DPCM-ASK系统的MATLAB实现及性能分析.doc

DPCM/ASK系统的MATLAB实现及性能分析 共17页 第17页DPCM/ASK系统的MATLAB实现及 性能分析学生姓名： 指导老师：摘 要：本课程设计主要是为了进一步理解DPCM编码解码和ASK调制解调原理，并能通过MATLAB系统软件来实现对DPCM编码解码和ASK调制解调,且通过对各个元件的参数进行不同的设置，来观察示波器的波形并分析系统性能。在课程设计中，我们将用到MATLAB集成环境下的SIMULINK仿真平台。在熟悉SIMULINK的工作环境下，构建DPCM编码解码和ASK调制解调模块，对随机信号进行DPCM编码解码喝ASK调制解调，观察比较各级信号波形关键词：MATLAB ；Simulink仿真平台；DPCM/ASK系统；误码率；1引言1.1课程设计目的通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关DPCM编码和解码及ASK调制解调系统的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。1.2 课程设计内容 利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个DPCM/ASK系统.将模拟信号进行DPCM编码,将编码信号加入ASK调制解调系统,再进行DPCM解码; 用示波器观察各级信号波形;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。2 DPCM编码解码及ASK调制解调原理2.1 DPCM编码及解码原理图2-1 DPCM编码及解码原理系统包括，发送、接收和信道传输三个部分。发送端由编码器、量化器、预测器和加减法器组成；接收端包括解码器和预测器等；信道传送以虚线表示。由图可见DPCM系统具有结构简单，容易用硬件实现（接收端的预测器和发送端的预测器完全相同）的优点。图中输入信号f(i,j)是坐标为像素点的实际灰度值，是由已出现先前相邻像素点的灰度值对该像素点的预测灰度值。是预测误差。假如发送端不带量化器，直接对预测误差进行编码、传送，接收端可以无误差地恢复。这是可逆的无失真的DPCM编码，是信息保持编码；但是，如果包含量化器，这时编码器对编码，量化器导致了不可逆的信息损失，这时接收端，经解码恢复出的灰度信号，不是真正的，以表示这时的输出。可见引入量化器会引起一定程度的信息损失，使图像质量受损。但是，为了压缩比特数，利用人眼的视觉特性，对图像信息丢失不易觉察的特点，带有量化器有失真的DPCM编码系统还是普遍被采用。2.2 ASK调制解调原理为了使数字信号能够在信道中传输，必须对数字信号进行调制。幅移键控信号（即ASK） 就是其中的一种，ASK 信号的幅度是随着调制信号而变化的，ASK 信号的载波频率与外加载波信号相同。最简单的是所谓二进制幅移键控信号2ASK，其调制与解调原理框图如图9-1 所示。调制器与解调器是两个相反功能的电路单元。调制信号是载波在二进制基带信号1 和0 控制下产生的通断信号a（n），调制器将基带信号a（n）和载波信号t A 0 cos 相乘得到调制信号，调制信号与本地载波信号OOK S OOK S t A 0 cos 相乘实现解调，解调器将调制信号恢复成基带信号即解调后信号a（n）。图2-2 ASK原理图3 模块设计与仿真图形分析3.1 simulink的工作环境熟悉建立一个很小的系统，用示波器观察正弦信号的平方的波形，如图3-1：系统中所需的模块：正弦波模块，示波器模块。图3-1 正弦仿真电路图正弦波参数设置如图3-2所示：振幅为1，频率为1。 图3-2 正弦参数设置系统内的示波器显示的波形如图3-3：图3-3 单正弦波与平方波的对比结论：两正弦波叠加之后的周期是原周期的1/2,频度是原频度的2倍。3.2DPCM/ASK系统电路图1） DPCM/ASK系统的仿真电路图将模拟信号进行DPCM编码,将编码信号加入ASK调制解调系统,再进行DPCM解码; 用示波器观察各级信号波形;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率图3-4 DPCM/ASK系统的仿真电路图2） 系统所用模块的参数设置 Sine wave的参数设置为如图3-5所示：振幅为2，频率为2。图3-5 Sine wave的参数设置DPCM ENCODER的参数设置如图图3-6所示：抽样频率为20Hz。图3-6 DPCM ENCODER的参数设置Integer to Bit Converter的参数设置为如图3-7所示：图3-7 Integer to Bit Converter的参数设置Sine wave1模块的参数设置为如图3-8所示：振幅为2，频率为200。图3-8 Sine wave1模块的参数设置Sine wave1模块的参数设置为如图3-9所示：Nunber of inputs为2，Sample time为-1图3-9 Sine wave1模块的参数设置Product1模块的参数设置为如图3-10所示：图3-10 Product1模块的参数设置Analog Filter Design模块的参数设置为如图3-11所示：Filter order为10，角频率为162。图3-11 Analog Filter Design模块的参数设置Analog Filter Design1模块的参数设置为如图3-12所示：Filter order为2，角频率为2。图3-12 Analog Filter Design1模块的参数设置Sampled Quantizer Encode模块的参数设置为如图3-13所示：Filter order为2，角频率为2。图3-13 Sampled Quantizer Encode模块的参数设置Buffer模块的参数设置为如图3-14所示：Output buffer size为4。图3-14 Buffer模块的参数设置DPCM Decoder模块的参数设置为如图3-15所示：Sample time为0.05。图3-15 DPCM Decoder模块的参数设置Bit to Integer Converter模块的参数设置为如图3-16所示：Number of bits per integer为4。图3-16 Bit to Integer Converter模块的参数设置Error Rate Calculation的参数设定为如图3-17所示：接收延迟为1。图3-17 Error Rate Calculation的参数设定Display的参数设置为如图3-18所示：如下图Decimation为1，Sample time为-1。图3-18 Display的参数设置Scope和Scope1的参数设置分别如下图3-19和图3-20所示：Number of axes为4。图3-19 Scope参数设置Number of axes为5。图3-20 Scope1的参数设置系统运行示波器的显示为图3-21和图3-22所示：Scope:图3-21 系统运行示波器的显示Scope 1:图3-22 Scope 1的显示 Display的显示为如图3-23所示：图3-23 误码显示4 结束语通过本次课程设计，我们这要了解随机信号二进制的DPCM编码与解码和ASK调制解调原理，特别是DPCM编码与解码（包括加噪声和不加噪声）和ASK调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB等课程，以达到融会贯通的目的。为进一步学习计算机网络，数据通信，多媒体技术等课程打下坚实的基础。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。经过两个星期的努力，课程设计终于设计了。非常感谢蔡老师一直辛勤知道我们，认真给我们解答疑惑，给我们知道，还要谢谢同学兄弟的热情帮助。在完成设计的过程中，我的收获很大，不仅仅是对我们自己所学的专业知识加深了解，同时还熟练地掌握了MATLAB和WORD的软件的操作，而且还锻炼了自己独立处理问题的能力。总之我获得很多，也启迪了很多！在这两个星期里，我遇到了很多不能按自己所掌握的知识技能来解决的，但是在指导老师和同学的热情帮助下，一一解决了！在这个过程中最大的问题就是不知道怎么设置参数，只能一个一个模块去调，再运行看误码是否变小。比如原来我把低通滤波器的参数filter order设置为20时，无码率为0.3712，偏大，开始我不知道这里的问题，就一个模块一个参数改下运行看结果这么试过去，知道我把它改成10的时候，无码就降到0.115。然后我在怎么改都没什么大的变化了。这个繁琐的过程需要足够的耐心和不时的比较思考，当然还有导师