通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題目: 通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì) </p><p>　　初始條件： MATLAB 軟件，電腦，通信原理知識(shí) </p><p>　　要求完成的主要任務(wù): </p><p>　　1、

2、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)</p><p>　　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。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：

3、 2013 年 1 月 1 1日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2013 年 1 月 11 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　通信系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，在具體實(shí)現(xiàn)上有多種多樣的方法，但總的過程卻是具有共性的。對(duì)于一個(gè)模

4、擬信號(hào)數(shù)字化傳輸，過程可分為數(shù)字化，信源編解碼，信道編解碼，調(diào)制解調(diào)，加擾等。本實(shí)驗(yàn)利用MATLAB實(shí)現(xiàn)了PCM編碼，HDB3碼，漢明碼，psk調(diào)制，AWGN及對(duì)應(yīng)的解調(diào)過程，完整實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通信系統(tǒng)的全部過程。</p><p>　　MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)

5、大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平?！　?lt;/p><p>　　關(guān)鍵字：通信系統(tǒng)，調(diào)制，解調(diào)，matlab </p><p><b>　　Abstract</b><

6、;/p><p>　　Communication system is a very complicated system in the implementation of a variety of methods. But the process has general characters. For a analog signal digital transmission, the process can be di

7、vided into digital, source decoding, channel decoding, modem, scrambling, etc. This experiment using MATLAB the delta modulation, Miller code, hamming code, PSK modulation, AWGN and the corresponding demodulation process

8、, complete implements a communication system of all process.</p><p>　　MATLAB is a high-level technical computing language and interactive environment for algorithm development, data visualization, data analy

9、sis, and numeric computation. Using MATLAB, you can solve technical computing problems faster than with traditional programming languages, such as C, C++, and Fortran.Key words：communication system，modulation，demodulat

10、ion，MATLAB</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　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。信源：自己構(gòu)造一時(shí)間函數(shù)，數(shù)字化方式:PCM，基帶碼:HDB3，信道碼:漢明碼，調(diào)制方式:PSK，信道類型:AWGN ；解調(diào)，信道解碼，基帶解碼，數(shù)模轉(zhuǎn)換的過程與輸入端

11、對(duì)應(yīng)。</p><p>　　圖1.1 典型的通信系統(tǒng)</p><p>　　與上圖對(duì)應(yīng)，信息源首先經(jīng)過PCM數(shù)字化在經(jīng)過HDB3碼進(jìn)行基帶編碼和漢明碼信道得到原信號(hào)的二進(jìn)制碼，由于先進(jìn)行漢明碼編碼不改變碼字的極性二HDB3會(huì)改變碼字極性所以在后來的設(shè)計(jì)中先進(jìn)行漢明碼再進(jìn)行HDB3，對(duì)于整個(gè)信號(hào)只要解碼與編碼的過程相對(duì)應(yīng)就是一樣的；然后再進(jìn)過PSK調(diào)制，由于是有極性的HDB3碼，進(jìn)行PSK調(diào)制

12、頗為復(fù)雜，接著進(jìn)入AWGN；再到接受設(shè)備經(jīng)過解調(diào)再譯碼后模數(shù)轉(zhuǎn)換得到原始信號(hào)。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)子通信系統(tǒng)，是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)，原理圖如圖1.2</p><p>　　圖1.2數(shù)字通信系統(tǒng)模型</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)原理分析</b></p><p>　　2.1 PCM原理介紹&

13、lt;/p><p>　　模擬信號(hào)數(shù)字化必須經(jīng)過三個(gè)過程，即抽樣、量化和編碼，以實(shí)現(xiàn)話音數(shù)字化的脈沖編碼調(diào)制（PCM，Pulse Coding Modulation）技術(shù)。</p><p>　　2.1.1 抽樣(Sampling)</p><p>　　圖2.1 抽樣原理圖　　</p><p>　　離散時(shí)間信號(hào)通常是有連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)周期采樣得到的。完

14、成采樣功能的器件稱為采樣器，下圖所示為采樣器的示意圖。圖中Xa(t)表示模擬信號(hào)，Xa(nt)表示采樣信號(hào)，T為采樣周期，n=0，1，2，…。一般可以把采樣器視為一個(gè)每隔T秒閉合一次的電子開關(guān)S。在理想情況下，開關(guān)閉合時(shí)間τ滿足τ<<T。實(shí)際采樣過程可視為脈沖調(diào)幅過程，Xa(t)為調(diào)制信號(hào)，被調(diào)脈沖載波p(t)是周期為T、脈寬為τ的周期脈沖串。當(dāng)τ→0時(shí)的理想采樣情況是實(shí)際采樣的一種科學(xué)的、本質(zhì)的抽象，同時(shí)可使數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到簡

15、化。下面主要討論理想采樣。</p><p>　　2.1.2 量化（quantizing）</p><p>　　抽樣信號(hào)雖然是時(shí)間軸上離散的信號(hào)，但仍然是模擬信號(hào)，其樣值在一定的取值范圍內(nèi)，可有無限多個(gè)值。顯然，對(duì)無限個(gè)樣值一一給出數(shù)字碼組來對(duì)應(yīng)是不可能的。為了實(shí)現(xiàn)以數(shù)字碼表示樣值，必須采用“四舍五入”的方法把樣值分級(jí)“取整”，分的級(jí)數(shù)越多，即量化級(jí)差或間隔越小，量化噪聲也越小。</p

16、><p>　　2.1.3 A壓縮律：</p><p>　　所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：</p><p>　　其中，A為壓縮系數(shù)；y為歸一化的壓縮器輸出電壓；x為歸一化的壓縮器輸入電壓。圖畫出了A為某一取值的歸一化壓縮特性。A律壓縮特性是以原點(diǎn)奇對(duì)稱的，為了簡便，圖中只給出了正半軸部分。</p><p>　　圖2.2 A壓縮律特

17、性</p><p>　　上圖中，x和y都在-1和+1之間，取量化級(jí)數(shù)為N(在y方向上從-1到+1被均勻劃分為N個(gè)量化級(jí))，則量化間隔為</p><p>　　當(dāng)N很大時(shí)，在每一量化級(jí)中壓縮特性曲線可看作是直線，因此有</p><p>　　式中，xi為第i個(gè)量化級(jí)間隔的中間值。</p><p><b>　　因此</b><

18、;/p><p>　　為了使量化信噪比不隨信號(hào)x變化，也就是說在小信號(hào)時(shí)的量化信噪比不因x的減小而變小，即應(yīng)使各量化級(jí)間隔與x成線性關(guān)系，即</p><p><b>　　則式2.1可寫成</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　其中k為比例常數(shù)。</b&

19、gt;</p><p>　　當(dāng)量化級(jí)數(shù)很大時(shí)，可以將它看成連續(xù)曲線，因而式(3.2)成為線性微分方程</p><p><b>　　解此微分方程</b></p><p>　　其中c為常數(shù)。為了滿足歸一化要求，當(dāng)x=1時(shí)，y=1，代入式(3.3)可得</p><p><b>　　故所得結(jié)果為</b>&l

20、t;/p><p><b>　　即</b></p><p>　　如果壓縮特性滿足上式,就可獲得理想的壓縮效果，其量化信噪比和信號(hào)幅度無關(guān)。滿足上式的曲線如下圖所示，由于其沒有通過坐標(biāo)原點(diǎn)，所以還需要對(duì)它作一定的修改。</p><p>　　圖2.3 理想壓縮特性曲線</p><p>　　A律壓縮特性就是對(duì)式(3.4)修改后的函數(shù)

21、。在上圖中，通過原點(diǎn)作理想壓縮特性曲線的切線oc，將oc、cd作為實(shí)際的壓縮特性。修改以后，必須用兩個(gè)不同的方程來描述這段曲線，以切點(diǎn)c為分界點(diǎn)，</p><p><b>　　線段oc的方程:</b></p><p>　　設(shè)切點(diǎn)c的坐標(biāo)為(x1，y1)斜率為</p><p>　　則由式(3.4)可得</p><p>　　

22、所以線段oc的方程為</p><p>　　所以當(dāng)x=x1時(shí)，y1=1/k時(shí)，有</p><p><b>　　因此有</b></p><p>　　所以，切點(diǎn)坐標(biāo)為 (exp[-(k-1)],1/k) ，令</p><p><b>　　則</b></p><p>　　將它代入式(

23、3.5),就可得到以切點(diǎn)c為邊界的段的方程為</p><p>　　因cd段的方程，滿足式(3.4),所以由該式可得</p><p>　　由以上分析可見，經(jīng)過修改以后的理想壓縮特性與圖5中所示的曲線近似，而式(3.6)式(3.7)和式(3.4)完全一樣。</p><p>　　13折線：實(shí)際中，A壓縮律通常采用13折線來近似，13折線法如圖7-4-7所示，圖中先把軸的[

24、0,1]區(qū)間分為8個(gè)不均勻段。</p><p><b>　　圖2.4折線示意圖</b></p><p>　　其具體分法如下:a.將區(qū)間[0，1]一分為二，其中點(diǎn)為1/2,取區(qū)間[1/2,1]作為第八段;b.將剩下的區(qū)間[0,1/2]再一分為二，其中點(diǎn)為1/4,取區(qū)間[1/4,1/2]作為第七段;c.將剩下的區(qū)間[0,1/4]再一分為二，其中點(diǎn)為1/8,取區(qū)間[1

25、/8,1/4]作為第六段;d.將剩下的區(qū)間[0,1/8]再一分為二，其中點(diǎn)為1/16,取區(qū)間[1/16,1/8]作為第五段;e.將剩下的區(qū)間[0,1/16]再一分為二，其中點(diǎn)為1/32,取區(qū)間[1/32,1/16]作為第四段; f.將剩下的區(qū)間[0,1/32]再一分為二，其中點(diǎn)為1/64,取區(qū)間[1/64,1/32]作為第三段;g.將剩下的區(qū)間[0,1/64]再一分為二，其中點(diǎn)為1/128,取區(qū)間[1/128,1/64]作為第二

26、段;h.最后剩下的區(qū)間[0,1/128]作為第一段。</p><p>　　然后將y軸的[0,1]區(qū)間均勻地分成八段，從第一段到第八段分別為[0,1/8],(1/8,2/8],(2/8,3/8],(3/8,4/8],(4/8,5/8],(5/8,6/8],(6/8,7/8],(7/8,1]。分別與x軸的八段一一對(duì)應(yīng)。采用上述的方法就可以作出由八段直線構(gòu)成的一條折線，該折線和A壓縮律近似，圖3.6中的八段線段的斜率分

27、別為:</p><p><b>　　表1 各段落的斜率</b></p><p>　　從上表中可以看出，除一、二段外，其他各段折線的斜率都不相同。圖7-4-8中只畫出了第一象限的壓縮特性，第三象限的壓縮特性的形狀與第一象限的壓縮特性的形狀相同，且它們以原點(diǎn)為奇對(duì)稱，所以負(fù)方向也有八段直線，總共有16個(gè)線段。但由于正向一、二兩段和負(fù)向一、二兩段的斜率相同，所以這四段實(shí)際上

28、為一條直線，因此，正、負(fù)雙向的折線總共由13條直線段構(gòu)成，這就是13折線的由來?！　腁律壓縮特性中可以看出，取A=87.6主要基于下述兩個(gè)原因: </p><p>　　1 使壓縮特性曲線在原點(diǎn)附近的斜率為16;</p><p>　　2 當(dāng)用13折線逼近時(shí)，的八段量化分界點(diǎn)近似為1/2^n(n=0,1,2,…,7)。</p><p>　　從表1可以看出，當(dāng)要求滿足

29、x=1/2^n時(shí)，相應(yīng)有y=1-n/8代入式中，有</p><p><b>　　因此有</b></p><p>　　將上式代入式(7.4-16),就可以得到對(duì)應(yīng)A=94.4時(shí)的壓縮特性</p><p>　　此壓縮特性如果用13折線逼近，除了第一段落起始點(diǎn)外，其余各段落的分界點(diǎn)的x、y都應(yīng)滿足式(3.8)。在13折線中，第一段落起始點(diǎn)要求的x、y

30、都應(yīng)該為零，而若按照式(3.8)計(jì)算時(shí)，當(dāng)x=0時(shí)，y→-∞;而當(dāng)y=0，x=1/2^8。因此，需要對(duì)式(3.8)的壓縮特性曲線作適當(dāng)?shù)男拚覀兛梢栽谠c(diǎn)和點(diǎn)(1/2^7,1/8)之間用一段直線代替原來的曲線，這段直線的斜率是1/8÷1/2^7=16。</p><p>　　為了找到一個(gè)能夠表示修正后的整個(gè)壓縮特性曲線的方程，將式(3.8)變成</p><p>　　從上式中可以看

31、出，它滿足x=0時(shí)，y=0;x=1時(shí)，y=1。雖然式(3.9)在其他點(diǎn)上會(huì)有誤差，但x在區(qū)間(1/128,1]內(nèi)，1+255x都能和原來的256x比較接近。所以，在絕大部分范圍內(nèi)的壓縮特性仍和A律壓縮特性非常接近，只有在x→0的小信號(hào)部分和A律壓縮特性有些差別。</p><p>　　若在式(3.9)中，令μ=255，則式(3.9)可寫成</p><p>　　式(3.10)的壓縮特性與μ律壓

32、縮特性完全一致。</p><p>　　（2）按照量化的維數(shù)分，量化分為標(biāo)量量化和矢量量化。標(biāo)量量化是一維的量化，一個(gè)幅度對(duì)應(yīng)一個(gè)量化結(jié)果。而矢量量化是二維甚至多維的量化，兩個(gè)或兩個(gè)以上的幅度決定一個(gè)量化結(jié)果。</p><p>　　以二維情況為例，兩個(gè)幅度決定了平面上的一點(diǎn)。而這個(gè)平面事先按照概率已經(jīng)劃分為N個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著一個(gè)輸出結(jié)果（碼數(shù)，codebook）。由輸入確定的那一點(diǎn)落

33、在了哪個(gè)區(qū)域內(nèi)，矢量量化器就會(huì)輸出那個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的碼字（codeword）。矢量量化的好處是引入了多個(gè)決定輸出的因素，并且使用了概率的方法，一般會(huì)比標(biāo)量量化效率更高。</p><p>　　3. 基帶傳輸HDB3碼</p><p>　　HDB3碼(三階高密度雙極性碼,three step high density bipolar codes)是AMI碼的改進(jìn)型，HDB3中“3階”的含義是，限制

34、連0數(shù)不超過3位。為減少連0數(shù)，有的做法采取“擾碼”，按一定規(guī)則將多個(gè)連0分散，盡量使碼序列隨機(jī)化。有效的辦法是采用HDBn(n=1, 2, 3)，一般多使用n=3，它克服了AMI碼長連0串現(xiàn)象，并具有以下特點(diǎn): 基帶信號(hào)無直流成分，且只有很少的低頻成分；連0串符號(hào)最多只有3個(gè)，利于定時(shí)信息的提?。徊皇苄旁唇y(tǒng)計(jì)特性的影響。首先將消息代碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中的連0情況，當(dāng)無4個(gè)或4個(gè)以上的連0串時(shí)，則保持AMI的形式不變；若

35、出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上連0串時(shí)，則將1后的第4個(gè)0變?yōu)榕c前一非0符號(hào)（+1或-1）同極性的符號(hào)，用V表示（+1記為+V，-1記為-V）；最后檢查相鄰V符號(hào)間的非0符號(hào)的個(gè)數(shù)是否為偶數(shù)，若為偶數(shù)，則再將當(dāng)前的V符號(hào)的前一非0符號(hào)后的第1個(gè)0變?yōu)?B或-B符號(hào)，且B的極性與前一非0符號(hào)的極性相反，并使后面的非0符號(hào)從V符號(hào)開始再交替變化。</p><p>　　舉例如表2-1所示。</p><p>

36、　　表2-1 HDB3碼的編碼舉例</p><p>　　表2-1的HDB3編碼舉例用波形表示如圖2-2所示。圖中，(a)表示單極性非歸零碼，(b)和(c)表示HDB3碼。</p><p>　　4.信道傳輸碼漢明碼</p><p>　　線性分組碼是一類重要的糾錯(cuò)碼，應(yīng)用很廣泛。在（n，k）分組碼中，若</p><p>　　督元是按線性關(guān)系相加而

37、得到的，則稱其為線性分組碼。</p><p>　　現(xiàn)在以(7,4)分組碼為例來說明線性分組碼的特點(diǎn)。設(shè)其碼字為A=[a6，a5，a4，a3，a2，a1，a0]，其中前4位是信息元，后3位是監(jiān)督元，可用下列線性方程組來描述該分組碼，產(chǎn)生監(jiān)督元： </p><p>　　a2 = a6 + a5 + a4</p><p>　　a1 = a6 + a5 +

38、a3 （2.3 .1）</p><p>　　a0 = a6 + a4 + a3</p><p>　　顯然，這3個(gè)方程是線性無關(guān)的。經(jīng)計(jì)算可得(7,4)碼的全部碼字，如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 (7,4)碼的全部碼字</p><p>　　不難看出，上述(7,4

39、)碼的最小碼距d0=3，它能糾1個(gè)錯(cuò)或檢2個(gè)錯(cuò)。漢明碼是能夠糾正單個(gè)錯(cuò)誤的線性分組碼，其特點(diǎn)是：最小碼距d0=3，碼長n與監(jiān)督位滿足n=2r-1的關(guān)系，上述的(7,4)線性分組碼就是一個(gè)漢明碼。</p><p>　　5.PSK調(diào)制解調(diào)原理</p><p>　　數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號(hào)。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸

40、，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過程稱為數(shù)字調(diào)制。</p><p>　　數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：①利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個(gè)特例，把數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)做模擬信號(hào)的特殊情況處理；②利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過開關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的相位進(jìn)

41、行鍵控，便可獲得相移鍵控（PSK）基本的調(diào)制方式。其基本波形如圖1.2-5所示 </p><p>　　圖1.2-5 PSK基本波形</p><p><b>　?。?）調(diào)制原理</b></p><p>　　數(shù)字調(diào)相：如果兩個(gè)頻率相同的載波同時(shí)開始振蕩，這兩個(gè)頻率同時(shí)達(dá)到正最大值，同時(shí)達(dá)到零值，同時(shí)達(dá)到負(fù)最大值，它們應(yīng)處于"同相&qu

42、ot;狀態(tài)；如果其中一個(gè)開始得遲了一點(diǎn)，就可能不相同了。如果一個(gè)達(dá)到正最大值時(shí)，另一個(gè)達(dá)到負(fù)最大值，則稱為"反相"。一般把信號(hào)振蕩一次（一周）作為360度。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，我們說兩個(gè)波的相位差180度，也就是反相。當(dāng)傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，"1"碼控制發(fā)0度相位，"0"碼控制發(fā)180度相位。相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中

43、，通常用初始相位0和π分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為</p><p>　　(t)=Acos t+ ) （22）</p><p>　　其中， \* MERGEFORMAT 表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：</p><p>　　= </p><

44、;p>　　因此，上式可以改寫為</p><p><b>　　（23）</b></p><p>　　圖1.2-6 PSK調(diào)制波形</p><p><b>　?。?）解調(diào)原理</b></p><p>　　2PSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號(hào)本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須

45、利用信號(hào)的相位信息來解調(diào)信號(hào)。下圖1.2-8中給出了一種2PSK信號(hào)相干接收設(shè)備的原理框圖。圖中經(jīng)過帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0.</p><p>　　2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖 1.2-7所示. 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180°倒相時(shí),解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是

46、相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò).</p><p>　　圖 1.2-7 2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 這種現(xiàn)象通常稱為"倒π"現(xiàn)象.由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在著180°的相位模糊,所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的"倒π"現(xiàn)象。</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b>&l

47、t;/p><p>　　圖1.2-8-a 2PSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖</p><p>　　圖1.2-8-b 2PSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖</p><p>　　說明：2PSK調(diào)制器可以采用相乘器，也可以采用相位選擇器就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法比較，只是對(duì)s(t)要求不同，因此2PSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶

48、信號(hào)s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號(hào)均可。 </p><p>　　2PSK信號(hào)屬于DSB信號(hào)，它的解調(diào)，不再能采用包絡(luò)檢測(cè)的方法，只能進(jìn)行相干解調(diào)。</p><p>　　6. AWGN（加性高斯白噪聲）</p><p>　　加性高斯白噪聲（AWGN）從統(tǒng)計(jì)上而言是隨機(jī)無線噪聲，其特點(diǎn)是其通信信道上的信

49、號(hào)分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)。高斯白噪聲的概念."白"指功率譜恒定;高斯指幅度取各種值時(shí)的概率p (x)是高斯函數(shù)。 加性高斯白噪聲在通信領(lǐng)域中指的是一種各頻譜分量服從均勻分布（即白噪聲），且幅度服從高斯分布的噪聲信號(hào)。因其可加性、幅度服從高斯分布且為白噪聲的一種而得名。 該噪聲信號(hào)為一種便于分析的理想噪聲信號(hào)，實(shí)際的噪聲信號(hào)往往只在某一頻段內(nèi)可以用高斯白噪聲的特性來進(jìn)行近似處理。由于AWGN信號(hào)易于分析

50、、近似，因此在信號(hào)處理領(lǐng)域，對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)（如濾波器、低噪音高頻放大器、無線信號(hào)傳輸?shù)龋┑脑肼曅阅艿暮唵畏治?如：信噪比分析)中，一般可假設(shè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音或受到的噪音信號(hào)干擾在某頻段或限制條件之下是高斯白噪聲。</p><p><b>　　7.仿真結(jié)果</b></p><p>　　圖7.1原始信號(hào)、抽樣信號(hào)、恢復(fù)信號(hào)</p><p>　　圖7

51、.3HDB3編碼解碼</p><p>　　圖7.4漢明編碼解碼</p><p>　　圖7.5 PSK調(diào)制</p><p><b>　　圖7.6頻譜</b></p><p>　　圖7.7 PSK調(diào)制信號(hào)頻譜圖</p><p><b>　　8.心得體會(huì)</b></p>

52、<p>　　通過此次的課程設(shè)計(jì)，感觸頗深，因?yàn)樽屛艺J(rèn)識(shí)到了MATLAB的強(qiáng)大功能，同時(shí)也對(duì)通信系統(tǒng)方面的知識(shí)尤其是的信號(hào)處理的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的加深。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)涉及到一個(gè)完整的通信系統(tǒng)，這在以前是沒有過的，在以往的課程設(shè)計(jì)都只是對(duì)局部系統(tǒng)或某種調(diào)制解調(diào)、編碼解碼方式，所以在此次課程設(shè)計(jì)中我遇到了前所未有的難題。在此我非常感謝曾經(jīng)教育過我們的老師，是他們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中幫助我培養(yǎng)了良

53、好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和查閱新知識(shí)，快速理解運(yùn)用新知識(shí)的能力。經(jīng)過一段時(shí)間的查閱和向老師的請(qǐng)教，我弄清楚了此時(shí)課程設(shè)計(jì)所需的全部原理知識(shí)。</p><p>　　在編程的過程中，我也遇到了很多困難，所幸的是圖書館有相關(guān)書籍，網(wǎng)絡(luò)上有學(xué)長學(xué)姐們做過的仿真作為參考，有老師和同學(xué)們幫助我，于是我一步步實(shí)現(xiàn)了各個(gè)子系統(tǒng)的相關(guān)編程，并且在最后得以綜合整理，完成了此次的仿真任務(wù)。</p><p>　　但是不得不說

54、，此時(shí)課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間和我的知識(shí)儲(chǔ)備的問題，仍然有一些不完備的地方：首先，在增量調(diào)制解調(diào)中，出現(xiàn)了斜率過載問題，使得在恢復(fù)信號(hào)的時(shí)候出現(xiàn)了過載失真。其次，在PSK調(diào)制解調(diào)過程中運(yùn)用MATLAB自帶的函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，效果不是很理想。最后將恢復(fù)信號(hào)和原始信號(hào)在一幅圖中進(jìn)行了定性的比較，但是沒有通過編程實(shí)現(xiàn)定量分析失真度。</p><p>　　因此如果給我更多的時(shí)間，我將作出以下改進(jìn)：1、采用自適應(yīng)增量調(diào)制解調(diào)，避免過載

55、失真。2、尋求更合理的調(diào)制解調(diào)方案，優(yōu)化仿真波形。3、通過編程計(jì)算失真度。</p><p>　　盡管此時(shí)課程設(shè)計(jì)仍然有很多不足，但是我在這個(gè)過程中加深了對(duì)各方面理論知識(shí)的了解，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作產(chǎn)生了一定影響，十分感謝此次課程設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　9.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】劉泉編.通信電子線路.武漢理

56、工出版社.2007年</p><p>　　【2】陳懷琛等編.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2007年</p><p>　　【3】樊昌信等編.通信原理.國防工業(yè)出版社.2007年</p><p>　　【4】數(shù)字信號(hào)處理的MATLAB實(shí)現(xiàn).科學(xué)出版社.2007年</p><p>　　【5】THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書&

57、lt;/p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主函數(shù)</b></p><p><b>　　clear </b></p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　T=0.001

58、;</b></p><p>　　t=-0.01:T:0.01;</p><p><b>　　fs=1000;</b></p><p><b>　　sdt=1/fs;</b></p><p>　　t1=-0.01:sdt:0.01;</p><p>　　xt=cos

59、(2*pi*30*t)+sin(2*pi*120*t);</p><p>　　st=cos(2*pi*30*t1)+sin(2*pi*120*t1);</p><p><b>　　figure </b></p><p>　　subplot(3,1,1)</p><p>　　plot(t,xt)</p>&l

60、t;p>　　title('原始信號(hào)');</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　subplot(3,1,2)</p><p>　　stem(t1,st,'.')</p><p>　　title('抽樣信號(hào)')</p>&

61、lt;p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　%PCM量化編碼</b></p><p>　　n=length(st);</p><p><b>　　M=max(st)</b></p><p>　　A=(st/M)*2048;</p>

62、<p>　　code=zeros(n,8);</p><p><b>　　for i=1:n</b></p><p>　　if A(i)>=0</p><p>　　code(i,1)=1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　

63、code(i,1)=0;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if abs(A(i))>=0&&abs(A(i))<16</p><p>　　code(i,2)=0;code(i,3)=0;code(i,4)=0;step=1;start=0;</p><p>　　

64、elseif abs(A(i))>=16&&abs(A(i))<32</p><p>　　code(i,2)=0;code(i,3)=0;code(i,4)=1;step=1;start=16;</p><p>　　elseif abs(A(i))>=32&&abs(A(i))<64</p><p>　　cod

65、e(i,2)=0;code(i,3)=1;code(i,4)=0;step=2;start=32;</p><p>　　elseif abs(A(i))>=64&&abs(A(i))<128</p><p>　　code(i,2)=0;code(i,3)=1;code(i,4)=1;step=3;start=64; </p><p>　　

66、elseif abs(A(i))>=128&&abs(A(i))<256</p><p>　　code(i,2)=1;code(i,3)=0;code(i,4)=0;step=4;start=128; </p><p>　　elseif abs(A(i))>=256&&abs(A(i))<512</p><p&g

67、t;　　code(i,2)=1;code(i,3)=0;code(i,4)=1;step=5;start=256; </p><p>　　elseif abs(A(i))>=512&&abs(A(i))<1024</p><p>　　code(i,2)=1;code(i,3)=1;code(i,4)=0;step=6;start=512; </p>

68、<p>　　elseif abs(A(i))>=1024&&abs(A(i))<=2048</p><p>　　code(i,2)=1;code(i,3)=1;code(i,4)=1;step=7;start=1024; </p><p><b>　　end</b></p><p>　　B=floor((

69、abs(A(i))-start)/step);</p><p>　　t=dec2bin(B,4)-48;</p><p>　　code(i,5:8)=t(1:4);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　code=reshape(code',1,8*n);</p><

70、p><b>　　%ami編碼</b></p><p><b>　　ami=code;</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p>　　for k=1:length(ami)</p><p>　　if ami(k)==1</p>

71、<p>　　num=num+1;</p><p>　　if num/2==fix(num/2)</p><p>　　ami(k)=-1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　ami(k)=+1;</p><p><b>　　end</b>

72、;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　%HDB3編碼</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　

73、hd=ami;</b></p><p><b>　　sign=0;</b></p><p>　　V=zeros(1,length(ami));</p><p>　　B=zeros(1,length(ami));</p><p>　　for k=1:length(ami)</p><p>

74、;　　if ami(k)==0</p><p>　　num=num+1;</p><p>　　if num==4;</p><p><b>　　num=0;</b></p><p>　　hd(k)=1*hd(k-4);</p><p>　　V(k)=hd(k);</p><p&

75、gt;　　if hd(k)==sign</p><p>　　hd(k)=-1*hd(k);</p><p>　　hd(k-3)=hd(k);</p><p>　　B(k-3)=hd(k);</p><p>　　V(k)=hd(k);</p><p>　　hd(k+1:length(ami))=-1*hd(k+1:len

76、gth(ami));</p><p><b>　　end</b></p><p>　　sign=hd(k);</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　num=0;&l

77、t;/b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　%輸出編碼結(jié)果</b></p><p><b>　　hd </b></p><p><b

78、>　　%HDB3譯碼</b></p><p><b>　　input=hd;</b></p><p>　　recode=input;</p><p><b>　　sign=0;</b></p><p>　　for k=1:length(hd)</p><p>

79、;　　if input(k)~=0;</p><p>　　if sign==hd(k)</p><p>　　recode(k-3:k)=[0 0 0 0];</p><p><b>　　end</b></p><p>　　sign=input(k);</p><p><b>　　end&

80、lt;/b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　recode=abs(recode);</p><p><b>　　%輸出譯碼結(jié)果</b></p><p>　　encode=recode</p><p><b>　　%PCM譯碼&

81、lt;/b></p><p>　　encode=(reshape(encode',8,length(encode)/8))';</p><p>　　l=size(encode,1);</p><p>　　a=[0,16,32,64,128,256,512,1024];</p><p>　　b=[1 1 2 4 8 16

82、32 64];</p><p>　　c=[0 1.5:15.5];</p><p><b>　　for i=1:l</b></p><p>　　x=encode(i,1);</p><p>　　T=bin2dec(num2str(encode(i,(2:4))))+1;</p><p>　　Y=b

83、in2dec(num2str(encode(i,(5:8))));</p><p><b>　　if Y==0;</b></p><p>　　k(i)=a(T)/2048*1.782;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　k(i)=(a(T)+b(T)*c(Y))/20

84、48*1.782;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　if x==0</b></p><p>　　s(i)=-k(i);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　s(i)=k(i);<

85、/p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(t1,s)</p><p><b>　　grid on</b><

86、/p><p><b>　　%PSK編碼</b></p><p>　　function p=psk(g)</p><p><b>　　cp=[];</b></p><p><b>　　mod1=[];</b></p><p><b>　　f=2*2*

87、pi;</b></p><p>　　t=0:2*pi/99:2*pi;</p><p>　　for n=1:length(g)</p><p>　　if g(n)==0</p><p>　　A=zeros(1,100);</p><p>　　elseif g(n)==1</p><p&g

88、t;　　A=ones(1,100);</p><p>　　elseif g(n)==-1</p><p>　　A=-1.*ones(1,100);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　cp=[cp A];</p><p>　　c=cos(f*t);</p>

89、<p>　　mod1=[mod1 c];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plot(cp);</b></p>

90、<p><b>　　grid on</b></p><p>　　axis([0 100*length(g) -2 2]);</p><p>　　title('二進(jìn)制信號(hào)序列')</p><p><b>　　cm=[];</b></p><p><b>　　mo

91、d=[];</b></p><p>　　for n=1:length(g)</p><p>　　if g(n)==0</p><p>　　B=ones(1,100);</p><p>　　c=cos(f*t+pi/2);</p><p>　　elseif g(n)==1</p><p&g

92、t;　　B=ones(1,100);</p><p>　　c=cos(f*t+pi);</p><p>　　elseif g(n)==-1</p><p>　　B=ones(1,100);</p><p>　　c=cos(f*t) </p><p><b>　　end</b></p>

93、;<p>　　cm=[cm B];</p><p>　　mod=[mod c];</p><p><b>　　end</b></p><p>　　p=cm.*mod;</p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p><b>　　plot(p)</b&

94、gt;</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　axis([0 2000 -2 2])</p><p>　　title('psk調(diào)制信號(hào)')</p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subpl

95、ot(2,1,1)</p><p>　　plot(abs(fft(cp)))</p><p>　　axis([0 100*length(g) 0 400]);</p><p>　　title('原信號(hào)頻譜')</p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p>　　plot(abs(fft

96、(p)))</p><p>　　axis([0 100*length(g) 0 400]);</p><p>　　title('調(diào)制序列頻譜')</p><p><b>　　%PSK解調(diào)</b></p><p>　　function jt1=depsk(psk1,g)</p><p&g

97、t;<b>　　mod1=[];</b></p><p><b>　　f=2*2*pi;</b></p><p>　　t=0:2*pi/99:2*pi;</p><p>　　c=cos(f*t);</p><p>　　for n=1:length(g)</p><p>　　m

98、od1=[mod1 c];</p><p><b>　　end</b></p><p>　　jiet=2*mod1.*psk1;</p><p><b>　　figure(6)</b></p><p>　　plot(jiet);</p><p><b>　　grid

99、 on</b></p><p>　　title('再次乘以載波后信號(hào)波形')</p><p>　　fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;%低通濾波器</p><p>　　ws=fs/(fn/2);</p><p>　　wp=fp/(fn/2);</p><p>

100、　　[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs);</p><p>　　[b,a]=butter(n,wn);</p><p>　　jt=filter(b,a,jiet);</p><p>　　figure(7);</p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plo

101、t(jt)</b></p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　axis([0 100*length(g) -2 2]);</p><p>　　title('經(jīng)過低通濾波器的信號(hào)波形')</p><p>　　for m=1:100*length(g)</p&g

102、t;<p>　　if jt(m)<-0.2</p><p><b>　　jt(m)=1;</b></p><p>　　elseif -0.2<=jt(m)<=0.2;</p><p><b>　　jt(m)=0;</b></p><p>　　elseif jt(m)

103、>0.2</p><p><b>　　jt(m)=-1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p><b>　　plo

104、t(jt)</b></p><p>　　axis([0 100*length(g) -2 2]);</p><p>　　title('經(jīng)過抽樣判決后的信號(hào)')</p><p>　　jt1=zeros(1,294);</p><p>　　for i=1:length(g)</p><p>　　

105、if (jt((i-1)*100+50))<=-0.1</p><p>　　jt1(i)=-1;</p><p>　　elseif -0.1<(jt((i-1)*100+50))<0.1</p><p><b>　　jt1(i)=0;</b></p><p>　　elseif (jt((i-1)*10