通信系统课群综合课程设计

武汉理工大学学科基础课群综合训练报告课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题目: 通信系统课群综合训练与设计 初始条件： MATLAB 软件，电脑，通信原理知识 要求完成的主要任务: 1、利用仿真软件（如Matlab或SystemView），或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统2、学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源），计算失真度，并且分析原因。指导教师签名： 2013 年 1 月 1 0日系主任（或责任教师）签名： 2013 年 1 月 10 日目录摘要2Abstract31设计任务42实验原理分析52.1 PCM原理介绍52.1.1 抽样(Sampling)52.1.2 量化（quantizing）53. 基带传输HDB3码124.信道传输码汉明码145.PSK调制解调原理156. AWGN（加性高斯白噪声）187.仿真结果198.心得体会239.参考文献24附录25摘要 通信系统是一个十分复杂的系统，在具体实现上有多种多样的方法，但总的过程却是具有共性的。对于一个模拟信号数字化传输，过程可分为数字化，信源编解码，信道编解码，调制解调，加扰等。本实验利用MATLAB实现了PCM编码，HDB3码，汉明码，psk调制，AWGN及对应的解调过程，完整实现了一个通信系统的全部过程。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。关键字：通信系统，调制，解调，matlab AbstractCommunication 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 divided 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, complete implements a communication system of all process.MATLAB is a high-level technical computing language and interactive environment for algorithm development, data visualization, data analysis, 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，demodulation，MATLAB1设计任务完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源），计算失真度，并且分析原因。信源：自己构造一时间函数，数字化方式:PCM，基带码:HDB3，信道码:汉明码，调制方式:PSK，信道类型:AWGN ；解调，信道解码，基带解码，数模转换的过程与输入端对应。 图1.1 典型的通信系统与上图对应，信息源首先经过PCM数字化在经过HDB3码进行基带编码和汉明码信道得到原信号的二进制码，由于先进行汉明码编码不改变码字的极性二HDB3会改变码字极性所以在后来的设计中先进行汉明码再进行HDB3，对于整个信号只要解码与编码的过程相对应就是一样的；然后再进过PSK调制，由于是有极性的HDB3码，进行PSK调制颇为复杂，接着进入AWGN；再到接受设备经过解调再译码后模数转换得到原始信号。本实验采用的数子通信系统，是利用数字信号来传递信息的通信系统，原理图如图1.2信源译码信道译码数字解码数字调制信道编码信源编码受信者信息源 信道 噪声源 图1.2数字通信系统模型2实验原理分析2.1 PCM原理介绍 模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数字化的脉冲编码调制（PCM，Pulse Coding Modulation）技术。2.1.1 抽样(Sampling) 图2.1 抽样原理图离散时间信号通常是有连续时间信号经周期采样得到的。完成采样功能的器件称为采样器，下图所示为采样器的示意图。图中Xa(t)表示模拟信号，Xa(nt)表示采样信号，T为采样周期，n=0，1，2，。一般可以把采样器视为一个每隔T秒闭合一次的电子开关S。在理想情况下，开关闭合时间满足=0 code(i,1)=1; else code(i,1)=0; endif abs(A(i)=0&abs(A(i)=16&abs(A(i)=32&abs(A(i)=64&abs(A(i)=128&abs(A(i)=256&abs(A(i)=512&abs(A(i)=1024&abs(A(i)=2048 code(i,2)=1;code(i,3)=1;code(i,4)=1;step=7;start=1024; endB=floor(abs(A(i)-start)/step);t=dec2bin(B,4)-48;code(i,5:8)=t(1:4);endcode=reshape(code,1,8*n);%ami编码ami=code;num=0;for k=1:length(ami) if ami(k)=1 num=num+1; if num/2=fix(num/2) ami(k)=-1; else ami(k)=+1; end endend%HDB3编码num=0;hd=ami;sign=0;V=zeros(1,length(ami);B=zeros(1,length(ami);for k=1:length(ami) if ami(k)=0 num=num+1; if num=4; num=0; hd(k)=1*hd(k-4); V(k)=hd(k); if hd(k)=sign hd(k)=-1*hd(k); hd(k-3)=hd(k); B(k-3)=hd(k); V(k)=hd(k); hd(k+1:length(ami)=-1*hd(k+1:length(ami); end sign=hd(k); end else num=0; endend%输出编码结果hd %HDB3译码input=hd;recode=input;sign=0;for k=1:length(hd) if input(k)=0; if sign=hd(k) recode(k-3:k)=0 0 0 0; end sign=input(k); endendrecode=abs(recode);%输出译码结果encode=recode%PCM译码encode=(reshape(encode,8,length(encode)/8);l=size(encode,1);a=0,16,32,64,128,256,512,1024;b=1 1 2 4 8 16 32 64;c=0 1.5:15.5; for i=1:l x=encode(i,1); T=bin2dec(num2str(encode(i,(2:4)+1; Y=bin2dec(num2str(encode(i,(5:8); if Y=0; k(i)=a(T)/2048*1.782; else k(i)=(a(T)+b(T)*c(Y)/2048*1.782; end if x=0 s(i)=-k(i);elses(i)=k(i);end endfigureplot(t1,s)grid on%PSK编码function p=psk(g)cp=;mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/99:2*pi;for n=1:length(g) if g(n)=0 A=zeros(1,100); elseif g(n)=1 A=ones(1,100); elseif g(n)=-1 A=-1.*ones(1,100); end cp=cp A; c=cos(f*t); mod1=mod1 c;endfigure(3)subplot(2,1,1)plot(cp);grid onaxis(0 100*length(g) -2 2);title(二进制信号序列)cm=;mod=;for n=1:length(g) if g(n)=0 B=ones(1,100); c=cos(f*t+pi/2); elseif g(n)=1 B=ones(1,100); c=cos(f*t+pi); elseif g(n)=-1 B=ones(1,100); c=cos(f*t) end cm=cm B; mod=mod c;endp=cm.*mod;subplot(2,1,2)plot(p)grid onaxis(0 2000 -2 2)title(psk调制信号)figure(4)subplot(2,1,1)plot(abs(fft(cp)axis(0 100*length(g) 0 400);title(原信号频谱)subplot(2,1,1)plot(abs(fft(p)axis(0 100*length(g) 0 400);title(调制序列频谱)%PSK解调function jt1=depsk(psk1,g)mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/99:2*pi;c=cos(f*t);for n=1:length(g)mod1=mod1 c;endjiet=2*mod1.*psk1;figure(6)plot(jiet);grid ontitle(再次乘以载波后信号波形)fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;%低通滤波器ws=fs/(fn/2);wp=fp/(fn/2);n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);b,a=butter(n,wn);jt=filter(b,a,jiet);figure(7);subplot(2,1,1)plot(jt)grid onaxis(0 100*length(g) -2 2);title(经过低通滤波器的信号波形) for m=1:100*lengt