通信原理項目報告

1、.XX 大學 2013 2014 學年冬季學期“通信原理”課程項目報告課程名稱：通信原理課程編號：XXXXXXXX項目名稱和內容：搭建一個在高斯信道中傳輸?shù)臅r分（或頻分或碼分）復用頻帶傳輸系統(tǒng)，并測試其性能。 （碼速率、調制方式、時分復用路數(shù)、信號功率和噪聲功率自定）。要求：1、 搭建包括發(fā)送、信道、接收在內的完整系統(tǒng)。2、 系統(tǒng)性能用表格或曲線表達。3、 鼓勵利用硬件完成。4、 撰寫項目報告（含摘要、概述、內容、測試結果與分析、結論與感想）。5、 使用教學專用實驗平臺上交項目報告。評語 :成 績:任課教師 :.評閱日期 :.通信原理項 -時分復用2014/2/25摘要：本通信系統(tǒng)綜合訓練對M

2、ATLAB 軟件以及 Simulimk 工具的特點及其應用進行了簡單介紹及說明，詳細的介紹了時分多路系統(tǒng)的原理和所涉及的關鍵技術，最后運Simulink 工具模塊搭建時分復用系統(tǒng)，對本系統(tǒng)進行了仿真。1. 引言1.1Matlab 概述MATLAB 是由美國 mathworks 公司發(fā)布的主要面對科學計算、 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（如C、

3、 Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。1.2Simulink概述Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。Simulink 具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink 已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink 。Simulink 應用及特點Simulink® 是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入

4、式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。構架在 Simulink 基礎之上的其他產品擴展了 Simulink 多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。 Simulink 與 MATLAB® 緊密集成，可以直接訪問 MATLAB 大量的工具來進行算法研發(fā)、 仿真的分析和可視化、 批處理腳本的.創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。2. 課程項目的目的課程項目的要求和目的是搭建一個在高斯信道中傳輸?shù)臅r

5、分（或頻分或碼分）復用頻帶傳輸系統(tǒng)，并測試其性能。我們小組經(jīng)過討論，覺得通過時分復用的的方式實現(xiàn)對于課本知識的使用更加豐富。主要用的是模擬信號的數(shù)字化，數(shù)字信號的頻帶傳輸以及同步應用。本次項目我們通過simulink 進行搭建，無需代碼，通過簡易的視窗來搭建時分復用系統(tǒng)。其基本框架參照了課表現(xiàn)代通信原理P136-138 。通過抽樣，時分復用，編碼，調制，高斯信道，解調，驛馬，分路器，低通濾波實現(xiàn)兩路信號的時分復用。通過示波器觀看輸入輸出波形，通過顯示器查看誤碼率。3. 概述時分復用是多路信號在時間位置上分開，它們所占用的頻帶是公共的，時分復用信號在頻率上重疊，但在時間上是不重疊的。在相鄰抽樣脈

6、沖之間存在時間上的空隙，利用這種空隙便可以在同一信道中傳輸其它路信號的抽樣脈沖，只要抽樣脈沖之間相互不混淆.在時間上分開的，在接收端就可以想法把各種信號分開，最后實現(xiàn)恢復各路原始信號。這就是時分復用原理。如圖3.1，圖 3.2。值得注意的是抽樣脈沖要符合抽樣定理：一個頻帶限制在 0 到 fm 以內的低通模擬信號 x(t),可以用時間上離散的抽樣值來傳輸，抽樣值中包含有 x(t)的全部信息。 當抽樣頻率 fs 2fm 時，可以從已抽樣的輸出信號中用一個帶寬為 fm B fs fm 的理想低通濾波器不失真地恢復出原始信號。圖 3.1 時分復用示意圖.圖 3.2 時分復用的幀結構4. 基本原理介紹假

7、設有 N 路 PCM 信號進行時分多路復用，系統(tǒng)框圖如圖4.1 所示。 各路信號首先通過相應的低通濾波器使之變?yōu)橄迬盘?，然后送到抽樣電子開關，電子開關每Ts 秒將各路信號依次抽樣一次，這樣 N 個樣值按先后順序錯開插入抽樣間隔Ts，之內，最后得到的復用信號是N 個抽樣信號之和。在接收端，合成的多路復用信號由與發(fā)送端同步的分路轉換開關區(qū)分不同路的信號，把各路信號的抽樣脈沖序列分離出來，再用低通濾波器恢復各路所用的信號。圖 4.1時分復用系統(tǒng)框圖多路復用信號可以直接送到某些信道傳輸， 或者經(jīng)過調制變換成適合于某些信道傳輸?shù)男问皆谶M行傳輸。傳輸接收端的任務是將接收到的信號經(jīng)過解調或經(jīng)過適當?shù)姆醋儞Q

8、后恢復出原始多路信號。本項目就是實現(xiàn)調制后再通過高斯信道，通過解調后再譯碼。5. 仿真實驗方法用 simulink 進行多路時分復用的搭建，分為以下模塊。信號發(fā)生器低通限頻濾波器器時分復用TDM編碼調制.高斯信道示波器低通濾波器分路器譯碼解調其整個 simulink 搭建的系統(tǒng)如下：5.1 信號發(fā)生器本項目時分復用采取兩路信號正弦波與鋸齒波。正弦波（sine wave ）幅度為1，頻率為10*pi ；鋸齒波周期為0.1。正弦波鋸齒波5.2 低通限帶濾波器通過低通濾波器將信號頻帶限制以內，以防止高于的信號通過，避免抽樣后的PAM 信號產生折射噪聲。.低通限帶濾波器5.3 時分復用TDM下圖所示是

9、時分多址通信系統(tǒng)的仿真模型：二個信號發(fā)生器分別產生正弦波、鋸齒波，分別進入 Subsystem（時分多址）模塊（Subsystem（時分多址）模塊的結構。Subsystem（時分多址）模塊中， Pulse Generator（脈沖發(fā)生器）產生占空比為50%，頻率為 1/400的周期方波。方波分成二路： 本身是一路； 延遲 1 個方波寬度的信號是另外一路，參看。兩路時間錯開 1/800 的方波，被用作二個觸發(fā)門控電路的門控信號，相當于把二路信號分配到寬度為 1/800 的相鄰的時隙中。時分多址MergeMerge 二路合一，輸入編碼模塊。5.4 編碼通過量化，編碼，二進制轉變比特率。.編碼Qua

10、ntizerQuantizersample time為 1/800 。5.5 調制調制zero-order holdzero-order holdsample time為 1/800 。5.6 高斯白噪聲信道高斯白噪聲 中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)， 而白噪聲是指它的二階矩不相關， 一階矩為常數(shù)，是指先后信號在時間上的相關性。5.7 解調解調模塊zero-order holdzero-order holdsample time為 1/800 。.5.8 譯碼5.9 分路器這里用到的和時分復用TDM 相同，它將收到的時分復用信號中各路信號樣值序列分離并送到響應的通路上。5.10 低通濾波器通過

11、低通濾波器生成原始信號6. 測試結果與分析Scope 顯示結果如下Display 顯示誤碼率如下.從波形上看失真不大。誤碼率為0.02 左右。此次仿真基本上算成功的，存在誤碼的原因是因為加入了干擾量。我們添加限帶濾波器和低通濾波器就是為了減少干擾。正因為這些元素的加入，本次仿真效果還是不錯的。7. 結論與感想本次實驗我們學會了 simulink 的應用，熟悉軟件功能與特點。通過時分復用的設計，對于模擬信號數(shù)字化的過程理解更加透徹，抽樣，量化，編碼。時分復用中抽樣時必須注意其采樣頻率，這樣才能最后恢復原信號。時分多路復用是按傳輸信號的時間進行分割的，它使不同的信號在不同的時間內傳送，將整個傳輸時

12、間分為多時間間隔，即時隙。每個時間片被一路信號占用，通過在時間上交叉發(fā)送每一路信號的一部分來實現(xiàn)一條電路傳送多路信號的。完成本次課設需要在掌握 Simulink 仿真軟件的基礎上利用該軟件對時分多路復用系統(tǒng)進行仿真，實現(xiàn)對輸入信號的復用和解復用。當然在使用simulink時也遇到很多問題，在時分復用時，由于延時設定的有誤差，導致仿真出錯，后來選擇選擇占空比為50%，時延半個周期后才得以成功，在編碼譯碼時的sample time 也要有相同的延時。在編碼后我曾經(jīng)直接通過高斯信道，仿真出錯，后來咨詢了其他人后，知道要先調制才能輸入高斯信道。最后加上解調，驛碼就能得到最后結果。當然遇到的問題不止這些，但是通過小組合作以及查閱資料，我們很好的完成了本次項目，團隊精神進一步加深，也對整個現(xiàn)代通信原理這本書有了深刻的認識。.參考文獻：1 ：李穎潔 鄒雪妹 趙恒凱 余小清等 現(xiàn)代通信原理