通信系統(tǒng)客群綜合訓練及設計

1、武漢理工大學通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計報告課程設計任務書學生姓名： XX 專業(yè)班級： 指導教師： 劉新華 工作單位： 武漢理工大學 題 目: 通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計初始條件 1）MATLAB軟件 2）通信原理各模塊相關知識要求完成的主要任務: 主要任務:利用仿真軟件（如MATLAB），或硬件實驗系統(tǒng)平臺上設計完成一個典型的通信系統(tǒng)其中信源為隨機確定的一個模擬時間函數(shù)，數(shù)字化方式采用PCM編碼，基帶碼為Manchester碼，信道碼采用循環(huán)碼，調(diào)制方式為PSK，信道類型為衰落信道。要求：掌握以上各種電路與通信技術的基本原理，掌握實驗的設計、電路調(diào)試與測量的方法。時間安排:序號設 計 內(nèi) 容所

2、用時間1根據(jù)設計任務，分析電路原理，確定實驗方案2天2根據(jù)實驗條件進行電路的測試，并對結(jié)果進行分析7天3撰寫課程設計報告1天合 計2周指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日 目錄摘要1Abstract21數(shù)字通信系統(tǒng)原理分析31.1脈沖編碼調(diào)制原理分析31.1.1 模擬信號抽樣過程31.1.2 抽樣信號的量化過程41.1.3 量化信號的編碼51.2 基帶Manchester編譯碼原理61.3 信道編碼循環(huán)碼編譯碼原理61.3.1 循環(huán)碼編譯碼原理與特點61.3.2循環(huán)碼編譯碼原理71.4 PSK調(diào)制與解調(diào)及衰落信道原理72方案設計102.1 PCM編譯碼方案設計102

3、.2 循環(huán)碼編譯碼方案設計112.3 Manchester編譯碼方案設計122.4 PSK調(diào)制解調(diào)方案設計122.5 瑞利衰落信道方案設計123 系統(tǒng)仿真分析133.1 MATLAB軟件介紹133.2 PCM編譯碼模塊仿真分析133.3 循環(huán)碼編碼模塊仿真分析163.4 Manchester編譯碼模塊仿真分析173.5 PSK調(diào)制解調(diào)加衰落信道模塊仿真分析173.5.3 瑞利衰落信道仿真分析194 總通信系統(tǒng)仿真及誤差計算205 小結(jié)與體會22參考文獻23附錄24摘要現(xiàn)代社會無線通信的應用越來越廣泛，數(shù)字通信是無線通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，數(shù)字通信的過程主要由信息源、信源編碼、信道編碼、調(diào)制、

4、加噪聲、解調(diào)、信道譯碼、信源譯碼以及接收等幾個比較重要的環(huán)節(jié)組成。本次課設運用MATLAB及附帶的圖形函數(shù)工具設計了PCM調(diào)制、基帶碼為Manchester碼、信道碼為循環(huán)碼、調(diào)制方式為PSK和信道為衰落信道的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真模型。MATLAB是主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領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)非交互式程序設計語言的編輯模式。這次課程設計中，觀察了解到了數(shù)字通信模型

5、中各個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)過程，對通信系統(tǒng)的各個模塊，以及模塊之間的切合都有了更加深刻的理解。 關鍵字：數(shù)字通信 PCM 循環(huán)碼 PSK調(diào)制解調(diào) 衰落信道 Abstract The application of wireless communication is more and more widely in modern society, digital communication is the most important part of wireless communication system, digital communication process is mainly composed o

6、f information source, information source coding, channel coding, modulation, and noise adding, demodulation, channel decoding, source decoding and received a few of the more important link. This course set up by using MATLAB and attendant graphics functions tool design the pulse code modulation, bas

7、e band code for Manchester code, channel code for cyclic code, modulation mode for PSK and channel fading channel simulation model of digital communication system. MATLAB is mainly focused on scientific calculation, visualization and interactive program design of the high-tech computing environment.

8、 It will numerical analysis, matrix calculation, scientific data visualization and nonlinear dynamic system of modeling and simulation, and many other strong function integration in an easy way to use Windows environment, for scientific research, engineering design and must be effective numerical ca

9、lculation many fields of science provides a comprehensive solution, and to a great extent, get rid of the traditional the interactive program design language of edit mode. In the course design, observing and aware of digital communication model and the implementation process of each link, each modul

10、e of the communication system, and having a more profound understanding of the connection between module . Key words: digital communication pulse code modulation cyclic code PSK fading channel11數(shù)字通信系統(tǒng)原理分析一個典型的通信系統(tǒng)如下圖所示。 圖1-1典型通信系統(tǒng)原理圖 本設計采用PCM編碼作為數(shù)字化方式，Manchester碼作為基帶碼，循環(huán)碼作為信道碼，PSK作為調(diào)制方式，衰落信道作為傳輸信道來構

11、建一個典型通信系統(tǒng)。1.1脈沖編碼調(diào)制原理分析模擬信號進行數(shù)字傳輸?shù)脑?，即模擬信號數(shù)字化過程要經(jīng)過將模擬信號抽樣，量化，編碼等過程成為數(shù)字信號。1.1.1 模擬信號抽樣過程抽樣是把時間上連續(xù)的模擬信號變成一系列時間上離散的抽樣值的過程。抽樣定理：設一個頻帶限制的（0，fH）Hz內(nèi)的時間連續(xù)信號m（t）如果它不少于2fH次/s的速率進行抽樣，則m(t)可以由抽樣值完全確定。模擬信號轉(zhuǎn)換離散的數(shù)字信號的抽樣過程，其中f（t）是連續(xù)的時間信號，也就是模擬信號，在送到乘法器上與s(t)取樣脈沖序列進行乘法運算，事實上取樣脈沖序列就是離散的一個個沖激函數(shù)。因此有 公式1-1 另外要注意的是，采樣間隔的

12、周期要足夠的小，采樣率要做夠的大，要不然會出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，一般情況下如果模擬信號的最高頻率為fh時，采樣頻率fs>=2fh。1.1.2 抽樣信號的量化過程量化就是利用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值的過程。時間連續(xù)的模擬信號經(jīng)過抽樣后的樣值序列雖然在時間上離散，但是在幅度上仍然是連續(xù)的，在通信系統(tǒng)中已經(jīng)有很多的量化方法了，最常見的就是均勻量化與非均勻量化。均勻量化概念比較早出來。因其有很多的不足之處，很少被使用，這就有了非均勻量化的概念。非均勻量化是一種在整個動態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化。它是根據(jù)輸入信號的概率密度函數(shù)來分布量化電平的，以改善量化性能，它的特點是輸入小時量階也小，

13、輸入大時，量階也大。整個范圍內(nèi)信噪比幾乎是一樣的，縮短了碼字長度，提高了編碼效率。實際中非均勻量化的方法之一是把輸入量化器的信號x先進行壓縮處理，再把壓縮的信號y進行非均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多數(shù)采用對數(shù)壓縮，即y=lnx。廣泛采用這兩種對數(shù)壓擴特性的是u/A率壓擴。律壓縮特性壓縮規(guī)律：壓縮特性近似滿足下對數(shù)規(guī)律 公式1-2律壓縮定性分析 =0時:無壓縮作用(直線)0時:壓縮明顯壓縮作用-y是均勻的，而x是非均勻的信號越小x也越小A壓縮率所謂的 A壓縮率就是壓縮器具有如下特性： 公式1-3 公式1-4上式中：x為歸一化的壓縮器輸入電壓；歸一化的壓縮器輸出電壓；A為壓擴參數(shù)，表示壓縮程度

14、。本次課程設計采用的是非均勻量化的方式，使用的是A率壓縮的方式，這種方式是我國目前通信中最為普遍與常用的方式。1.1.3 量化信號的編碼所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當然，這里的編碼和譯碼與差錯控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級聯(lián)型、混合型。在逐次比較型編碼方式中，無論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來加以說明。在13折線法中，無論輸入信號是正是負，

15、均按8段折線（8個段落）進行編碼。若用8位折疊二進制碼來表示輸入信號的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來分別代表8個段落的起點電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來分別代表每一段落的16個均勻劃分的量化級。這樣處理的結(jié)果，8個段落被劃分成27128個量化級。脈沖編碼調(diào)制PCM系統(tǒng)的量化噪聲：對于PCM系統(tǒng)，這相當于要求傳輸速率 ³ 2NfH b/s，故要求系統(tǒng)帶寬 B = NfH，即要求 公式1-5 上式表明，PCM系統(tǒng)的輸出信號量噪比隨系統(tǒng)的帶寬B 按指數(shù)

16、規(guī)律增長。 誤碼率：誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標。如果有誤碼就有誤碼率。簡單的說，誤碼率就是在數(shù)字傳輸過程中，在發(fā)送到接收端，發(fā)送錯誤的碼元個數(shù)占總的碼元個數(shù)的比例。誤碼率的計算公式如下： 式1-6PCM的譯碼過程即是編碼過程的逆過程，其原理就不在這里贅述了。1.2 基帶Manchester編譯碼原理 Manchester又稱雙向碼，也叫做相位編碼，是一個同步時鐘編碼技術，被物理層使用來編碼一個同步位流的時鐘和數(shù)據(jù)。常規(guī)碼型的最大缺點就是沒有定位時鐘信息。數(shù)字傳輸過程中缺少定位時鐘信息，也就無法識別收到數(shù)據(jù)位的開始與結(jié)束的寬度等，從而在通信過程中需要其他方式解決同步問題。而

17、曼切斯特碼是一種自動同步的編碼方式，即時鐘同步信號就隱藏在數(shù)據(jù)波形中，這就有效的降低了通信系統(tǒng)設計的復雜度。 曼切斯特碼用一個周期的正負對稱方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”， 編碼規(guī)則之一是：“0”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示。 例如：  消息碼：1    1    0    0    1    0  &#

18、160; 1   雙向碼：10   10   01   01   10   01   10  雙向碼是一種雙極性NRZ波形，只有極性相反的兩個電平。它在每個碼元間隔的中心點都存在電平跳變，所以含有豐富的位定時信息，切沒有直流分量，編碼過程也簡單，缺點是占用帶寬加倍，使頻帶利用率降低。  雙向碼適用于數(shù)據(jù)終端設備近距離傳輸，局域網(wǎng)常采用該碼作為傳輸碼型。 曼切

19、斯特解碼是曼切斯特編碼的逆運算過程，也就是必須從曼切斯特碼數(shù)據(jù)流中提取出時鐘信息，并利用這個時鐘去還原得到原二進制數(shù)據(jù)的過程。根據(jù)曼切斯特碼解碼過程各階段所完成的任務的不同，可以將曼切斯特碼的解碼過程分為：起始符的識別以及獲取同步時鐘信息、識別同步數(shù)據(jù)頭、提取數(shù)據(jù)信等3個階段。1.3 信道編碼循環(huán)碼編譯碼原理1.3.1 循環(huán)碼編譯碼原理與特點 設C使某線性分組碼的碼字集合，如果對任，它的循環(huán)移位也屬于C，則稱該碼為循環(huán)碼。 該碼在結(jié)構上有另外的限制，即一個碼字任意循環(huán)移位的結(jié)果仍是一個有效碼字。其特點是：（1）可以用反饋移位寄存器很容易實現(xiàn)編碼和伴隨式的計算；（2）由于循環(huán)碼有很多固有的代數(shù)結(jié)

20、構，從而可以找到各種簡單使用的譯碼辦法。循環(huán)碼特點有： 循環(huán)碼是線性分組碼的一種，所以它具有線性分組的碼的一般特性，且具有循環(huán)性，糾錯能力強。 循環(huán)碼是一種無權碼，循環(huán)碼編排的特點為相鄰的兩個數(shù)碼之間符合卡諾中的鄰接條件，即相鄰數(shù)碼間只有一位碼元不同，因此它具有一個很好的優(yōu)點是它滿足鄰接條件，沒有瞬時錯誤（在數(shù)碼變換過程中，在速度上會有快有慢，中間經(jīng)過其他一些數(shù)碼形式，即為瞬時錯誤）。 碼字的循環(huán)特性，循環(huán)碼中任一許用碼經(jīng)過牡環(huán)移位后，所得到的碼組仍然是許用碼組。1.3.2循環(huán)碼編譯碼原理有信息碼構成信息多項式，其中最高冪次為k-1；用乘以信息多項式m(x)，得到的，最高冪次為n-1，該過程相

21、當于把信息碼（，）移位到了碼字德前k個信息位，其后是r個全為零的監(jiān)督位；用g(x)除得到余式r(x),其次數(shù)必小于g(x)的次數(shù)，即小于（n-k），將此r(x)加于信息位后做監(jiān)督位，即將r(x)于相加，得到的多項式必為一碼多項式。有信息碼構成信息多項式m(x)=mk-1xk-1+m0其中高冪次為k-1。用xn-k乘上信息多項式m(x)，得最高冪次為n-1，做移位。用g(x)除xn-km(x)和到余式r(x)。 有接收到的y(x)計算伴了隨式s(x)。根據(jù)伴隨式s(x)找出對應的估值錯誤圖樣。計算c(x)=y(x)+e(x)，得估計碼字。若c(x)= c(x)，則譯碼正確，否則錯誤。由于g(x)

22、 的次數(shù)為n - k 次，g(x) 除E(x) 后得余式（即伴隨式）的最高次數(shù)為n-k-1次，故S(x) 共有2n-k 個可能的表達式，每一個表達式對應一個錯誤格式?？梢灾?7,4）循環(huán)碼的S(x) 共有2(7-4) =8個可能的表達式，可根據(jù)錯誤圖樣表來糾正(7,4）循環(huán)碼中的一位錯誤。1.4 PSK調(diào)制與解調(diào)及衰落信道原理PSK調(diào)制又稱為相移鍵控，相移鍵控是相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進制“1”和“0”。因此，2PSK信號的時域表達式為其中，表示第n個符號的絕對相位：因此，上式可以改寫為 2PSK信號的調(diào)制原

23、理框圖如圖2-5所示，其中控制鍵控的s(t)是雙極性的二進制碼。圖1-2 PSK信號的調(diào)制原理框圖解調(diào)原理2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。下圖2-6中給出了一種2PSK信號相干接收設備的原理框圖。圖中經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負抽樣值判為0.圖1-3 PSK調(diào)制解調(diào)原理框圖2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖2-7所示. 當恢復的相干載波產(chǎn)生180°倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)

24、字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。另外，本次課程設計中要求使用衰落信道,我們采用較為簡單的瑞利衰落信道，在無線通信信道環(huán)境中，電磁波經(jīng)過反射折射散射等多條路徑傳播到達接收機后，總信號的強度服從瑞利分布。 同時由于接收機的移動及其他原因，信號強度和相位等特性又在起伏變化， 故稱為瑞利衰落。瑞利衰落中最簡單的模型就是兩個獨立高斯噪聲矢量模的平方開方，即是產(chǎn)生的瑞麗衰落信道模型，在MATLAB軟件中很容易實現(xiàn)。2方案設計2.1 PCM編譯碼方案設計脈沖編碼調(diào)制電路的軟件仿真主要由三個部分組成，即抽樣、量化和編碼三個過程。其軟件編碼的流程圖如圖3-1所示。按照流程圖即可設計出比較理

25、想的脈沖編碼調(diào)制代碼。圖2-1 PCM編碼流程圖PCM譯碼即為編碼的逆過程，其譯碼的流程圖如圖2-2所示。圖2-2 PCM譯碼流程圖2.2 循環(huán)碼編譯碼方案設計循環(huán)碼的編譯碼原理相對復雜，但是MATLAB軟件中有可以直接對二進制序列進行編譯碼的函數(shù)，分別為encode編碼函數(shù)和decode譯碼函數(shù)，它們的用法如下： encode函數(shù) 功能：編碼函數(shù) 語法：code=encode(msg,N,K,method,opt) 說明：用method指定的方法完成糾錯編碼。其中msg代表信息碼元，是一個K列矩陣，N是編碼后的碼字長度；K是信息位的長度；opt是有些編碼方式需要的參數(shù)。 decode函數(shù) 功

26、能：譯碼函數(shù) 語法：msg=decode（code，N，K，method，opt1,opt2,opt3,opt4）; 說明：這個函數(shù)對接收到的碼字進行譯碼，恢復出原始的信息，譯碼參數(shù)和方式必須和編碼時采用的嚴格相同。它對接收到的碼字，按method指定的方式進行譯碼；opt1，opt4是可選項的參數(shù)。 利用這兩個函數(shù)可以很方便的實現(xiàn)循環(huán)碼的編譯碼，使用(7，4)碼進行編解碼，循環(huán)碼編碼時，函數(shù)變量中的method應為cyclic。2.3 Manchester編譯碼方案設計 由需要被編碼的序列，控制新序列的生成。原序列值為0時，新序列對應兩位分別為0,1；原序列值為1時，新序列對應兩位分別為1,

27、0。譯碼過程與此相反即可。2.4 PSK調(diào)制解調(diào)方案設計由于本次數(shù)字通信系統(tǒng)的基帶碼采用的是Manchester碼，Manchester碼是二階不歸零雙極性碼，對應的二進制序列，因此如果采用簡單的2PSK可以實現(xiàn)PSK的調(diào)制與解調(diào)，需要對原始的PSK調(diào)制方法加以改進，。其中數(shù)字碼元中的1對應著PSK調(diào)制信號中的0相位，1對應著900相位，分別對載波實現(xiàn)調(diào)制。解調(diào)則利用調(diào)制信號與載波相乘再通過低通濾波器即可。2.5 瑞利衰落信道方案設計瑞利衰落信道是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。這種模型假設信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機的，即“衰落”，并且其包絡服從瑞利分布。在MATLAB軟件中有可

28、以產(chǎn)生瑞利衰落信道的函數(shù)即rayleignchan函數(shù)，用此函數(shù)便可以產(chǎn)生一個簡單的瑞利衰落信道，該函數(shù)的用法可以參考一下MATLAB軟件查閱，此處不再贅述。3 系統(tǒng)仿真分析3.1 MATLAB軟件介紹Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴充便，尤其是世界上有成千上萬的不同領域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫?？梢院敛豢鋸埖恼f，哪怕是你真正理解了一個工具箱，那么就是理解了一門非常重要的科學知識。科研工作者通?？梢酝ㄟ^Matlab來學習某個領域的科學知識，這就是Matlab真正在全世界推廣開來的原

29、因。目前的Matlab版本已經(jīng)可以方便的設計漂亮的界面，它可以像VB等語言一樣設計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進一步受到了科研工作者的歡迎。另外，,Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了Matlab的應用潛力?？梢哉f，Matlab已經(jīng)也很有必要成為大學生的必修課之一，掌握這門工具對學習各門學科有非常重要的推進作用。Matlab是一種交互式的、以矩陣為基礎的軟件開發(fā)環(huán)境,它用于科學和工程的計算與可視化。Matlab的編程功能簡單,并且很容易擴展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。應用Matlab可方便地解

30、決復雜數(shù)值計算問題。另外，Matlab的圖形界面功能GUI（Graphical User Interface）能為仿真系統(tǒng)生成一個人機交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。因此，Matlab在通信系統(tǒng)仿真中得到了廣泛應用，本文也選用該工具對數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進行仿真。3.2 PCM編譯碼模塊仿真分析 PCM編碼模塊仿真分析首先是對模擬信號進行抽樣，本課程設計選取的模擬信號的頻率為120HZ,選取的抽樣頻率為1000HZ，已經(jīng)可以實現(xiàn)信號的不失真抽樣，其抽樣結(jié)果如圖3-2所示。由抽樣結(jié)果可以看出，抽樣結(jié)果比較理想，符合理論情況。圖3-1 模擬信號抽樣結(jié)果模擬信號的量化與編碼過程主要由軟件的程序代碼控制，編碼的

31、結(jié)果如圖4-2所示。 圖3-2 PCM編碼結(jié)果 PCM譯碼模塊仿真分析，根據(jù)譯碼原理圖編寫相應的MATLAB代碼，可以得到譯碼的結(jié)果如下所示，其中原始模擬信號量化后的信號為st,經(jīng)過PCM解碼后的信號為s。 圖3-3 PCM譯碼結(jié)果 比較編譯碼前后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)存在一定的誤差，用數(shù)學算法中的方差求得相應的誤差大約為0.21%，誤差在可以接受的范圍內(nèi)，譯碼算是比較成功。3.3 循環(huán)碼編碼模塊仿真分析 下面給出一個例子可以更直觀地理解循環(huán)碼的編譯碼過程。編譯碼程序代碼如下：code=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 %原始

32、序列m=4;n=7;k=3;p=cyclpoly(n,k);xunhuan=encode(code,n,k,'cyclic',p) %編碼過程recode=decode(xunhuan,n,k,'cyclic',p) %譯碼過程運行的結(jié)果為：原始序列：code=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1循環(huán)碼序列：xunhuan= 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

33、 1 0 1 0 0 1 1解碼序列：recode=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1由運行結(jié)果可以看出，原始序列與解碼序列完全相同，說明該循環(huán)碼編解碼序列均為正確的，由于是在軟件中實現(xiàn)的編解碼，因此誤差為0，在實際中可能會存在一定的誤差。3.4 Manchester編譯碼模塊仿真分析按照編譯碼流程圖可以編寫相應的MATLAB程序代碼，并可以檢測其正確性，具體程序參見附錄，給出原始序列，經(jīng)過編解碼之后的碼型依次如下。原始序列：code=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0

34、0 0 0 0 0 1 1;HDB3編碼序列：hd=1 0 0 0 -1 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 -1 1 -1;HDB3解碼序列：recode=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1;由運行結(jié)果可以得到，編碼結(jié)果均符合編碼的原則，譯出的碼型和原始序列碼型是一樣的，不存在誤差，因此結(jié)果比較理想。3.5 PSK調(diào)制解調(diào)加衰落信道模塊仿真分析PSK調(diào)制模塊仿真分析，結(jié)果如下。 圖3-4 二進制碼的PSK調(diào)制圖由調(diào)制結(jié)果可以看出，可以正確的實現(xiàn)三進制的PSK調(diào)制，

35、且-1、0和1對應的載波相位分別為0、900和1800，與預想的效果一致。 PSK解調(diào)模塊仿真分析，解調(diào)的結(jié)果圖如圖3-4所示。圖3-5 PSK調(diào)制解調(diào)圖由運行的結(jié)果圖可以看出，解調(diào)后的二進制序列與原始的二進制序列基本相同，誤差不大。只需在插入定時脈沖將信號提取出來即可，插入定時脈沖后的原序列圖與解調(diào)后的圖如圖4-5所示。3.5.3 瑞利衰落信道仿真分析在MATLAB軟件中，我們可以直接采用rayleignchan來產(chǎn)生瑞利衰落信號，使用filter函數(shù)使調(diào)制信號通過衰落信道，圖4-6即為psk調(diào)制信號通過瑞利信道后的波形圖。 圖3-6 調(diào)制信號通過瑞麗衰落信道圖由于參數(shù)設置時并沒有設置瑞利衰

36、落的多普勒頻移，因此，衰落只存在幅度上的衰減，并沒有發(fā)生頻移，結(jié)果還比較理想，并且并不影響最終的解調(diào)結(jié)果。4 總通信系統(tǒng)仿真及誤差計算將各個模塊的程序進行綜合連接，并修改其中相應的參數(shù)，就可以實現(xiàn)整個通信系統(tǒng)的仿真，仿真的結(jié)果圖如圖3-10所示。其中原始的抽樣信號與解調(diào)后的PCM編碼信號的值如下。圖3-7 總系統(tǒng)仿真結(jié)果圖依次求出各個對應點的誤差值，再對它們求方差，即可以得到誤差。如果記每個值的誤差依次為x（i），誤差的均值為e(i),則總的誤差可以表示為 公式3-1計算可得誤差為0.14%，誤差比較小，并且最終的波形圖也和原始的模擬信號較為相近，仿真完成。總仿真程序見附錄所示。5 小結(jié)與體會

37、 通過本次課程設計獲益匪淺，對通信系統(tǒng)的整個模塊及銜接都有了更加深刻的理解，并自己設計方案使其實現(xiàn)。對于MATLAB的數(shù)據(jù)處理方式，矩陣，還有MATLAB中的函數(shù)，如reshape，encode，num2dec等都有所掌握。在不斷的查閱資料編寫方案的過程中，或者獨立的思考，或者向老師同學請教，不斷討論開拓思路。課設過程中總能遇到各種問題，也總會有一籌莫展的時候，這時候要有耐心，不斷尋找突破口，堅持和努力總能有所得。參考文獻1徐明遠，邵玉斌 MATLAB仿真在通信與電子工程中的應用.西安：西安電子科技大學學出版社，2005.62唐向宏，岳恒立，鄭雪峰 MATLAB及在電子信息類課程中的應用(第二

38、版）.北京：電子工業(yè)出版社，2009.63樊昌信，張甫翊，徐炳祥，吳成柯通信原理第5版國防工業(yè)出版社，20074達新宇，陳樹新，王瑜，林家薇.通信原理教程.北京郵電大學出版社.2005 5張平.MATLAB基礎與應用.北京航空航天大學出版社.2007 附錄程序代碼：T=0.00001;t=0:T:0.01;fs=10000;sdt=1/fs;t1=0:sdt:0.01;xt=cos(2*pi*120*t);st=cos(2*pi*120*t1);figure(1)subplot(2,1,1)plot(t,xt)title('原始模擬信號');grid ons

39、ubplot(2,1,2)stem(t1,st,'.')title('抽樣信號')grid onn=length(st);M=max(st);A=(st/M)*2048;code=zeros(n,4);for i=1:n if A(i)>=0 code(i,1)=1; else code(i,1)=0; endif abs(A(i)>=0&&abs(A(i)<16 code(i,2)=0;code(i,3)=0;code(i,4)=0;step=1;start=0;elseif abs(A(i)>=16&&

40、abs(A(i)<32 code(i,2)=0;code(i,3)=0;code(i,4)=1;step=1;start=16; elseif abs(A(i)>=32&&abs(A(i)<64 code(i,2)=0;code(i,3)=1;code(i,4)=0;step=2;start=32; elseif abs(A(i)>=64&&abs(A(i)<128 code(i,2)=0;code(i,3)=1;code(i,4)=1;step=3;start=64; elseif abs(A(i)>=128&&am

41、p;abs(A(i)<256 code(i,2)=1;code(i,3)=0;code(i,4)=0;step=4;start=128; elseif abs(A(i)>=256&&abs(A(i)<512 code(i,2)=1;code(i,3)=0;code(i,4)=1;step=5;start=256; elseif abs(A(i)>=512&&abs(A(i)<1024 code(i,2)=1;code(i,3)=1;code(i,4)=0;step=6;start=512; elseif abs(A(i)>=1

42、024&&abs(A(i)<2048 code(i,2)=1;code(i,3)=1;code(i,4)=1;step=7;start=1024; endend%B=floor(abs(A(i)-start)/step);manc=zeros(n,8);for c=1:4*length(code) m=2*c-1; if code(c)=0 manc(m)=0; manc(m+1)=1; elseif code(c)=1 manc(m)=1; manc(m+1)=0; endend%循環(huán)碼n=15;k=8;codecy=encode(manc,n,k,'cycli

43、c');%psk調(diào)制mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/99:2*pi;for n=1:length(code)*15 c=cos(f*t); mod1=mod1 c;endcm=;mod=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/99:2*pi;for n=1:length(code)*15 if codecy(n)=0 B=zeros(1,100); c=cos(f*t+pi); elseif codecy(n)=1 B=ones(1,100); c=cos(f*t); end cm=cm B; mod=mod c; endtiaozhi=mod;d=size(tiaozhi)figure(2)subplot(3,2,1)stairs(cm)grid onaxis(0 10000 -2 2)title('調(diào)制序列&