通信原理實驗指導(dǎo)書SystemView

1、實驗一 圖符庫的使用一、 實驗?zāi)康?、 了解SystemVue圖符庫的分類2、 掌握SystemVue各個功能庫常用圖符的功能及其使用方法二、 實驗內(nèi)容按照實例使用圖符構(gòu)建簡單的通信系統(tǒng)，并了解每個圖符的功能。三、 基本原理SystemVue的圖符庫功能十分豐富，一共分為以下幾個大類1. 基本庫SystemView的基本庫包括信源庫、算子庫、函數(shù)庫、信號接收器庫等，它為該系統(tǒng)仿真提供了最基本的工具。（信源庫）：SystemView為我們提供了16種信號源，可以用它來產(chǎn)生任意信號（算子庫）功能強(qiáng)大的算子庫多達(dá)31種算子，可以滿足您所有運(yùn)算的要求（函數(shù)庫）32種函數(shù)盡顯函數(shù)庫的強(qiáng)大庫容?。ㄐ盘柦邮?/p>

2、器庫）12種信號接收方式任你挑選，要做任何分析都難不倒它2. 擴(kuò)展功能庫擴(kuò)展功能庫提供可選擇的能夠增加核心庫功能的用于特殊應(yīng)用的庫。它允許通信、DSP、射頻/模擬和邏輯應(yīng)用。（通信庫）：包含有大量的通信系統(tǒng)模塊的通信庫，是快速設(shè)計和仿真現(xiàn)代通信系統(tǒng)的有力工具。這些模塊從糾錯編碼、調(diào)制解調(diào)、到各種信道模型一應(yīng)俱全。（DSP庫）：DSP庫能夠在你將要運(yùn)行DSP芯片上仿真DSP系統(tǒng)。該庫支持大多DSP芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的圖標(biāo)代表真正的DSP算法操作符。還包括高級處理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR濾波器以及塊傳輸?shù)?。（邏輯運(yùn)算庫）：邏輯運(yùn)算自然離不開邏輯

3、庫了，它包括象與非門這樣的通用器件的圖標(biāo)、74系列器件功能圖標(biāo)及用戶自己的圖標(biāo)等。（射頻/模擬庫）：射頻/模擬庫支持用于射頻設(shè)計的關(guān)鍵的電子組件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。3. 擴(kuò)展用戶庫擴(kuò)展的用戶庫包括有擴(kuò)展通信庫2、IS95/CDMA、數(shù)字視頻廣播DVB等。通信庫2: 擴(kuò)展的通信庫2主要對原來的通信庫加了時分復(fù)用、OFDM調(diào)制解調(diào) 、QAM編碼與調(diào)制解調(diào)、卷積碼收縮編解碼、GOLD碼以及各種衰落信道等功能。4.5版中，通信庫2已被合并到基本通信庫中。IS95庫:IS95庫為設(shè)計CDMA和個人通信系統(tǒng)提供了一個快捷的工具。除了產(chǎn)生CDMA所需的信號發(fā)生器模型、調(diào)制解調(diào)信號模型外，還

4、設(shè)計了復(fù)合IS95建議的CDMA所有信道模型，可按兩種速率工作。四、 實驗步驟第一部分：計算信號的平方信號源平方接收器接收器1) 從基本圖符庫中選擇信號源圖符，選擇正弦波信號，參數(shù)設(shè)定中設(shè)置幅度為1，頻率為10Hz，相位為0。2) 選擇函數(shù)庫，并選擇Algebraic標(biāo)簽下的圖符。在參數(shù)設(shè)定中設(shè)置a=2，表示進(jìn)行x2運(yùn)算。3) 放置兩個接收器圖符，分別接收信號源圖符的輸出和函數(shù)算術(shù)運(yùn)算的輸出，并選擇Graphic標(biāo)簽下的圖符，表示在系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后才顯示接收到的波形。4) 將圖符進(jìn)行連接，運(yùn)行仿真，最終結(jié)果如下圖所示：第二部分 常規(guī)雙邊帶條幅（AM）1) 按快捷鍵  

5、0;  切換到通信圖符庫Comm，從圖符庫中拖動一個圖符    至設(shè)計窗口，雙擊該圖符，選擇調(diào)制器“Modulators”中的“DSB-AM”，并在參數(shù)設(shè)置窗口中的文字框中輸入幅度1V，頻率1000Hz，調(diào)制度0.5，確認(rèn)退出，圖符變成     。2) 放置兩個接收器圖符，用于接收調(diào)制信號和已調(diào)信號波形。3) 對圖符進(jìn)行連線，如下圖所示：4) 設(shè)置仿真參數(shù)：i. 仿真時間102.3msii. 采樣點 1024iii. 采樣頻率 10kHz5) 運(yùn)行仿真，并得到各個接收器的波形。五、 實驗結(jié)果1、 畫出以上兩個部分的

6、調(diào)制信號和已調(diào)信號的波形以及算術(shù)表達(dá)式實驗二 信號的時域與頻域分析實驗一、 實驗?zāi)康?、 掌握信號的時域與頻域的分析方法2、 掌握SystemVue分析窗口的使用。3、 能利用分析窗口對波形進(jìn)行時域與頻域的分析二、 實驗內(nèi)容1、 建立簡單的調(diào)制系統(tǒng)，并使用分析窗口對輸出信號進(jìn)行時域與頻域的分析，得出分析結(jié)果。三、 基本原理分析窗口是用戶觀察SystemVue數(shù)據(jù)輸出的基本工具。如圖所示。有多種選項可以增強(qiáng)顯示的靈活性和用途。這些功能可以通過單擊分析窗工具條上的快捷按鈕或通過下拉菜單來激活。在系統(tǒng)設(shè)計窗口中單擊分析窗口按鈕，即可訪問分析窗口。在分析窗口中單擊系統(tǒng)按鈕即可返回系統(tǒng)設(shè)計窗口。分析窗口

7、包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動條、活動圖形窗口和提示信息區(qū)。同設(shè)計窗口一樣，滾動條包括用于左右滾動的水平滾動條和用于上下滾動的垂直滾動條；提示信息區(qū)顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標(biāo)信息和分析的進(jìn)度指示；活動圖形窗顯示輸出的各種圖形，如波形圖、功率譜、眼圖等。四、 實驗步驟1、 點擊菜單欄的File，選擇New System建立一個新文件。2、 建立一個常規(guī)雙邊帶的調(diào)制系統(tǒng)，如實驗一所示。3、 單擊   “Analysis”快捷按鈕進(jìn)入分析窗口，這時應(yīng)該可以看到兩個圖形，一個是100Hz的正弦信號，另一個是調(diào)制后的信號?？蓞⒖挤治龃翱诠ぞ邨l，根據(jù)個人習(xí)慣重新調(diào)整窗口顯示排列。4

8、、 對輸入的信號進(jìn)行譜分析。單擊    接收計算器按鈕，出現(xiàn)如圖1.12所示的接收計算器選擇窗口，選擇“Spectrum”分析按鈕，并分兩次選中W0、W1，就會出現(xiàn)兩個新的圖形W2、W3，分別對應(yīng)前面兩個波形的頻譜圖，其中一個出現(xiàn)在100Hz的位置上（對應(yīng)未調(diào)制的正弦波），另一個在中心頻率為1000 Hz的位置上顯示出載波和上下兩個邊帶的頻譜。如圖1.11所示。5、 對調(diào)制信號和已調(diào)信號的頻譜進(jìn)行疊繪。五、 實驗結(jié)果1、 分別讀取已調(diào)信號頻譜中的上下邊帶的峰值點。2、 修改雙邊帶調(diào)制信號的調(diào)制參數(shù)，觀察調(diào)制參數(shù)的變化對已調(diào)信號時域和頻域上施加的影響，并作好記錄。實

9、驗三 信號的運(yùn)算一、 實驗?zāi)康?、 掌握SystemVue中函數(shù)庫與算子庫的使用2、 進(jìn)一步熟悉SystemVue中分析窗口的使用二、 實驗內(nèi)容1、 熟悉函數(shù)庫中常用圖符的功能，并使用相應(yīng)的圖符完成信號的運(yùn)算操作三、 基本原理要求設(shè)計的串具有以下功能：1、 串連接2、 串比較3、 求子串四、 實驗步驟第一部分：實現(xiàn)高斯函數(shù)1. 選擇信源圖符庫，并選擇Aperiodic下的Time圖符，增益參數(shù)設(shè)定為1，表示一個線性增加的信號。2. 選擇函數(shù)庫的Polynomial(多項式)圖符，對信號代入多項式。設(shè)定多項式為t-4，即系數(shù)均設(shè)定為0，而X和X0系數(shù)分別設(shè)定為1和-4。3. 選擇Function

10、圖符庫下的Xa圖符，用來表示信號的a次方，按照函數(shù)式，a=2。4. 在Operator(算子庫)中選擇Negate圖符，表示負(fù)號。5. 選擇Function圖符庫下的ax圖符，用來表示a的x次方，按照函數(shù)式，a=e=2.71828。第二部分 實現(xiàn)函數(shù)1. 設(shè)定仿真時間參數(shù)，設(shè)定仿真時間為20秒，采樣頻率20Hz。2. 選擇信源圖符庫，并選擇Aperiodic下的Time圖符，增益參數(shù)設(shè)定為1，表示一個線性增加的信號。3. 選擇函數(shù)庫的Polynomial(多項式)圖符，對信號代入多項式。設(shè)定多項式為t+e-10（防止出現(xiàn)仿真時間為0時的分母為0的情況）。4. 選擇Function圖符庫下的Xa

11、圖符，用來表示信號的a次方，按照函數(shù)式，a=-1。5. 選擇信源圖符庫，并選擇一正弦信號，設(shè)定其幅度為1，頻率為0.15Hz。6. 將兩路信號通過相乘器相乘得到信號，并通過接收器顯示，最終仿真結(jié)果如下圖所示：五、 實驗結(jié)果1、 畫出程序的流程圖2、 給出程序執(zhí)行的結(jié)果U1實驗四 信號的分解與合成一、 實驗?zāi)康?、 了解光纖接入網(wǎng)波分復(fù)用原理。2、 掌握波分復(fù)用技術(shù)及實現(xiàn)方法。二、 實驗內(nèi)容編寫一個具有基本功能的二叉樹三、 基本原理 為了便于研究信號傳輸和信號處理等問題，往往將一些信號分解為比較簡單（基本）的信號分量之和。分解的方法有多種，常見的分析方法有：直流分量與交流分量，偶分量與奇分量，脈

12、沖分量與正交函數(shù)集等。其中將信號分解為正交函數(shù)集的研究方法在信號與系統(tǒng)理論中占有重要地位。傅立葉分析法是常見的一種，一個矩形信號可分解為： 由此可看出，其傅立葉展開式只含有奇次諧波分量1，3，5.2n-1,于是可按照下圖對方波信號進(jìn)行分解，然后再通過相加器進(jìn)行信號的合成。10Hz方波信號10Hz帶通濾波器30Hz帶通濾波器50Hz帶通濾波器70Hz帶通濾波器90Hz帶通濾波器1次諧波3次諧波5次諧波7次諧波9次諧波相加器合成后的信 號四、 實驗步驟1、 設(shè)定系統(tǒng)的仿真時間參數(shù)：仿真時間為20秒，采樣頻率為1KHz，采樣點數(shù)為20480個。2、 從信源圖符中選擇脈沖信號，設(shè)定其為方波，頻率為10

13、Hz3、 分別設(shè)定6個帶通濾波器，通帶頻率分別為10Hz，30Hz，50Hz，70Hz，90Hz，帶寬都為2Hz，通帶增益為0dB，阻帶增益為-60dB。信號通過這6個帶通濾波器以后分別得到1,3,5,7,9次諧波分量。4、 為每個諧波分量連接一個接收器，觀察6個諧波分量的波形5、 將6個諧波分量通過加法器進(jìn)行疊加，得到合成以后的信號波形。6、 實驗結(jié)果1、 畫出原方波信號的頻譜圖，并與合成以后的波形信號頻譜圖進(jìn)行比較2、 給出程序執(zhí)行的結(jié)果U2實驗五 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實驗一、 實驗?zāi)康?、 加深對數(shù)字基帶信號傳輸?shù)臒o失真條件的了解。2、 熟悉奈奎斯特第一準(zhǔn)則的驗證方法3、 掌握眼圖的仿真

14、方法并了解其在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中的作用。二、 實驗內(nèi)容1. 驗證奈奎斯特第一準(zhǔn)則。2. 觀察眼圖。三、 基本原理傳輸數(shù)字基帶信號受到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性，當(dāng)基帶脈沖信號通過系統(tǒng)時，系統(tǒng)的濾波作用使脈沖拖寬，在時域上，它們重疊到附近的時隙中去。接收端按約定的時隙對各點進(jìn)行抽樣，并以抽樣時刻測定的信號幅度為依據(jù)進(jìn)行判決，來導(dǎo)出原脈沖的消息，若重疊到臨近時隙內(nèi)的信號太強(qiáng)，就可能發(fā)生錯誤判決，從而產(chǎn)生碼間串?dāng)_。奈奎斯特第一準(zhǔn)則給出了消除這種碼間干擾的方法，并指出了信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系，即其中Rb為傳碼率，單位為B/s（波特/秒）。fN和BN分別為理想信道的低通截止頻率和奈奎斯特帶寬。假

15、定有一數(shù)字基帶信號，其碼速率為100b/s，則按照奈奎斯特第一準(zhǔn)則，為保證數(shù)字基帶信號的無失真?zhèn)鬏?，傳輸信道的帶寬必須要?0Hz以上。同理，如果數(shù)字基帶信號的碼速率高于100b/s，則在50Hz的帶寬下不能保證信號的無失真?zhèn)鬏敗Ｋ摹?實驗步驟第一部分：驗證奈奎斯特第一準(zhǔn)則1、 設(shè)定系統(tǒng)的仿真時間參數(shù)：采樣頻率設(shè)定為1000Hz，采樣點位512個2、 放置信號源：碼速率為100b/s的偽隨機(jī)信號3、 放置用于整型的升余弦滾降低通濾波器，其截止頻率設(shè)定為50Hz，在60Hz處有-60dB的衰落，相當(dāng)于一個帶寬為50Hz的信道4、 為了模擬傳輸?shù)脑肼?，將低通濾波器的輸出疊加上一個高斯噪聲，設(shè)定其標(biāo)

16、準(zhǔn)差為0.1。5、 接收端由一個低通FIR濾波器、一個抽樣器、一個保持器和一個緩沖器組成，分別完成信號的濾波，抽樣，判決以及整型輸出。其中抽樣器的抽樣頻率與數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)率一致，設(shè)為100Hz。為了比較發(fā)送端和接收端的波形，在發(fā)送端的接收器前和升余弦滾降濾波器后各加入了一個延遲圖符。最終的仿真系統(tǒng)如下圖所示： 6、 關(guān)閉噪聲信號，運(yùn)行仿真，將輸入信號波形與輸出信號波形進(jìn)行疊加，觀察方正結(jié)果。7、 開啟噪聲信號，比較輸入信號與輸出信號的波形8、 改變噪聲幅度，觀察輸出信號的變化。9、 將偽隨機(jī)信號的碼速率修改為110b/s，運(yùn)行仿真，再次觀察輸入輸出信號波形的差別。第二部分：眼圖的觀測1、五、

17、實驗結(jié)果1. 畫出仿真過程中的相關(guān)波形2. 分析U3實驗六 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真實驗一、 實驗?zāi)康?、 掌握ASK，PSK（DPSK）和多進(jìn)制數(shù)字鍵控等數(shù)字調(diào)制技術(shù)的原理2、 掌握數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真的方法二、 實驗內(nèi)容1、 設(shè)計一個數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2、 編寫一個帶有拓?fù)渑判蚬δ艿挠邢驘o環(huán)圖三、 基本原理當(dāng)調(diào)制信號位二進(jìn)制數(shù)字信號時，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)，常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種：二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（2ASK）、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）和二進(jìn)制相對（或差分）相位鍵控（2DPSK）。1、 二進(jìn)制振幅鍵控

18、（2ASK）1) 調(diào)制方法 2ASK信號可表示為：式中，g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖，即：產(chǎn)生2ASK的方法有兩種，如圖所示。相應(yīng)的調(diào)制輸出如下圖所示：2) 2ASK信號的解調(diào)相干解調(diào)法：包絡(luò)檢波法2、 二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）1) 調(diào)制方法 2FSK信號可表示為：式中，g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖，即：產(chǎn)生2FSK的方法有兩種，如圖所示。FSK調(diào)制信號的輸出如下圖所示：2) 解調(diào)方法2FSK信號有兩種基本解調(diào)方法：非相干解調(diào)和相干解調(diào)，此外，還有鑒頻法、過零檢測法和差分檢波法。包絡(luò)檢波法相干解調(diào)法四、 實驗步驟2ASK仿真部分：1、 根據(jù)2ASK調(diào)制原理，采用相乘器或者開關(guān)電路

19、產(chǎn)生2ASK信號，用SystemVue仿真實現(xiàn)，觀察輸出的2ASK波形。2、 計算ASK信號的帶寬，并與利用分析窗口得到的信號功率譜進(jìn)行對比。3、 根據(jù)信號的帶寬設(shè)定合適的帶通濾波器，并采用非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）或者相干解調(diào)法對產(chǎn)生的2ASK信號進(jìn)行解調(diào)，注意緩沖器中判決門限電平的設(shè)置，觀察解調(diào)后的信號的波形，并與原波形進(jìn)行比較。4、 具體的仿真系統(tǒng)如下圖所示：FSK仿真部分：1、 根據(jù)2FSK調(diào)制原理，采用相乘器或者開關(guān)電路產(chǎn)生2FSK信號，用SystemVue仿真實現(xiàn)，觀察輸出的2FSK波形。2、 計算2FSK信號的帶寬，并與利用分析窗口得到的信號功率譜進(jìn)行對比。3、 根據(jù)信號的帶寬設(shè)

20、定合適的帶通濾波器，（若基帶信號的碼速率為10b/s，載波頻率為150Hz和100Hz,則可設(shè)定帶通濾波器的兩個截止頻率分別為120Hz和170Hz）并采用非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）或者相干解調(diào)法對產(chǎn)生的2FSK信號進(jìn)行解調(diào)，（其中包絡(luò)檢波器可采用截止頻率為5Hz的低通濾波器表示）觀察解調(diào)后的信號的波形，并與原波形進(jìn)行比較。4、 具體的仿真系統(tǒng)如下圖所示：五、 實驗結(jié)果1、 假定數(shù)字基帶信號的碼速率為10b/s，采用頻率為30Hz的載波進(jìn)行2ASK調(diào)制，試畫出2ASK信號的頻譜圖。2、 修改ASK中緩沖器的判決門限電平，解調(diào)輸出的波形將發(fā)生什么變化？3、 假定數(shù)字基帶信號的碼速率為10b/s，

21、采用頻率為100Hz和150Hz的載波進(jìn)行2FSK調(diào)制，試畫出2FSK信號的頻譜圖。實驗七 模擬信號的數(shù)字傳輸仿真一、 實驗?zāi)康?、 掌握PCM的編碼原理。2、 掌握PCM編碼信號的壓縮與擴(kuò)張的實現(xiàn)方式二、 實驗內(nèi)容1、 設(shè)計一個PCM調(diào)制系統(tǒng)的仿真模型2、 采用信號的壓縮與擴(kuò)張方式來提高信號的信噪比三、 基本原理在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，以PCM（脈沖編碼調(diào)制）為代表的編碼調(diào)制技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于模擬信號和數(shù)字傳輸中，所謂脈沖編碼調(diào)制，就是將模擬信號的抽樣量化值變換成代碼，其編碼方式如下圖所示：PCM編碼經(jīng)過抽樣、量化、編碼三個步驟將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。為了便于用數(shù)字電路實現(xiàn)，其量化電平

22、數(shù)一般為2的整數(shù)次冪，這樣可以將模擬信號量化為二進(jìn)制編碼形式。其量化方式可分為兩種：均勻量化編碼：常用二進(jìn)制編碼，主要有自然二進(jìn)碼和折疊二進(jìn)碼兩種。非均勻量化編碼：常用13折線編碼，它用8位折疊二進(jìn)碼來表示輸入信號的抽樣量化值，第一位表示量化值的極性，第二至第四位（段落碼）的8種可能狀態(tài)分別代表8個段落的起始電平，其它4位碼（段內(nèi)碼）的16種狀態(tài)用來分別代表每一段落的16個均勻劃分的量化級。通常情況下，我們采用信號壓縮與擴(kuò)張技術(shù)來實現(xiàn)非均勻量化，就是在保持信號固有的動態(tài)范圍的前提下，在量化前將小信號放大，而將大信號進(jìn)行壓縮。采用信號壓縮后，用8位編碼就可以表示均勻量化11位編碼是才能表示的動態(tài)

23、范圍，這樣能有效地提高校信號編碼時的信噪比。四、 實驗步驟在SystemVue系統(tǒng)仿真軟件中，系統(tǒng)提供了A律和律兩種標(biāo)準(zhǔn)的壓縮氣和擴(kuò)張器，用戶可以根據(jù)需要選取其中一種進(jìn)行仿真實驗。1、 設(shè)置一個均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為0.5的具有高斯分布的隨機(jī)信號作為仿真用的模擬信號源。2、 在信號源的后方放置一個巴特沃思低通濾波器，設(shè)置其截止頻率為10Hz，濾除高頻分量。3、 在濾波器右側(cè)放置一個A律13折線的壓縮器（在通信庫的Processors標(biāo)簽下），對信號進(jìn)行壓縮，并設(shè)定最大輸入為1v。4、 放置一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（在邏輯庫下的Mix Signal中），對壓縮的模擬信號進(jìn)行抽樣量化，并編碼為數(shù)字信號，根據(jù)PC

24、M的要求，設(shè)定編碼位數(shù)為8位，輸出真假值為1和0，閾值為0.5，最大最小輸入為正負(fù)1.28v；并放置一個100Hz的采樣時鐘信號對模擬信號進(jìn)行抽樣。由此可得出8位編碼的PCM信號。5、 放置一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將編碼好的PCM信號重新還原為模擬信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參數(shù)設(shè)置與模數(shù)轉(zhuǎn)換器基本相同6、 將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的8個數(shù)據(jù)位與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相對應(yīng)的8個數(shù)據(jù)位相連，將數(shù)字信號送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器。7、 放置一個擴(kuò)張器，接收從數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的經(jīng)過壓縮的模擬信號，并對其進(jìn)行擴(kuò)張，還原為原始信號，參數(shù)的設(shè)置與壓縮器基本相同。最終的仿真系統(tǒng)如下圖所示：五、 實驗結(jié)果1、 畫出仿真系統(tǒng)中各個接收器的波形U4實驗八 差錯控制編

25、碼仿真一、 實驗?zāi)康恼莆詹铄e控制編碼的實現(xiàn)技術(shù)以及仿真方法二、 實驗內(nèi)容3、 設(shè)計一個PCM調(diào)制系統(tǒng)的仿真模型4、 采用信號的壓縮與擴(kuò)張方式來提高信號的信噪比三、 基本原理1、 線性分組碼的基本概念：線性分組碼（n，k）中許用碼字（組）為2k個。定義線性分組碼的加法為模2和，乘法為二進(jìn)制乘法。即1+1=0、1+0=1、0+1=1、0+0=0；1×1=1、1×0=0、0×0=0、0×1=0。且碼字與碼字的運(yùn)算在各個相應(yīng)比特位上符合上述二進(jìn)制加法運(yùn)算規(guī)則。線性分組碼具有如下性質(zhì)（n，k）的性質(zhì)：1） 封閉性。任意兩個碼組的和還是許用的碼組。2） 碼的最小距離

26、等于非零碼的最小碼重。對于碼組長度為n、信息碼元為k位、監(jiān)督碼元為rnk位的分組碼，常記作（n，k）碼，如果滿足2r1n，則有可能構(gòu)造出糾正一位或一位以上錯誤的線性碼。下面我們通過（7，4）分組碼的例子來說明如何具體構(gòu)造這種線性碼。設(shè)分組碼（n，k）中，k = 4，為能糾正一位誤碼，要求r3?，F(xiàn)取r3，則nkr7。我們用a0ala2a3a4a5a6表示這7個碼元，用S1、S2、S3表示由三個監(jiān)督方程式計算得到的校正子，并假設(shè)三位S1、S2、S3校正子碼組與誤碼位置的對應(yīng)關(guān)系如下表12.2所示。（7，4）碼校正子與誤碼位置S1S2S3誤碼位置S1S2S3誤碼位置001a0101a4010a111

27、0a5100a2111a6011a3000無錯由表可知，當(dāng)誤碼位置在a2、a4、a5、a6時，校正子S11；否則S10。因此有S1a6a5a4a2，同理有S2a6a5a3a1和S3a6a4a3a0。在編碼時a6、a5、a4、a3為信息碼元，a2、a1、a0為監(jiān)督碼元。則監(jiān)督碼元可由以下監(jiān)督方程唯一確定即 由上面方程可得到表12.3所示的16個許用碼組。在接收端收到每個碼組后，計算出S1、S2、S3，如果不全為0，則表示存在錯誤，可以由表12.2確定錯誤位置并予以糾正。例如收到碼組為0000011，可算出S1S2S3=011,由表12.2可知在a3上有一誤碼。通過觀察可以看出，上述（7，4）碼的

28、最小碼距為dmin3，它能糾正一個誤碼或檢測兩個誤碼。如果超出糾錯能力則反而會因“亂糾”出現(xiàn)新的誤碼。（7，4）許用碼組信 息 位監(jiān) 督 位信 息 位監(jiān) 督 位a6a5a4a3a2a1a0a6a5a4a3a2a1a00000000100100011010001010110011100001110111011010101100010001001101010111100110111101111111100010001001010100111上述方法構(gòu)造的能糾正單個誤碼的線性分組碼又稱為漢明碼。它具有以下一些特點：碼長n2m1，最小碼距為d3，信息碼長k2nm1，糾錯能力t1，監(jiān)督碼長rnkm。這里

29、m為2的正整數(shù)。給定m后，就可構(gòu)造出漢明碼（n，k）。2、 （7，4）漢明碼的編譯碼仿真：圖12.1所示為（7，4）漢明碼的編碼器電路原理圖，圖12.2為對應(yīng)的譯碼器電路原理圖。根據(jù)上述兩圖可構(gòu)建如圖12.3所示的仿真原理圖。該仿真原理圖包含兩個子系統(tǒng)，分別是（7，4）漢明碼的編碼器和譯碼器。仿真時的信號源采用了一個PROM，并由用戶自定義數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)的輸出由一個計數(shù)器來定時驅(qū)動，每隔一秒輸出一個4位數(shù)據(jù)（PROM的8位僅用了其中4位），由編碼器子系統(tǒng)編碼轉(zhuǎn)換后成為7位漢明碼，經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換后傳輸，其中的并串、串并轉(zhuǎn)換電路使用了擴(kuò)展通信庫2中的時分復(fù)用合路器和分路器圖符，該合路器和分路器最大為16位長度的時隙轉(zhuǎn)換，這里定義為7位時隙。此時由于輸入輸出數(shù)據(jù)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)率不同，因此必須在子系統(tǒng)的輸入端重新設(shè)置系統(tǒng)采樣率，將系統(tǒng)設(shè)置為多速率系統(tǒng)。因為原始4位數(shù)據(jù)的刷新率為1Hz，因此編碼器的輸入端可設(shè)置重采樣率位10Hz，時分復(fù)用合路器和分路器的數(shù)據(jù)幀周期設(shè)為1秒，時隙數(shù)位7，則輸出采樣率為輸入采樣率的7倍，即