數(shù)字通信系統(tǒng)的設計與仿真參考模板

1、數(shù)字通信系統(tǒng)的設計與仿真摘 要：本次設計的是一種數(shù)字通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)主要采用數(shù)字信源為輸入、交織編碼譯碼技術、MP信道、2FSK的調(diào)制和非相干解調(diào)技術。利用system view對系統(tǒng)進行仿真，并分析眼圖和誤碼率。關鍵字：system view,仿真，數(shù)字通信1 數(shù)字通信系統(tǒng)基本原理1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型圖1 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型1.2 信息源它的作用是把各種消息轉(zhuǎn)換為原始電信號，信源分為模擬信源和數(shù)字信源。本文的輸入信號采用模擬信源，通過A/D轉(zhuǎn)換把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號包括三個步驟：抽樣、量化和編碼。模擬信號首先被抽樣。通常抽樣是按照等時間間隔進行的，雖

2、然在理論上并不是必須如此的。模擬信號被抽樣后，成為抽樣信號，它在時間上是離散的，但是其取值仍然是連續(xù)的，所以是離散模擬信號。第二步是量化。量化的結果使抽樣信號變成量化信號，其取值是離散的。故量化信號已是數(shù)字信號了，它可以看成是多進制的數(shù)字脈沖信號。第三步是編碼。 第一步抽樣的定理：設一個連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率<且?guī)捠艿较拗茣r，則以間隔時間為的周期性沖擊脈沖對它抽樣時，將被這些抽樣值所安全確定。由于抽樣時間間隔相等。），低通濾波107中的最低頻率是10Hz，108的增益為300Hz。即奈奎斯特的定理。 第二步：量化。模擬信號的抽樣值為m(KT)，其中T是抽樣周期，k是整數(shù)。量化

3、原理公式：0 / 7 （1.1-2） 在非均勻量化時，量化間隔是隨信號抽樣值的不同而變化的。信號抽樣值小時，量化間隔v也??；信號抽樣值大時，量化間隔 v也大。非均勻量化的實現(xiàn)方法通常是在進行量化之前，先將信號抽樣值壓縮，再進行均勻量化。其壓縮是用一個非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓： （1.1-3） 第三步：通常把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號的過程，稱為脈沖編碼調(diào)制。1.3 信源編碼與譯碼它的基本功能一是提高信息傳輸?shù)挠行?，即通過某種數(shù)據(jù)壓縮技術設法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率。碼元速率決定傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬反映了通信的有效性。二是完成模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，即當信息

4、源給出的是模擬信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。信源譯碼是信源編碼的逆過程。1.4 信道編碼與譯碼本文采用交織編碼模塊來實現(xiàn)它。信道編碼的目的是增強數(shù)字信號的抗干擾能力。數(shù)字信號是信道傳輸時受到噪聲等影響后將會引起差錯。為了減小差錯，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護成分（監(jiān)督元），組成所謂的“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按相應的逆規(guī)則進行解碼，從中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，提高通信系統(tǒng)的可靠性。1.5 加密與解密在需要實現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，認為地將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫做加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的

5、密碼復制品對收到的數(shù)字序列進行解密，恢復原來信息。（本文沒做加密與解密）1.6 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)二進制頻移鍵控，是用載波的頻率來攜帶二進制信息的調(diào)制方式。也就是說，0值對應一個頻率f1，1對應另一個頻率f2。二進制頻移鍵控可以采用模擬信號調(diào)頻電路來實現(xiàn)；但更容易實現(xiàn)的方法是鍵控法。 由于二進制頻移鍵控已調(diào)信號可以看作兩個不同載波的幅度鍵控已調(diào)信號之和，它的頻帶寬度是兩倍的基帶信號寬度（B）和| f2- f1|之和，2FSK鍵控法理論框圖如圖所示。 圖2 2FSK調(diào)制器2FSK的解調(diào)有很多方法，本系統(tǒng)采用非相干解調(diào)，原理圖3如圖所示 圖3 2FSK非相干解調(diào)2 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真的模型建立和參數(shù)設定

6、及結果波形2.1 2FSK調(diào)制解調(diào)仿真圖及仿真波形圖 圖4 2FSK調(diào)制仿真圖 圖5 2FSK非相干解調(diào)仿真圖各參數(shù)設置：模塊1的頻率為100Hz，振幅為1V；模塊2的頻率為150Hz，振幅為1V；模塊12和模塊13的頻率都為5Hz；模塊6的最低頻率為80Hz，最高頻率為130Hz；模塊7的最低頻率為115Hz，最高頻率為170Hz；圖6 2FSK調(diào)制后的波形圖圖7 2FSK解調(diào)后的波形圖2.2 其他元器件的仿真參數(shù)信源：頻率為10Hz，振幅為1V； 交織編碼譯碼：rows(smpls)為1，columns(smpls)為1；2.3 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真總圖及輸入輸出波形對比2.31 數(shù)字通信系統(tǒng)

7、的仿真總圖 圖8 數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真總圖2.32 輸入輸出波形對比圖9 輸出波形圖圖10 輸出波形圖3 眼圖及誤碼率分析3.1 眼圖的模型及分析 眼圖的形狀越規(guī)則，噪聲干擾越小，眼圖越不規(guī)則噪聲干擾越大。3.11 觀察眼圖模型圖11 觀察眼圖模型3.12 有噪聲干擾下的眼圖跟無噪聲干擾下的對比： 圖12 無噪聲干擾下的眼圖 圖13 有噪聲干擾下的眼圖3.2 誤碼率分析所謂誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標.誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%.如果有誤碼就有誤碼率.在一定時間內(nèi)收到的數(shù)字信號中發(fā)生差錯的比特數(shù)與同一時間所收到的數(shù)字信號的總比特數(shù)之比，就叫做“誤碼率”，也

8、可以叫做“誤比特率”。誤碼的產(chǎn)生是由于在信號傳輸中，衰變改變了信號的電壓，致使信號在傳輸中遭到破壞或受到外界的干擾，產(chǎn)生誤碼.噪音、交流電或閃電造成的脈沖、傳輸設備故障或在通信系統(tǒng)內(nèi)部由于各個組成部分的質(zhì)量不夠理想而使傳送的信號發(fā)生畸變等都會導致誤碼（比如傳送的信號是1，而接收到的是0；反之亦然）。3.21 誤碼率模塊圖14 誤碼率模塊3.22 誤碼率 SYSTEMVIEW 分析窗口選擇輸出波形，點擊波形觀察窗口下的計算器 圖標，選擇COMM選項選擇theoretical BER Plots 選擇相應的 調(diào)制模式，點確定，然后可以觀察到輸出波形與理想情況下 誤碼率的曲線對比。3.23 誤碼率的

9、波形 圖15 誤碼率波形圖 4 總結 本次課程設計主要根據(jù)數(shù)字信號模型圖來設計的，采用數(shù)字信源輸入，在經(jīng)過交織編碼進行信道編碼，利用2FSK調(diào)制信號，通過MP信道到2FSK非相干解調(diào)，最后進行交織譯碼。本次設計是利用system view進行仿真，所有模塊均是采用仿真軟件是自帶的模塊，誤碼率、眼圖及所有波形也是通過system view來觀察分析的。 整個課程設計歷時10天，通過這次設計，進一步掌握了數(shù)字通信系統(tǒng)的相關知識，也對仿真軟件system view有了進一步的認識，并加強了仿真軟件的實踐能力。這次課程設計還是畢業(yè)設計的一次簡單模擬，讓我對畢業(yè)設計有了一定的了解，也初步認識到畢業(yè)設計的一些相關的信息，讓我對畢業(yè)設計跟有信心。參考文獻1 樊昌信等. 通信原理（第6版）【M】北京：國防工業(yè)出版社，20012 曹志剛，錢亞生 現(xiàn)代通信原理【M】 北京：清華大學出版社，20013 李建新等 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真MATLAB通信工具箱【M】西安：西安電子科技大學出版社，20004 王沫然Simulink4建模及動態(tài)仿真【M】 北京：電子工業(yè)出版社，2002.5 D.Hanselman,B.Littilefield著，張航等譯 精通MATLAB6【M】 北京：清華大學出版社，