(完整)通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔精彩文檔課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)初始條件：MATLAB軟件，電腦，通信原理知識(shí)要求完成的主要任務(wù):1、利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)完成一個(gè)典型的通信系統(tǒng)2、學(xué)生要完成整個(gè)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個(gè)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(jì)算失真度，并且分析原因。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄摘要 S(x)=0，無(wú)誤碼誤碼存儲(chǔ)c(x)由S(x)確定錯(cuò)誤圖樣E(x)糾錯(cuò)EMBEDEquation.KSEE3否否圖6循環(huán)碼解碼流程圖3.3.3糾錯(cuò)能力由于循環(huán)碼是一種線性分組碼，所以其糾檢錯(cuò)能力與線性分組碼相當(dāng)。而線性分組碼的最小距離可用來(lái)衡量碼的抗干擾能力，那么一個(gè)碼的最小距離就與它的糾檢錯(cuò)能力有關(guān)。定理：對(duì)于任一個(gè)EMBEDUnknown線性分組碼，若要在碼字內(nèi)1）檢測(cè)個(gè)錯(cuò)誤，要求碼的最小距離EMBEDEquation.3；2）糾正個(gè)錯(cuò)誤，要求碼的最小距離EMBEDEquation.3；3）糾正個(gè)錯(cuò)誤同時(shí)檢測(cè)個(gè)錯(cuò)誤，則要求EMBEDEquation.3；循環(huán)碼的譯碼分檢錯(cuò)譯碼與糾錯(cuò)譯碼兩類。在無(wú)記憶信道上，對(duì)碼字c，差錯(cuò)圖案EMBEDEquation.3和接收向量EMBEDEquation.3的多項(xiàng)式描述為EMBEDEquation.3定義EMBEDEquation.3的伴隨多項(xiàng)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(cuò)產(chǎn)生，或說(shuō)滿足EMBEDEquation.3的差錯(cuò)圖樣EMBEDEquation.3產(chǎn)生，它滿足EMBEDEquation.3。循環(huán)碼的檢錯(cuò)譯碼即是計(jì)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(hào)能夠在信道中傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。幅移鍵控信號(hào)（即ASK）就是其中的一種。ASK信號(hào)的幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化的，ASK信號(hào)的載波頻率與外加載波信號(hào)相同。最簡(jiǎn)單的是所謂二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)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(gè)相反功能的電路單元。調(diào)制信號(hào)是載波在二進(jìn)制基帶信號(hào)1和0控制下產(chǎn)生的通斷信號(hào)a(n)，調(diào)制器將基帶信號(hào)a(n)和載波信號(hào)Acos(ωt)相乘得到調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)與本地載波信號(hào)相乘實(shí)現(xiàn)解調(diào)，解調(diào)器將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)成基帶信號(hào)即解調(diào)后信號(hào)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(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)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(shè)備而直接傳輸基帶信號(hào)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(yuǎn)距離傳輸?shù)男诺?，特別是無(wú)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(hào)產(chǎn)生衰落。數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過調(diào)制過程，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過解調(diào)過程，才能恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。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(hào)中以模擬最簡(jiǎn)單的衰落信道。具體仿真步驟是產(chǎn)生兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)取絕對(duì)值的平方相加再開平方，即得到一個(gè)小的加性噪聲，模擬成一個(gè)衰落信道，再將它與調(diào)制后的信號(hào)相加即可。4軟件設(shè)計(jì)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?yàn)檫@款軟件的功能特很強(qiáng)大，學(xué)習(xí)方便，仿真容易實(shí)現(xiàn)。MATLAB具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）功能強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能；2）強(qiáng)大的圖形處理能力；3）高級(jí)但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境；4）豐富的工具箱。最重要的是MATLAB學(xué)習(xí)起來(lái)方便容易，以前有學(xué)C語(yǔ)言的基礎(chǔ)，MATLAB與C語(yǔ)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(yǔ)言在程序代碼上也有細(xì)微的差別，MATLAB是一種解釋性語(yǔ)言，在寫程序代碼時(shí)容易方便，但是與C語(yǔ)言相比它的運(yùn)算速度較慢，但功能強(qiáng)大。4.2軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)思路。產(chǎn)生模擬信源并得到抽樣信號(hào)線性分組碼編碼數(shù)字調(diào)制通過編碼子函數(shù)進(jìn)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(hào)線性分組碼編碼數(shù)字調(diào)制通過編碼子函數(shù)進(jìn)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(hào)信道譯碼信道譯碼圖8系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖在主函數(shù)中，先產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)，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(duì)應(yīng)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(hào)，畫出各階段的波形。4.3編碼與調(diào)試軟件設(shè)計(jì)部分包含1個(gè)主函數(shù)和多個(gè)個(gè)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(duì)應(yīng)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(jìn)行自然二進(jìn)制編碼；3）子函數(shù)bit2=xunhuan(m)的功能是進(jìn)行信道編碼即：將每四位二進(jìn)制后加三位監(jiān)督位，比特流的總長(zhǎng)度除以四余下的則不進(jìn)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(hào)進(jìn)行ASK調(diào)制，由于考慮到在信道中傳輸是會(huì)有噪聲的影響，所以在仿真時(shí)我人為的加入一定的噪聲，在接收端進(jìn)行相干解調(diào)，用一個(gè)與調(diào)制信號(hào)同頻的信號(hào)與接收到的信號(hào)（加入噪聲后的已調(diào)信號(hào)）相乘，再用一個(gè)數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波，去掉了信號(hào)中的高頻成份和噪聲，取出直流分量，得到方波信號(hào)，對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)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(jìn)制一組一組的，再將每八位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再到每段中去尋到與發(fā)關(guān)端有相同約定段號(hào)值。即可恢復(fù)原信號(hào)的量化值；6）子函數(shù)y5=Ayi(y,A)的功能是將恢復(fù)的量化值通過A律反轉(zhuǎn)換公式得到對(duì)應(yīng)的值，是用13拆線轉(zhuǎn)換的反過程。因?yàn)樵诋?dāng)A＝86.5時(shí)，可以用13折線用13條折線近似A律的平滑曲線，在實(shí)際工程中A律的平滑曲線不易實(shí)現(xiàn)，而用13折線法可以降低工程實(shí)現(xiàn)中的難度。主函數(shù)的功能是是產(chǎn)生模擬信號(hào)并且進(jìn)行抽樣得到抽樣值，然后將各個(gè)子函數(shù)銜接到一塊，形成一個(gè)比較完整的通信系統(tǒng)，進(jìn)行仿真畫出各個(gè)階段重要的圖形，并進(jìn)行觀察和分析。4.4運(yùn)行結(jié)果及分析原始模擬信號(hào)如圖9所示：圖9原始模擬信號(hào)將此模擬信號(hào)按每周期取32個(gè)點(diǎn)抽樣，得到以下圖形：圖10抽樣信號(hào)將抽樣后的量化值進(jìn)行二進(jìn)制編碼，第八位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)量化值，將得到的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行信道編曲碼，得到如下圖形：圖11信道編碼后的信號(hào)經(jīng)過ASK調(diào)制后的信號(hào)和在調(diào)制后的信號(hào)中加入噪聲有如下圖形：圖12調(diào)制及加噪后的信號(hào)在接收端用一個(gè)與調(diào)制后的波同頻的相干波與接收到的信號(hào)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(hào)，分為八位二進(jìn)制位一組一組的，再將其恢復(fù)成十進(jìn)制數(shù)，到對(duì)應(yīng)段去找取值，即恢復(fù)原始信號(hào)的量化值，再將其值通過A律公式反解出原始信號(hào)的抽樣值，畫出如下圖形：圖16解碼后原始信號(hào)的抽樣值波形將上圖用平滑的曲線邊接起來(lái)，再標(biāo)注上抽樣點(diǎn)則得到如下圖形：圖17接收端輸出信號(hào)通過將原始信號(hào)與接收端得到的信號(hào)進(jìn)行比較，可見信號(hào)恢復(fù)情況良好，只是在信號(hào)經(jīng)過系統(tǒng)后，稍有些延時(shí)。5心得體會(huì)通過這次實(shí)驗(yàn)，我收獲不少，對(duì)通信原理更加了解，尤其是對(duì)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(shè)計(jì)中，一開始的預(yù)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(guān)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(shè)計(jì)子程序，然后編寫一些測(cè)試的數(shù)據(jù)看是否可行，按照這樣的進(jìn)程，開始編程，錯(cuò)了又改，改了又編，一點(diǎn)點(diǎn)累積起來(lái)，最后終于形成了一個(gè)完整的程序。但是在編寫了完整的主程序后，要將一個(gè)個(gè)子程序銜接起來(lái)，也出了一點(diǎn)點(diǎn)小差錯(cuò)，比如是數(shù)據(jù)不對(duì)，越過數(shù)組范圍之類的問題。在整個(gè)通信系統(tǒng)仿真快要完成時(shí)，我對(duì)整個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(hào)，才能完整的恢復(fù)原始信號(hào)。通過這次課程設(shè)計(jì)我也學(xué)到了不少東西，學(xué)習(xí)是無(wú)止盡的，在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)保持良好的學(xué)習(xí)態(tài)度，繼續(xù)提高我的思考設(shè)計(jì)能力。參考文獻(xiàn)[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(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.2005[3]王秉鈞，馮玉氓等.通信原理[M].清華大學(xué)出版社2006年11月[4]王福昌.通信原理[M].清華大學(xué)出版社，2006.9[5]孫屹.Matlab通信仿真開發(fā)手冊(cè)[M].國(guó)防工業(yè)出版社.2005.1[6]馮育濤.通信系統(tǒng)仿真.國(guó)防工業(yè)出版社.2009

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