2023年通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告(五篇)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——2023年通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告(五篇)在當(dāng)下社會(huì)，接觸并使用報(bào)告的人越來(lái)越多，不同的報(bào)告內(nèi)容同樣也是不同的。那么報(bào)告應(yīng)當(dāng)怎么制定才適合呢？下面是我為大家整理的報(bào)告范文，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。

通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告篇一

塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)

前言

matlab語(yǔ)言由于其語(yǔ)法的簡(jiǎn)單性，代碼接近于自然數(shù)學(xué)描述方式，以及具有豐富的專業(yè)函數(shù)庫(kù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，吸引了眾多科學(xué)研究工，越來(lái)越成為科學(xué)研究、數(shù)值計(jì)算、建模仿真，以及學(xué)術(shù)交流的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。simulink作為matlab語(yǔ)言上的一個(gè)可視化建模仿真平臺(tái)，起源于對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真需求，它采用方框圖建模的形式，更加貼近于工程習(xí)慣。simulink是基于matlab的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來(lái)對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來(lái)描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、船舶及汽車等，其中包括了連續(xù)、離散、條件執(zhí)行、事件驅(qū)動(dòng)、單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。simulink提供了利用鼠標(biāo)拖動(dòng)的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且simulink還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用simulink幾乎可以做到不用寫一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。隨著matlab/simulink通信、信號(hào)處理專業(yè)函數(shù)庫(kù)和專業(yè)工具箱的成熟，它們逐漸為廣大通信技術(shù)領(lǐng)域的專家學(xué)者和工程師所熟悉，在通信理論研究、算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建模仿真和性能分析驗(yàn)證等方面的應(yīng)用也更加廣泛。

利用simulink實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，能夠以十分直觀的方框圖方式形象地對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行建模，通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類。與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、便于同計(jì)算機(jī)連接、保密性強(qiáng)、易于集成化等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用日益廣泛，已成為現(xiàn)代通信發(fā)展的主流。然而自然界的信息源多數(shù)產(chǎn)生的是模擬信號(hào)。那么在利用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)時(shí)，首先要將模擬信號(hào)抽樣，使其成為一系列時(shí)間上離散的抽樣值，再將抽樣值量化、編碼，從而完成模擬信號(hào)的數(shù)字化，然后再用數(shù)字通信方式傳輸。在接受端則要進(jìn)行相反的變換，將接受到的數(shù)字信號(hào)恢復(fù)成模擬信號(hào)即可。最終實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化。

工程概況

本次課程設(shè)計(jì)的主要概況是了解模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。主要概況是利用matlab中的simulink進(jìn)行模擬仿真設(shè)計(jì)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化、編碼，從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，完成調(diào)制信號(hào)分析，并繪制相關(guān)的波形圖及頻譜圖，分析信號(hào)波形及其頻譜特點(diǎn)。

正文

3.1設(shè)計(jì)目的與意義

利用matlab/simulink模擬仿真，熟悉該仿真工具。通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)更好的把握課本的相關(guān)知識(shí)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化、編碼，從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，把握模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的基本過(guò)程，從而了解通信原理的相關(guān)知識(shí)，提高自己分析問(wèn)題、實(shí)踐創(chuàng)新等各方面能力，進(jìn)一步穩(wěn)定課本上的知識(shí)。

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3.2設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容

3.2.1抽樣定理與仿真

抽樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間上離散的抽樣值的過(guò)程。連續(xù)信號(hào)在時(shí)間上離散化的抽樣過(guò)程如圖1所示。

圖1抽樣過(guò)程

設(shè)時(shí)間連續(xù)信號(hào)f(t)，其最高截止頻率為f

m假使用時(shí)間間隔為

ts1/2fm的開關(guān)信號(hào)對(duì)f(t)進(jìn)行抽樣，則f(t)就可被樣值信號(hào)fs(t)f(nts)來(lái)唯一地表示?；蛘哒f(shuō)，要從樣值序列無(wú)失真地恢復(fù)原時(shí)間連續(xù)信號(hào)，其抽樣頻率應(yīng)選為fs2fm，這就是著名的奈奎斯特抽樣定理、簡(jiǎn)稱抽樣定理。

根據(jù)信號(hào)是低通型的還是帶通型的，抽樣定理分低通抽樣定理和帶通抽樣定理；根據(jù)用來(lái)抽樣的脈沖序列是等間隔的還是非等間隔的，又分均勻抽樣定理和非均勻抽樣；根據(jù)抽樣的脈沖序列是沖擊序列還是非沖擊序列，又可分理想抽樣和實(shí)際抽樣。

下面是對(duì)抽樣信號(hào)進(jìn)行matlab/simulink仿真，原理圖如圖2所示,sinewave來(lái)自simulik模塊的sources部分，pulsegenerator來(lái)自simulik模塊的sources部分，product來(lái)自simulik模塊的commonlyusedblocks部分，constant來(lái)自simulik模塊的sources部分，scope自simulik模塊的commonlyusedblocks部分。

圖2抽樣信號(hào)原理圖

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圖中各個(gè)模塊的作用、參數(shù)設(shè)置如下：

(1)sinewave是一個(gè)正弦波信號(hào)，正弦波的頻率設(shè)置為f=1赫茲，幅值a=1。

（2）pulsegenerator是一個(gè)脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其中的參數(shù)amplitude代表脈沖（方波）的幅值，period代表周期（一個(gè)完整波的長(zhǎng)度），pulsewidth代表脈沖寬度，用%表示在這個(gè)周期里占的比重，phasedelay代表初始相位偏離原點(diǎn)的距離，此圖中周期為0.025，幅值為1.5。脈沖寬度為50%，偏離原點(diǎn)的距離是0。

（3）produt是乘運(yùn)器。

（4）constant是一個(gè)常數(shù)信號(hào)。

（5）scope示波器，用來(lái)顯示各個(gè)仿真信號(hào)的時(shí)域波形圖。信號(hào)的仿真時(shí)域波形圖為如圖3所示

圖3仿真時(shí)域波形圖

圖3所示為平頂抽樣的仿真圖，圖中黃色的線是原始正弦波信號(hào)，藍(lán)色線為原始方波脈沖信號(hào)，正弦波信號(hào)與脈沖信號(hào)通過(guò)相乘器，經(jīng)過(guò)取樣形成如紅色曲線所示的疊加信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的取樣過(guò)程。3.2.2量化原理與仿真

量化是把幅度上仍連續(xù)（無(wú)窮多個(gè)取值）的抽樣信號(hào)進(jìn)行幅度離散，即指定m個(gè)規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示；利用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來(lái)表示模擬信號(hào)抽樣值的過(guò)程稱為量化。時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)經(jīng)抽樣后的樣值序列，雖然在時(shí)間上離散，但在幅度上依舊是連續(xù)的，即抽樣值m(kt)可以取無(wú)窮多個(gè)可能值，因此仍屬模擬信號(hào)。假使用n位二進(jìn)制碼組來(lái)表示該樣值的大小，以便利用數(shù)字傳輸系統(tǒng)來(lái)傳輸?shù)脑?，那?n位二進(jìn)制碼組只能同m=2n個(gè)電平樣值相對(duì)應(yīng)，而不能同無(wú)窮多個(gè)可能取值相對(duì)應(yīng)。這就需要把取值無(wú)限的抽樣值劃分成有限的m個(gè)離散電平，此電平被稱為量化電平。

量化間隔是均勻的，這種量化稱為均勻量化。還有一種是量化間隔不均勻的非均勻量化，非均勻量化戰(zhàn)勝了均勻量化的缺點(diǎn)，是語(yǔ)音信號(hào)實(shí)際應(yīng)用的量化方式。

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1、均勻量化

把輸入信號(hào)的取值域按等距離分割的量化稱為均勻量化。在均勻量化中，每個(gè)量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)，其量化間隔δi取決于輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)。若設(shè)輸入信號(hào)的最小值和最大值分別用a和b表示,量化電平數(shù)為m，則均勻量化時(shí)的量化間隔為iba，量化器輸出為mqqi，mi1mmi，式中,mi是第i個(gè)量m化區(qū)間的終點(diǎn)（也稱分層電平），可寫成miai，qi是第i個(gè)量化區(qū)間的量化電平，可表示為qim1mi12，i1,2,...,m。

2、非均勻量化

非均勻量化是一種在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化。換言之，非均勻量化是根據(jù)輸入信號(hào)的概率密度函數(shù)來(lái)分布量化電平，以改善量化性能。由均方誤差式即nqe[(mmq)](xmq)2f(x)d(x)。

2非均勻量化的特點(diǎn)是：

信號(hào)幅度小時(shí)，量化間隔小其量化誤差也小；信號(hào)幅度大時(shí)，量化間隔大，其量化誤差也大。采用非均勻量化可以改善小信號(hào)的量化信噪比，可以做到在不增大量化級(jí)數(shù)n的條件下，使信號(hào)在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的（s/nq)db達(dá)到指標(biāo)的要求。

利用matlab/simulink模擬量化的仿真原理圖如圖4所示，singalgenerrater來(lái)自simulink模塊中的sources部分,a-lawcompressor來(lái)自communicationsblockset模塊中的sourcecoding部分,quantizerdecode來(lái)自siqnalprocessinqblockset模塊中的quantizer部分,scalarquantizer來(lái)自siqnalprocessinqblockset模塊中的quantizer部分,a—lawexpandershi來(lái)自communicationsblockset模塊中的sourcecoding部分，integertobitconverter來(lái)自communicationsblockset模塊中的utilityblocks部分，toworkspac來(lái)自simulink模塊中的sinks部分，scope來(lái)自simulink模塊中的sinks部分，terminator來(lái)自simulink模塊中的commonlyusedblocks部分。

圖4量化的仿真原理圖

圖中各個(gè)模塊的作用、參數(shù)設(shè)置如下：

（1）singalgenerrater信號(hào)信號(hào)發(fā)生器。其主要作用是可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波及第4頁(yè)，共8頁(yè)

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任意波。本次試驗(yàn)中產(chǎn)生的是正弦波信號(hào)。正弦波的頻率設(shè)置為f=1赫茲，幅值a=1。

（2）a—lawcompressor是a律壓縮器，其主要作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮。取值為90。（3）quantizerdecode是量化解碼器，主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行量化解碼。（4）scalarquantizer是一個(gè)抽樣量化編碼器，抽樣時(shí)間為0.1。（5）a—lawexpandershia律解壓器，取值為90。

（6）integertobitconverter是一個(gè)整型位變換器，每個(gè)字節(jié)數(shù)為20。（7）terminator是連接到?jīng)]有連接的輸入端。(8)simout是輸出的數(shù)據(jù)

利用matlab/simulink模擬量化仿真后，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和a律解壓器產(chǎn)生的波形圖即量化前信號(hào)如圖5所示，利用抽樣量化編碼器，a律壓縮器和量化解碼器量化出來(lái)的信號(hào)如圖6所示。

圖5量化前的信號(hào)

圖6量化后的信號(hào)

3.2.3編碼與仿真

把量化后的信號(hào)電平值變換成二進(jìn)制碼組的過(guò)程稱為編碼，其逆過(guò)程稱為解碼或譯碼。模擬信息源輸出的模擬信號(hào)m(t)經(jīng)抽樣和量化后得到的輸出脈沖序列是一個(gè)m進(jìn)制（一般第5頁(yè)，共8頁(yè)

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常用128或256）的多電平數(shù)字信號(hào)，假使直接傳輸?shù)脑?，抗噪聲性能很差，因此還要經(jīng)過(guò)編碼器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(pcm信號(hào))后，再經(jīng)數(shù)字信道傳輸。在接收端，二進(jìn)制碼組經(jīng)過(guò)譯碼器還原為m進(jìn)制的量化信號(hào)，再經(jīng)低通濾波器恢復(fù)原模擬基帶信號(hào)，完成這一系列過(guò)程的系統(tǒng)如圖7所示的脈沖編碼調(diào)制（pcm）系統(tǒng)。其中，量化與編碼的組合稱為模/數(shù)變換器(a/d變換器)。

a/d變化m(t)抽樣ms(t)低通濾波譯碼mq(t)

圖7pcm系統(tǒng)原理框圖

量化mq(t)編碼信道干擾m(t)抽樣是按抽樣定理把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的抽樣信號(hào)；量化是把幅度上仍連續(xù)（無(wú)窮多個(gè)取值）的抽樣信號(hào)進(jìn)行幅度離散，即指定m個(gè)規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示；編碼是用二進(jìn)制碼組表示量化后的m個(gè)樣值脈沖。綜上所述，pcm信號(hào)的形成是模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)“抽樣、量化、編碼〞三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。

在pcm中，每個(gè)波形樣值都獨(dú)立編碼，與其他樣值無(wú)關(guān)，這樣，樣值的整個(gè)幅值編碼需要較多位數(shù)，比特率較高，造成數(shù)字化的信號(hào)帶寬大大增加。然而，大多數(shù)以奈奎斯特或更高速率抽樣的信源信號(hào)在相鄰抽樣間表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，有很大的冗余度。利用信源的這種相關(guān)性，一種比較簡(jiǎn)單的解決方法是對(duì)相鄰樣值的差值而不是樣值本身進(jìn)行編碼。由于相鄰樣值的差值比樣值本身小，可以用較少的比特?cái)?shù)表示差值。這樣，用樣點(diǎn)之間差值的編碼來(lái)代替樣值本身的編碼，可以在量化臺(tái)階不變的狀況下（即量化噪聲不變），編碼數(shù)顯著減少，信號(hào)帶寬大大壓縮。這種利用差值的pcm編碼稱為差分pcm（dpcm）。假使將樣值之差仍用n位編碼傳送，則dpcm的量化信噪比顯然優(yōu)于pcm系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)差分編碼的一個(gè)好方法是根據(jù)k個(gè)樣值預(yù)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻的樣值。編碼信號(hào)只是當(dāng)前樣值與預(yù)計(jì)值之間的差值的量化編碼。dpcm系統(tǒng)總的量化信噪比遠(yuǎn)大于量化器的信噪比。因此,要求dpcm系統(tǒng)達(dá)到與pcm系統(tǒng)一致的信噪比，則可降低對(duì)量化器信噪比的要求，即可減小量化級(jí)數(shù)，從而減少碼位數(shù)，降低比特率。下面主要利用matlab/simulink中的dpcm模塊實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化的仿真原理圖如圖8所示。

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圖8dpcm模擬信號(hào)數(shù)字化的仿真原理圖

圖中各個(gè)模塊的作用、參數(shù)設(shè)置如下：

（1）singalgenerrater信號(hào)發(fā)生器。其主要作用是產(chǎn)生各種信號(hào)。本次試驗(yàn)中采用的正弦波信號(hào)。正弦波的頻率設(shè)置為f=1赫茲。幅值a=1。（2）dpcmencoder是一個(gè)解碼器，抽樣時(shí)間為0.01。

（3）scope示波器，用來(lái)顯示各個(gè)仿真信號(hào)的時(shí)域波形圖。

（4）toworkspace是將需要繪制波形的變量，通過(guò)toworkspace傳到工作區(qū)，時(shí)與其變量都要設(shè)置為同樣的存儲(chǔ)類型。

仿真波形圖如圖9所示，singalgenerrater來(lái)自simulink模塊中的sources部分，toworkspac來(lái)自simulink模塊中的sinks部分，terminator來(lái)自simulink模塊中的commonlyusedblocks部分，constant來(lái)自simulink模塊中的commonlyusedblocks部分，scope來(lái)自simulink模塊中的sinks部分。

圖9仿真波形圖

如下圖基帶