(完整)通信系統(tǒng)課程設計

實用標準文案實用標準文案精彩文檔精彩文檔課程設計任務書學生姓名：專業(yè)班級：指導教師：工作單位：題目:通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計初始條件：MATLAB軟件，電腦，通信原理知識要求完成的主要任務:1、利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），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)2、學生要完成整個系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個系統(tǒng)的仿真，最終在接收端或者精確或者近似地再現(xiàn)輸入（信源），計算失真度，并且分析原因。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 S(x)=0，無誤碼誤碼存儲c(x)由S(x)確定錯誤圖樣E(x)糾錯EMBEDEquation.KSEE3否否圖6循環(huán)碼解碼流程圖3.3.3糾錯能力由于循環(huán)碼是一種線性分組碼，所以其糾檢錯能力與線性分組碼相當。而線性分組碼的最小距離可用來衡量碼的抗干擾能力，那么一個碼的最小距離就與它的糾檢錯能力有關。定理：對于任一個EMBEDUnknown線性分組碼，若要在碼字內(nèi)1）檢測個錯誤，要求碼的最小距離EMBEDEquation.3；2）糾正個錯誤，要求碼的最小距離EMBEDEquation.3；3）糾正個錯誤同時檢測個錯誤，則要求EMBEDEquation.3；循環(huán)碼的譯碼分檢錯譯碼與糾錯譯碼兩類。在無記憶信道上，對碼字c，差錯圖案EMBEDEquation.3和接收向量EMBEDEquation.3的多項式描述為EMBEDEquation.3定義EMBEDEquation.3的伴隨多項式為EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3由于EMBEDEquation.3所以EMBEDEquation.3由此可見，EMBEDEquation.3則一定有差錯產(chǎn)生，或說滿足EMBEDEquation.3的差錯圖樣EMBEDEquation.3產(chǎn)生，它滿足EMBEDEquation.3。循環(huán)碼的檢錯譯碼即是計算EMBEDEquation.3并判斷是否為0。3.4ASK調(diào)制與解調(diào)為了使數(shù)字信號能夠在信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行調(diào)制。幅移鍵控信號（即ASK）就是其中的一種。ASK信號的幅度是隨著調(diào)制信號而變化的，ASK信號的載波頻率與外加載波信號相同。最簡單的是所謂二進制幅移鍵控信號2ASK，其調(diào)制與解調(diào)原理框圖如圖7所示。調(diào)制器與解調(diào)器是兩個相反功能的電路單元。調(diào)制信號是載波在二進制基帶信號1和0控制下產(chǎn)生的通斷信號a(n)，調(diào)制器將基帶信號a(n)和載波信號Acos(ωt)相乘得到調(diào)制信號，調(diào)制信號與本地載波信號相乘實現(xiàn)解調(diào)，解調(diào)器將調(diào)制信號恢復成基帶信號即解調(diào)后信號a(n)。圖7ASK調(diào)制與解調(diào)原理框圖3.5衰落信道在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠的情況下，數(shù)字基帶信號可以不經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)過程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設備而直接傳輸基帶信號的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。而在另外一些遠距離傳輸?shù)男诺?，特別是無線信道和光信道中，由于信道中受到各種噪聲和反射漫反射的影響，使得信號產(chǎn)生衰落。數(shù)字基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應地，在接收端必須經(jīng)過解調(diào)過程，才能恢復數(shù)字基帶信號。我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。衰落信道有很多種，為了方便，仿真中采用加性噪聲加入到調(diào)制信號中以模擬最簡單的衰落信道。具體仿真步驟是產(chǎn)生兩個隨機信號取絕對值的平方相加再開平方，即得到一個小的加性噪聲，模擬成一個衰落信道，再將它與調(diào)制后的信號相加即可。4軟件設計及結(jié)果分析4.1編程工具的選擇這次選用的軟件是MATLAB，因為這款軟件的功能特很強大，學習方便，仿真容易實現(xiàn)。MATLAB具有以下幾個特點：1）功能強大的數(shù)值運算功能；2）強大的圖形處理能力；3）高級但簡單的程序環(huán)境；4）豐富的工具箱。最重要的是MATLAB學習起來方便容易，以前有學C語言的基礎，MATLAB與C語言有類似之處，編程流程大概差不多，但要注意的是MATLAB與C語言在程序代碼上也有細微的差別，MATLAB是一種解釋性語言，在寫程序代碼時容易方便，但是與C語言相比它的運算速度較慢，但功能強大。4.2軟件設計方案經(jīng)過我的思考，再加上查閱了大量資料后，有了以下編程設計思路。產(chǎn)生模擬信源并得到抽樣信號線性分組碼編碼數(shù)字調(diào)制通過編碼子函數(shù)進行量化和編碼ASK子函數(shù)數(shù)字濾波器產(chǎn)生模擬信源并得到抽樣信號線性分組碼編碼數(shù)字調(diào)制通過編碼子函數(shù)進行量化和編碼ASK子函數(shù)數(shù)字濾波器抽樣判決通過通過13拆線得到轉(zhuǎn)換后的值主函數(shù)主函數(shù)通過通過A侓公式反轉(zhuǎn)成原始模擬信號信道譯碼信道譯碼圖8系統(tǒng)軟件設計流程圖在主函數(shù)中，先產(chǎn)生一個模擬信號，再經(jīng)過抽樣后得到抽樣值，將抽樣值通過13拆線法轉(zhuǎn)換成對應值，將轉(zhuǎn)換后的值經(jīng)過量化和編碼后得到0、1比特流，再經(jīng)過信道譯碼，再經(jīng)過ASK調(diào)制，再人為加入一些噪聲，再通過數(shù)字濾波器將噪聲和載波濾掉，取出直流分量，得到方波波形。再經(jīng)過抽樣判決后得到0、1比特流，再經(jīng)過線性分組碼譯碼，最后經(jīng)過信源譯碼，再經(jīng)過A侓公式反轉(zhuǎn)成原始模擬信號，畫出各階段的波形。4.3編碼與調(diào)試軟件設計部分包含1個主函數(shù)和多個個子函數(shù)。1）子函數(shù)y1=zhexian(x)的功能是將抽樣后得到的值用13拆線轉(zhuǎn)換成對應的值；2）子函數(shù)bit=bianma(y4,n)的功能是將抽樣后的值量化后進行自然二進制編碼；3）子函數(shù)bit2=xunhuan(m)的功能是進行信道編碼即：將每四位二進制后加三位監(jiān)督位，比特流的總長度除以四余下的則不進行加監(jiān)督位；4)子函數(shù)bit3=xunhuanyima(gg)和bb=ASK(bit)的功能是將信源編碼后的0、1序列再經(jīng)過信道編碼（7，4）線性分組碼編碼，將信道編碼后的信號進行ASK調(diào)制，由于考慮到在信道中傳輸是會有噪聲的影響，所以在仿真時我人為的加入一定的噪聲，在接收端進行相干解調(diào)，用一個與調(diào)制信號同頻的信號與接收到的信號（加入噪聲后的已調(diào)信號）相乘，再用一個數(shù)字濾波器進行濾波，去掉了信號中的高頻成份和噪聲，取出直流分量，得到方波信號，對這個信號進行抽樣判決將其轉(zhuǎn)換成0、1比特流后，再經(jīng)過信道譯碼；5）子函數(shù)a3=yima(y,n)的功能是將接收到的0、1比特流分為八位二進制一組一組的，再將每八位二進制轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，再到每段中去尋到與發(fā)關端有相同約定段號值。即可恢復原信號的量化值；6）子函數(shù)y5=Ayi(y,A)的功能是將恢復的量化值通過A律反轉(zhuǎn)換公式得到對應的值，是用13拆線轉(zhuǎn)換的反過程。因為在當A＝86.5時，可以用13折線用13條折線近似A律的平滑曲線，在實際工程中A律的平滑曲線不易實現(xiàn)，而用13折線法可以降低工程實現(xiàn)中的難度。主函數(shù)的功能是是產(chǎn)生模擬信號并且進行抽樣得到抽樣值，然后將各個子函數(shù)銜接到一塊，形成一個比較完整的通信系統(tǒng)，進行仿真畫出各個階段重要的圖形，并進行觀察和分析。4.4運行結(jié)果及分析原始模擬信號如圖9所示：圖9原始模擬信號將此模擬信號按每周期取32個點抽樣，得到以下圖形：圖10抽樣信號將抽樣后的量化值進行二進制編碼，第八位二進制數(shù)表示一個量化值，將得到的二進制數(shù)進行信道編曲碼，得到如下圖形：圖11信道編碼后的信號經(jīng)過ASK調(diào)制后的信號和在調(diào)制后的信號中加入噪聲有如下圖形：圖12調(diào)制及加噪后的信號在接收端用一個與調(diào)制后的波同頻的相干波與接收到的信號相乘后得到以下圖形：圖13與相干波相乘后的波形經(jīng)過數(shù)字低通濾波器濾除噪聲和載波后的波形如下圖：圖14低通濾波后的波形通過信道譯碼后的圖形如下：圖15信道解碼后的波形將信道譯碼后的信號，分為八位二進制位一組一組的，再將其恢復成十進制數(shù)，到對應段去找取值，即恢復原始信號的量化值，再將其值通過A律公式反解出原始信號的抽樣值，畫出如下圖形：圖16解碼后原始信號的抽樣值波形將上圖用平滑的曲線邊接起來，再標注上抽樣點則得到如下圖形：圖17接收端輸出信號通過將原始信號與接收端得到的信號進行比較，可見信號恢復情況良好，只是在信號經(jīng)過系統(tǒng)后，稍有些延時。5心得體會通過這次實驗，我收獲不少，對通信原理更加了解，尤其是對數(shù)字通信系統(tǒng)更深刻了解了其工作流程。在這次課程設計中，一開始的預期工作就是查資料，我通過查閱課本書，和在網(wǎng)上查找一些相關資料后，在頭腦中慢慢程顯出了數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)架，然后在理清楚了基本框架后，我就開始一步步的設計子程序，然后編寫一些測試的數(shù)據(jù)看是否可行，按照這樣的進程，開始編程，錯了又改，改了又編，一點點累積起來，最后終于形成了一個完整的程序。但是在編寫了完整的主程序后，要將一個個子程序銜接起來，也出了一點點小差錯，比如是數(shù)據(jù)不對，越過數(shù)組范圍之類的問題。在整個通信系統(tǒng)仿真快要完成時，我對整個數(shù)字通信系統(tǒng)了解得很深刻，那體系結(jié)構(gòu)牢牢記在我大腦里了。最后對系統(tǒng)進行了完善，在接收端和發(fā)送端規(guī)定好一定的協(xié)議，通過協(xié)議和接收到的信號，才能完整的恢復原始信號。通過這次課程設計我也學到了不少東西，學習是無止盡的，在以后的學習中，我會保持良好的學習態(tài)度，繼續(xù)提高我的思考設計能力。參考文獻[1]劉泉.通信電子線路.武漢理工出版社.2007年[2]張輝，曹麗.現(xiàn)代通信原理與技術.西安電子科技大學出版社.2005[3]王秉鈞，馮玉氓等.通信原理[M].清華大學出版社2006年11月[4]王福昌.通信原理[M].清華大學出版社，2006.9[5]孫屹.Matlab通信仿真開發(fā)手冊[M].國防工業(yè)出版社.2005.1[6]馮育濤.通信系統(tǒng)仿真.國防工業(yè)出版社.2009

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