仿真實(shí)驗(yàn)報告

PAGEPAGE2學(xué)校代碼：10128學(xué)號：200752638049學(xué)校代碼：10128學(xué)號：200752638049課程設(shè)計說明書題目：數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計學(xué)生姓名：……學(xué)院：信息工程學(xué)院班級：….指導(dǎo)教師：….2009年11月5日內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：電子系統(tǒng)仿真實(shí)訓(xùn)學(xué)院：信息學(xué)院班級：電子07-2___學(xué)生姓名：劉玉琳___學(xué)號：200752637049指導(dǎo)教師：侯婷一、題目數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計二、目的與意義‘“數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計”是針對電子通信專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過設(shè)計，要求學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識和軟件工具，掌握系統(tǒng)仿真的原理、步驟及調(diào)試技巧，深入理解通信系統(tǒng)的基本組成，擴(kuò)張專業(yè)背景知識，培養(yǎng)工程技能和實(shí)際操作能力。三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、圖紙量、工作量要求等）通過MATLAB編程對典型通信系統(tǒng)（如數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)和數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)）的各組成部分進(jìn)行建模和仿真分析，加深對通信系統(tǒng)各組成部分的理解；在此基礎(chǔ)上，連接各個獨(dú)立的功能模塊組成不同的通信系統(tǒng)，完成相應(yīng)的信息傳遞功能，并根據(jù)仿真分析結(jié)果對所設(shè)計通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量進(jìn)行評價。四、工作內(nèi)容、進(jìn)度安排仿真實(shí)訓(xùn)為期四周，具體分一下五個階段進(jìn)行：查閱資料：搜集通信系統(tǒng)仿真相關(guān)資料，熟悉通信系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容（2-3天）方案選擇與設(shè)計：根據(jù)要求選擇通信系統(tǒng)設(shè)計方案，定義各模塊函數(shù)。（2-3天）子模塊實(shí)現(xiàn)：利用MATLAB仿真語言編寫模塊函數(shù)，仿真實(shí)現(xiàn)各模塊功能。（8天）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：將各子模塊連接，調(diào)試主程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。（3天）設(shè)計報告撰寫：整理設(shè)計資料及內(nèi)容，撰寫設(shè)計報告。（4天）五、主要參考文獻(xiàn)1、《MATLAB及在電子信息類課程中的應(yīng)用》，唐向宏等，電子工業(yè)出版社。2、《通信原理》，樊昌信等，國防工業(yè)出版社。審核意見系（教研室）主任（簽字）指導(dǎo)教師下達(dá)時間年月日指導(dǎo)教師簽字：_______________數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)方案（三）A/D變A/D變換數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字解調(diào)D/A變換信宿模擬信源一、A/D轉(zhuǎn)換：（一）基本任務(wù)：單頻正弦波模擬信號的簡單數(shù)字化。即對一個單頻正弦波模擬信號進(jìn)行抽樣、均勻量化、PCM二進(jìn)制自然編碼。1、主要步驟和要求：（1）單頻正弦波模擬信號的抽樣實(shí)現(xiàn)。要求輸入信號的幅度A、頻率F和相位P可變；要求仿真時間從0到2/F，抽樣頻率為Fs=20F；要求給出抽樣信號sampl的波形圖。（2）單頻正弦波模擬信號均勻量化的實(shí)現(xiàn)。要求對抽樣信號sampl歸一化后再進(jìn)行均勻量化；要求量化電平數(shù)D可變；要求給出量化輸出信號quant的波形圖，并與抽樣信號sampl畫在同一圖形窗口中進(jìn)行波形比較。（3）單頻正弦波模擬信號PCM二進(jìn)制自然編碼的實(shí)現(xiàn)。要求按量化序號給出PCM二進(jìn)制自然編碼；要求給出編碼后的數(shù)字序列pcm。2、程序代碼及說明：function[t1,sampl,quant,pcm]=signal_encod_31(A,F,P,D)%輸入變量A,F,P分別為輸入信號的幅度、頻率和相位；D為量化電平數(shù)；輸出變量sampl為抽樣后的輸入信號；quant為均勻量化后的輸出信號；pcm為編%碼后的PCM二進(jìn)制自然編碼數(shù)字序列。%單頻正弦波模擬信號PCM二進(jìn)制自然編碼的實(shí)現(xiàn)%%以下列出編寫的代碼%function[t1,sampl,quant,pcm]=signal_encod_31(A,F,P,D)Fs=20*F;t1=0:1/Fs:2/F;x=A*sin(2*pi*F*t1+P);m=max(x);sampl=x/m;plot(t1,sampl,'b');axis([0,2/F,-A,A]);[partition,codebook]=lloyds(sampl,D);%采用訓(xùn)練序列和Lloyd算法優(yōu)化標(biāo)量算法的函數(shù)lloyds()[indx,quant]=quantiz(sampl,partition,codebook);%產(chǎn)生量化索引和量化輸出值的函數(shù)quantiz()holdonfigure(1);plot(t1,quant,'g*-');title('輸入信號波形');nu=ceil(log2(D));%向-∞方向取整數(shù)函數(shù)ceil;pcm=zeros(length(sampl),nu);%返回一個length(sampl)*nu階零矩陣;fori=1:length(sampl)forj=nu:-1:0if(fix(indx(i)/2^j)==1)%向0方向取整數(shù)函數(shù)fix;pcm(i,nu-j)=1;indx(i)=indx(i)-2^j;endendenddisp('pcm=');disp(pcm);3、測試內(nèi)容及結(jié)果：測試信號：[t1,sampl,quant,pcm]=signal_encod_31(3,32000,0,14)；%以下給出程序運(yùn)行后的波形圖及輸出數(shù)據(jù)%1、輸入信號波形圖[t1,sampl,quant,pcm]=signal_encod_31(3,32000,0,14)輸出量：quant=Columns1through5quant=Columns1through50.00000.30900.58780.80900.9674Columns6through100.96740.96740.80900.58780.3090Columns11through150.0000-0.3090-0.587801111000101111001101sampl=Columns1through500.30900.58780.80900.9511sampl=Columns1through500.30900.58780.80900.9511Columns6through101.00000.95110.80900.58780.3090Columns11through150.0000-0.3090-0.5878-0.8090-0.9511Columns16through20-1.0000-0.9511-0.8090-0.5878-0.3090Columns21through25-0.00000.30900.58780.80900.9511Columns26through301.00000.95110.80900Columns31through350.0000-0.3090-0.4019-0.8090-0.9674Columns36through40-0.9674-0.9674-0.8090-0.5878-0.4019Column41-0.0000t1=1.0e-004*Columns1through200.0156Columns3through40.03130.0469Columns5through60.06250.0781Columns7through80.09380.1094Columns9through100.12500.1406Columns11through120.15630.1719Columns13through140.18750.2031Columns15through160.21880.2344Columns17through180.25000.2656Columns19through200.28130.2969Columns21through220.31250.3281Columns23through240.34370.3594Columns25through26…101110000111010000100001000000010010001101101001101011001101110010111001011101000011000100000001001000110101二、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、隨機(jī)噪聲信道的MATLAB實(shí)現(xiàn)：（一）基本任務(wù)：把接收的信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和模擬調(diào)制，是成為能在信道中傳輸?shù)男盘?！主要步驟和要求：（1）、先將上一個程序輸出的PCM序列變成一行的序列（因?yàn)閿?shù)據(jù)在信道中傳輸是串行的），然后在將此序列進(jìn)行調(diào)制（dmod）；（2）、將解調(diào)后的信號Y送入信道(awgn)，加上噪聲傳輸輸出q；（3）、在將q進(jìn)行解調(diào)(ddemod)輸出z；2、程序代碼及說明：%functionz=signal_encod_32(pcm,fc,fd,fs,snr)；其中PCM為上個程序輸出的、經(jīng)抽樣、量化、進(jìn)制轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制自然編碼數(shù)字序列，fc為載波頻率，fd為輸入波特率，fs為抽樣頻率，snr為信道的噪聲的信噪比；functionz=signal_encod_32(pcm,fc,fd,fs,snr)；c=size(pcm);h=c(1)*c(2);b=reshape(pcm',1,h);%reshape把指定的矩陣改變形狀，但是元素個數(shù)不變;M=2;snr=20;x=b;y=dmod(x,fc,fd,fs,'fsk',2,5);figure(2);subplot(211);plot(y);axis([0,500,-1,1]);title('已調(diào)信號');q=awgn(y,snr);subplot(212);plot(q);axis([0,500,-1,1]);title('信道輸出信號');z=ddemod(q,fc,fd,fs,'fsk',2,5);disp('z=');disp(z);3、測試內(nèi)容及結(jié)果：測試信號：z=signal_encod_32(pcm,10,1,50,20)；%以下給出程序運(yùn)行后的波形圖及輸出數(shù)據(jù)%2.已調(diào)信號和信道輸出信號防真圖輸出量：z=Columns1through5:011110001011110011011101110111…………三、D/A轉(zhuǎn)換（一）基本任務(wù)：由PCM二進(jìn)制自然編碼序列恢復(fù)出單頻正弦波模擬信號。1、主要步驟和要求：假設(shè)量化電平數(shù)D已知，要求由PCM二進(jìn)制自然編碼序列恢復(fù)出單頻正弦波模擬信號。要求對PCM二進(jìn)制自然編碼序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（按照量化電平數(shù)D推導(dǎo)出一個碼字的碼長n，如果PCM二進(jìn)制自然編碼序列的長度不是n的整數(shù)倍，則補(bǔ)0）；要求畫出恢復(fù)出的量化電平值和單頻正弦波模擬信號波形圖。2、程序代碼及說明：%functionpcmh=signal_encod_33(D,z)%輸入信號z為PCM二進(jìn)制自然編碼序列，D為量化電平數(shù)；輸出信號pcmh%為恢復(fù)出的量化電平值，pcmh為恢復(fù)出的單頻正弦波模擬信號。functionpcmh=signal_encod_33(D,z,t1);D=14;c=size(z);h=c(1)*c(2);nu=ceil(log2(D));s=ceil(h/nu);ab=reshape(z,nu,s);aa=ab'pcmh=zeros(s,1);fori=1:s;n=0;forj=nu:-1:1if(aa(i,j)==1)kk=nu-j;n=n+2^kk;endendjj(i,1)=n;pcmh=jj'enddisp('pcmh=');disp(pcmh);p=zeros(1,41)fori=1:41p(i)=-1+2/D*pcmh(i)endfigure(3);plot(t1,p,'r*')3、測試內(nèi)容及結(jié)果：測試信號：pcm