PCM通信系统的性能分析与MATLAB仿真.doc

课程设计报告书课程名称：通信系统的计算机仿真设计题目：PCM通信系统的性能分析与MATLAB仿真系（院）：学期：专业班级：姓名：学号：评语：成绩：签名：日期：PCM通信系统的性能分析与MATLAB仿真1绪论1.1研究背景与研究意义数字通信系统已成为当今通信的发展方向，然而自然界的许多信息通过传感器转换后，绝大部分是模拟量，脉冲编码调制（PCM）是把模拟信号变换为数字信号的一种调制方式，主要用于语音传输，在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中得到广泛的应用。1.2课程设计的目的和任务课程设计的目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。课程设计的任务是：（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。（2）训练学生综合运用专业知识的能力，提高进行通信工程设计的能力。1.3可行性分析数字通信系统中，脉冲编码调制（PCM）把模拟信号变换为数字信号，借助于MATLAB软件，可以直观、方便地进行计算和仿真。因此可以通过运行结果，分析系统特性。通过模拟信源产生正弦信号，经过抽样、量化、编码，然后调制后在信道中传输，加入高斯加性白噪声，之后进行解调及译码。整个过程均可通过MATLAB仿真系统模拟出来，进而可在接收端，将得到的数据与原始信号源数据比较，得到在特定信噪比下的误码率。故该系统设计是可行的。2PCM通信系统2.1PCM通信系统基本模型本次课程设计应用Matlab进行仿真，仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图如下：PCM系统的原理框图如图1所示，模拟信号m(t)经抽样、量化、编码后变换成数字信号，经信道传送到接收端的译码器，由译码器还原出抽样值。其中：信号源：模拟的正弦波语音信号。抽样：低通连续信号采样，绘出信号时、频域图形。量化：非均匀量化，给出编码器的输出码组序列。编码：实现A率PCM编码。信道：信号经过调制后，通过信道。信道选择高斯加性白噪声信道。解调：根据调制方式，选择相应的解调方式。译码：根据信道编码方式，选择对应的信道解码方式。性能分析：信号经过调制、信道、解调过程。在接收端，将得到的数据与原始信号源数据比较，得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比，从而得到系统的误码率曲线图，并给出各关键点信号图与星座图。2.2PCM通信系统的性能指标(1)有效性指标有效性指标具体包括以下三项内容。信息传输速率(R)信息传输速率简称传信率，也叫数码率。它的定义是：每秒所传输的信息量。信息传输速率定义：一秒所传输的二进制码元数，其单位为bits。符号速率(N)符号速率也叫码元速率，它的定义是：1秒所传输的码元数目(这里的码元可以是多进制的，也可以是二进制的)，其单位为“波特”(Bd)。频带利用率真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标(有效性)应当是单位频带内的传输速率。(2)可靠性指标反映数字通信系统可靠性的主要指标是误码率。误码率的定义为：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元之比。3PCM通信系统主要模块3.1信源/信宿及其编译码信源:被变换成原始电信号的原始信息。常见的信源有产生模拟信号的电话机、话筒、摄像机和输出数字信号的电子计算机、各种数字终端设备等。y=4sin(2f)f=800Hz信宿：接收信息的人或各种终端设备。信源编码：把模拟信号变换成数字信号，即完成模数变换的任务。如果信源产生的已经是数字信号，可省去信源编码部分。本设计中使用编译码使用（7,4）汉明码及（14,8）循环码。3.2基带信号处理基带信号是指没有经过调制的原始信号，其特点是频率较低，具有低通形式。信道编码：完成自动检错或纠错功能传输过程中由于信道中存在噪声干扰，使得传输的数字信号产生差错误码。为了在接收端能自动进行检错或纠正差错，在信源编码后的信息码元中，按一定的规律，附加一些监督码元，形成新的数字信号。接收端可按数字信号的规律性来检查接收信号是否有差错或纠正错码。3.3调制/解调调制：将基带数字信号搬移到适合于信道传输的频带上。将基带数字信号直接送到信道传输的方式称为基带传输；将基带数字信号经过调制后再送到信道传输的方式称为频带传输。解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。3.4信道信道：是指传输信号的通道。根据传输媒介可分为有线信道(明线、电缆、