通信原理课程设计 mat

1、长 沙 学 院课程设计说明书题目 二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究。系(部) 电子与通信工程系专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期 长沙 学 院课程设计指导书系（部） 电子与通信工程系 专 业 通信工程专业 2009年 6 月 3日课程名称：通信原理课程设计课程编号：主 笔 人：主 审 人：一、课程设计的目的 通过本课程设计，提高学生所学通信原理、电子技术、计算机等方面知识的综合运用能力，巩固所学知识，同时培养学生初步的创新能力、二次开发能力以及科研能力。本课程设计重点是使学生掌握运用MATLAB软件进行通信仿真的方法，并且加深通信原理中数字调制、扩频通信技术的理解和运用。

2、二、课程设计的题目1.二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究。三、设计内容（主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等）1.二进制数字调制技术原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。 2.扩频通信系统 扩频是指将信号的频谱扩展至占用很宽的频带。扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱通过某种调

3、制扩展到远大于原基带信号带宽的系统。扩频技术分为三类：（1）直接序列扩频，通常采用一段伪随机序列表示一个信息码元，对载波进行调制。（2）跳频扩频，它使发射机的载频在一个信息码元的时间内，按照预定的规律，离散地快速跳变。（3）线性调制，载频在一个信息码元时间内在一个宽的频段中线性地变化。 3.二进制数字调制技术及扩频通信系统的仿真实现 MATLAB是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速的完成数值分析、数字信号处理、仿真建模、和优化等功能。本课程设计需要运用MATLAB编程实现2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK调制解调过程，并且输出其调制后的波形，画出频谱

4、、功率谱密度图，比较各种调制的误码率情况。运用SIMULINK仿真工具搭建直接扩频通信系统。系统中应包括信元产生模块，伪随机码产生，进行直接序列扩频，使用BPSK调制方法调制后，分别运用高斯信道和瑞利衰落信道传输，再在接收端进行解调解码，并用示波器观察其输出波形以及频谱，比较扩频前后的频谱特性。4.卷积编译码器的仿真实现以MATLAB为仿真工具仿真实现（2，1，3）卷积编/译码器，具体要求有：、用M文件编写仿真程序；、编写完整的（2，1，3）卷积编/译码器程序；、不能直接使用encode，decode这样的编译码函数；、译码程序采用维特比译码算法（软判决、硬判决均可）；、验证（2，1，3）卷积

5、编/译码器的纠错性能。（不硬性要求），考虑在如下简单通信仿真模型里验证其中，信源为随机输入的10 000个二进制码元，信道为简单的加性高斯白噪声信道，调制方式为BPSK调制，译码方式采用Viterbi硬判决译码。 5.伪随机序列的仿真实现 利用MATLAB作为仿真工具完成综合设计任务。要求对常用的伪随机码m序列、Gold码的产生和性能进行仿真设计与分析，具体要求有： 、应用MATLAB中的Simulink工具对m序列、Gold码序列以及M序列的产生进行仿真设计；、要求m序列、Gold码序列有两种阶数的仿真，移位寄存器在6阶以上；M序列编写一种（4阶或6阶）；、Simulink工具产生Gold码

6、序列采用串联、并联两种方式。四、设计步骤 1.根据题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。 2.学习MATLAB软件，掌握MATLAB各种函数以及SIMULINK仿真软件的使用。 3.根据数字带通调制原理，运用MATLAB进行编程，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。 4.利用SIMULINK通信仿真工具箱，搭建直接序列扩频通信系统，记录仿真原理图以及示波器输出波形，并观察频谱扩展情况。 5.形成设计报告。五、设计要点 1.进行数字调制仿真过程中体现调制算法过程，在最后进行仿真结果分析时，将各种调制方式的误码率情况放在一张图中进行比较。 2.运用SIMULINK进行扩频通信系统

7、搭建时，要注意各个模块的参数设置，以及改变参数后对系统的影响，观察频谱的变化情况。六、设计进度安排第十六周：查找资料，熟悉软件使用，进行扩频通信系统搭建。第十七周：2ASK,2FSK,2PSK程序编译，写出设计报告，制作PPT答辩。七、考核标准 1.课程考核成绩构成对于学生课程设计的考核的标准，将根据其设计方案、课程设计过程中的学习态度，设计结果的有效性、完整性，答辩及设计报告的质量等进行综合评定。课程设计方案课程设计态度设计结果答辩及设计报告质量2020%20%40%八、注意事项（1）步骤：预习、仿真、调试、测试、总结。（2）验收时上交设计总结报告。设计总结报告要求同时上交纸质文档（A4）和

8、电子文档（word）。（3）通过本课程设计，应重点掌握一般仿真设计方法、指标计算和调试测试方法。（4）要保持整洁和安静，不要大声喧哗，不要随地吐痰,不要乱丢纸屑、杂物。（5）爱护仪器设备及公物，凡违反操作规程不听从教师指导而损坏仪器及公物，按规定赔偿。长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业班级1设计题目指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；目录一、设计目的：8二、课程设计的主要原理及任务：9三、设计要点及思路分析

9、：10四、设计步骤：10五、扩频通信系统simulink仿真10六、二进制数字调制技术的matlab仿真13七、实验总结19参考文献20二进制数字调制技术以及扩频通信系统的仿真研究一、设计目的：通过本课程设计，提高学生所学通信原理、电子技术、计算机等方面知识的综合运用能力，巩固所学知识，同时培养学生初步的创新能力、二次开发能力以及科研能力。本课程设计重点是使学生掌握运用MATLAB软件进行通信仿真的方法，并且加深通信原理中数字调制、扩频通信技术的理解和运用。二、课程设计的主要原理及任务：2.1二进制数字调制技术原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而

10、不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，一时信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。 2.2扩频通信系统扩频是指将信号的频谱扩展至占用很宽的频带。扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱通过某种调制扩展到远大于原基带信号带宽的系统。由直扩序列扩频系统原理图可以看出，在发射端，信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样得到已扩频调制的射频

11、信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列的频带，然后进行解调，恢复出所传输的信息。扩频技术分为三类：（1）直接序列扩频，通常采用一段伪随机序列表示一个信息码元，对载波进行调制。（2）跳频扩频，它使发射机的载频在一个信息码元的时间内，按照预定的规律，离散地快速跳变。（3）线性调制，载频在一个信息码元时间内在一个宽的频段中线性地变化。2.3二进制数字调制技术及扩频通信系统的仿真实现 MATLAB是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速的完成数值分析、数字信号处理、仿真建模、和优

12、化等功能。本课程设计需要运用MATLAB编程实现2ASK,2FSK,2PSK调制解调过程，并且输出其调制后的波形，画出频谱、功率谱密度图,比较各种调制的误码率情况。 运用SIMULINK仿真工具搭建直接扩频通信系统。系统中应包括信元产生模块，伪随机码产生，进行直接序列扩频，使用BPSK调制方法调制后,分别运用高斯信道和瑞利衰落信道传输，再在接收端进行解调解码，并用示波器观察其输出波形以及频谱，比较扩频前后的频谱特性。三、设计要点及思路分析： 首先在理解了二进制数字调制技术原理及扩频通信原理的基础上将理论付诸与实践的关键就是对MATLAB的熟练掌握，如： (1) MATLAB控制流程序：for循

13、环语句； (2) 掌握MATLAB各种函数库的使用； (3) 掌握SIMULINK进行扩频通信系统搭建； 4) 学会利用MATLAB的help功能；四、设计步骤：4.1、扩频通信系统（1）、分析扩频通信系统技术原理，画出流程图。 （2）、利用Simulink绘出扩频通信系统技术原理图。 （3）、在Simulink界面中调试运行。 （4）、观察并记录扩频前和扩频后波形图，并分析二进制序列波形特征。 （5）、改变参数，观察波形变化，知道参数的物理意义。学会调整波形。4.2、二进制数字调制技术（1）、分析二进制数字调制技术技术原理，画出流程图。 （2）、利用Matlab语言编写二进制数字调制解调程序

14、。 （3）、在Matlab界面中调试。 （4）、观察并记录二进制序列，载波，FSK,PSK,ASK及加入噪声后，解调后序列，误码率与信噪比的关系等波形图。学会计算误码率，信噪比。知道调节哪些参数影响误码率，信噪比。五、扩频通信系统simulink仿真5.1扩展频谱系统解扩频解调信道译码信源译码原信源扩频调制载波调制信道编码信源编码信道解调出原信号 扩展频谱系统框图5.2扩频通信系统simulink仿真扩频通信系统simulink仿真图5.3二进制解调示波器图二进制原图和解调后的二进制图形5.4频谱图二进制原频谱图和扩展后的频谱图六、二进制数字调制技术的matlab仿真6.1 ASK程序clcc

15、learx1=round(rand(1,100);T=100;t=0:0.01:9.99;for i=1:10 if x1(i)=1 for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=1; end else for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=0; end end endsubplot(4,2,1);plot(t,A,r);title(二进制序列);y=cos(5*pi*t);subplot(4,2,2);plot(t,y); title(载波);s=A.*y;subplot(4,2,3);plot(t,s);title(ASK信号);nosie=rand(1,1000)

16、;s=s+nosie;subplot(4,2,4);plot(t,s);title(加入噪声);z3=abs(fft(s,512);subplot(4,2,8);plot(z3);axis(0, 50, 0, 300);title(频谱);grid on z=s.*y;subplot(4,2,5);plot(t,z);title(相乘后信号);n,Wn = buttord(0.01,0.1,0.5,40); %临界频率采用角频率表示b,a=butter(n,Wn);y1=filter(b,a,z);subplot(4,2,6);plot(t,y1); title(滤波后信号);for i=0:

17、9 if y1(i*100+50)0.2 for j=1:100 out(100*i+j)=1; end else for j=1:100 out(100*i+j)=0; end endendsubplot(4,2,7);plot(t,out);title(抽样判决); 6.2 ASK波形6.3 FSK程序clcclearx1=round(rand(1,100);T=100;t=0:0.01:9.99;for i=1:10 if x1(i)=1 for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=1; end else for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=0; end en

18、dendsubplot(5,2,1);plot(t,A,r);title(二进制序列);y1=cos(3*pi*t);y2=cos(10*pi*t);subplot(5,2,2);plot(t,y1); title(载波1);s=A.*y1;subplot(5,2,3);plot(t,y2); title(载波2);s=s+not(A).*y2;subplot(5,2,4);plot(t,s);title(FSK信号);nosie=rand(1,1000);s=s+nosie;subplot(5,2,5);plot(t,s);title(加入噪声);z=s.*y1;z3=abs(fft(s,5

19、12);subplot(5,2,6);plot(z3);axis(0, 100, 0, 300);title(频谱);grid on subplot(5,2,7);plot(t,z);title(相乘后信号);n,Wn = buttord(0.01,0.1,0.5,40); %临界频率采用角频率表示b,a=butter(n,Wn);y1=filter(b,a,z);subplot(5,2,8);plot(t,y1); title(滤波后信号);for i=0:9 if y1(i*100+50)0.2 for j=1:100 out(100*i+j)=1; end else for j=1:10

20、0 out(100*i+j)=0; end endendsubplot(5,2,9);plot(t,out);title(抽样判决);6.4 FSK波形 6.5 PSK程序clcclearx1=round(rand(1,100);T=100;t=0:0.01:9.99;for i=1:10 if x1(i)=1 for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=1; end else for g=1:100 A(100*(i-1)+g)=0; end endendsubplot(4,2,1);plot(t,A,r);title(二进制序列);y=cos(5*pi*t);subplot(4,

21、2,2);plot(t,y); title(载波);s=-A.*y;s=s+not(A).*y;subplot(4,2,3);plot(t,s);title(PSK信号);nosie=rand(1,1000);s=s+nosie;subplot(4,2,4);plot(t,s);title(加入噪声);z=s.*y;z3=abs(fft(s,512);subplot(4,2,8);plot(z3);axis(0, 500,-1, 300);title(频谱);grid on subplot(4,2,5);plot(t,z);title(相乘后信号);n,Wn = buttord(0.01,0.1,0.5,40); %临界频率采用角频率表示b,a=butter(n,Wn);y1=filter(b,a,z);subplot(4,2,6);plot(t,y1); title(滤波后信号);for i=0:9 if y1(i*100+50)0.2 for j=1:100 out(100*i+j)=0; end else for j=1:100 out(100*i+j)=1; end endendsubplot(4,