);3.2 matlab 波形editgrt10 *片q噂 kr*p windowh 8口口 t h1年 *%、*：-x 0 口日 口圖3.1 matlab 波形4總結(jié)在這次通信原理課設(shè)之后，靜下心來認(rèn)真總結(jié)，發(fā)現(xiàn)收獲很

12、多主要有三個(gè)方面：首先 在這次課設(shè)中，我和小組其他成員經(jīng)歷了許多快樂與心酸，我和大家在一起討論問題，有 時(shí)候大家會(huì)愁眉不展，有時(shí)因?yàn)榈玫搅岁?duì)員提供的一個(gè)好建議或者一個(gè)好的想法而興奮的 去仿真調(diào)試，最主要的是我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的快樂與好處，我和組員相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn) 步。其次體會(huì)最深的就是自己實(shí)踐的能力還有待提高，平時(shí)的學(xué)習(xí)只是理論的， 教育式的,有一點(diǎn)與實(shí)際不符，在這次課設(shè)過程中，我從最基本入手，建模規(guī)劃，調(diào)試，問題處理， 我在實(shí)踐中一點(diǎn)點(diǎn)的提高，整個(gè)過程結(jié)束，我對設(shè)計(jì)過程有了基本的認(rèn)識(shí)，對自己的努力 方向也有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。最后就是自己心態(tài)的一個(gè)轉(zhuǎn)變，從前對于集體的工作總是拖 拖拉拉，在原地踏步而不肯去采取行動(dòng)，經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，雖然做的題目很簡單，但我 認(rèn)識(shí)到積極行動(dòng)與合作的重要性，沒有什么天上掉餡餅的事，只要自己努力去做了，就會(huì) 有相應(yīng)的成效。5設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見在這次的課程設(shè)計(jì)過程中自己體會(huì)的東西有很多，其中最主要的就是對于知識(shí)的運(yùn)用，課本上的知識(shí)說到底還是僅僅限于理論的，實(shí)際操作起來并非想象的那么容易與得心應(yīng)手。通過本次課設(shè)，特別是利用軟件進(jìn)行仿真，從不同的方面體會(huì)通信技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)， matlab進(jìn)行純數(shù)字的操作，在掌握