通信原理课程设计报告---模拟（数字）通信系统Matlab仿真平台的设计和实现

1、通信原理I课程设计任务书题目模拟（数字）通信系统Matlab仿真平台的设计和实现主要内容1、完成系统方案的设计；2、完成仿真程序的设计与调试；3、分析仿真结果，得出合理结论。设计要求1、 仿真输入的模拟信号，给出信号波形和功率谱密度；2、 实现题目要求的模拟信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；3、 实现题目要求的模拟信号的数字化；4、 实现题目要求的数字基带码型变换和反变换，画出变换后数字基带信号的波形；5、 实现题目要求的数字信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；6、 在不同的条件下（基带码型、调制方式，输入信

2、噪比），对系统信噪比（模拟）和误码性能（数字）进行分析，画出系统误码率仿真曲线；7、 实现系统仿真平台正常运行；8、 按要求完成设计报告。主要仪器设备1、计算机1台，Matlab 仿真软件一套。主要参考文献1 通信原理，周炯槃等，2005年11月 北京邮电大学出版社2 现代通信原理，曹志刚等，清华大学出版社，1992年3 通信原理，樊昌信等，国防工业出版社，2006第6版4 Digital and Analog Communication SystemsLeon W.Couch，清华大学出版社影印版，1999第5版5 Digital Modulation and CodingStephen G

3、. Wilson，电子工业出版社影印版，1998年课程设计进度安排（起止时间、工作内容）17目录一、课程设计主要内容4二、课程设计实验要求4三、课程设计原理4四、课程设计思路及过程5五、课程设计实验结果15六、课程设计分析及心得18七、通信原理I课程设计环节参考资料 18一 课程设计主要内容1、完成系统方案的设计；2、完成仿真程序的设计与调试；3、分析仿真结果，得出合理结论。二 课程设计实验要求1. 仿真输入的模拟信号，给出信号波形和功率谱密度；2. 实现题目要求的模拟信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；3. 实现题目要求的模拟信号的数字化；4. 实现

4、题目要求的数字基带码型变换和反变换，画出变换后数字基带信号的波形；5. 实现题目要求的数字信号的调制与解调，画出调制后的信号波形和功率谱密度，以及解调后的输出信号波形；6. 在不同的条件下（基带码型、调制方式，输入信噪比），对系统信噪比（模拟）和误码性能（数字）进行分析，画出系统误码率仿真曲线；7. 实现系统仿真平台正常运行；按要求完成设计报告。三 课程设计原理数字频带通信系统（5号题目）：输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。数字化：将模拟信号进行数字化，得到数字信号，可以选择PCM编码。调制：可以选择简单的二进制数字调制方式，例如振幅键控（2ASK）、相移监控（2PSK）、频移

5、键控（2FSK），差分相移键控（DPSK）等。要求每个题目至少选择两种调制方式。有能力的同学也可以选择其它高效的调制方式，例如多进制数字振幅键控等，给出调制后信号的时域波形。信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。解调：相应的2ASK、2PSK、2FSK，DPSK解调，仿真获得解调输出波形。PCM解码：给出解码后的模拟信号的时域波形，并与输入信号进行比较。系统性能分析：比较在不同调制方式下，该数字频带传输系统的性能指标，即该系统的输出误码率随输入信噪比的变化曲线。四 课程设计思路及过程1. 课程设计思路：在了解了课程设计的原理之后，并用MATLEB软件实现仿真，从而产生波形。使用MATLE

6、B语言编程，首先，输入一个模拟信号。第二步，用3个判别语句来实现PCM编码的构成。第三步，实现FSK/ASK的调制。第四步，加高斯干扰，近似认为是信道干扰。第5步，FSK/ASK的解调。第6步，依然通过3个判别语句成完PCM解码。第7步，形成输出信号。2. 课程设计过程：FSK调制方法的源代码：close allclear all;clc;%生成模拟信号fudu=5; %模拟信号的振幅fs=2800; %抽样频率f=100;%模拟信号的频率HzN=64; %抽样个数t=(0:N-1)/fs;%采样时间smoni=fudu*sin(2*pi*f*t);%生成了模拟信号figure(1);%将第1

7、个窗口分成2行2列,取第1个位置subplot(2,1,1); plot(t,moni);grid on;axis(0 1/f*2 -fudu fudu); %输出2个周期的信号title('输入模拟信号');for i=1:64;%设计输入范围是-66V,对模拟信号抽取64个样本%循环对每个样本进行归一化并计算出量化单位x%设量化器最大分层电平是2048个量化单位.x(i)=moni(i)/6*2048;end%pcm编码部分-对每个样本进行编码for i=1:64if x(i)>0 out(1)=1;%抽样值大于0，极性码为1else out(1)=0;%抽样值小于0

8、，极性码为0end%确定段落码if abs(x(i)>=0 & abs(x(i)<32 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=0;step=1;st=0;%x的绝对值在0到32之间，则落在第一段内，段落码为001，段落起始电平st为16，量化间隔step为1elseif 32<=abs(x(i) & abs(x(i)<64 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=1;step=2;st=32;%x的绝对值在32到64之间，则落在第二段内，段落码为010，段落起始电平st为32，量化间隔step为2elseif 64<=abs(

9、x(i) & abs(x(i)<128 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=0;step=4;st=64;%x的绝对值在64到128之间，则落在第三段内，段落码为011，段落起始电平st为64，量化间隔step为4elseif 128<=abs(x(i) & abs(x(i)<256 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=1;step=8;st=128;%x的绝对值在128到256之间，则落在第四段内，段落码为100，段落起始电平st为128，量化间隔step为8elseif 256<=abs(x(i) & abs(x(

10、i)<512 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=0;step=16;st=256;%x的绝对值在256到512之间，则落在第五段内，段落码为101，段落起始电平st为256，量化间隔step为16elseif 512<=abs(x(i) & abs(x(i)<1024 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=1;step=32;st=512;%x的绝对值在512到1024之间，则落在第六段内，段落码为110，段落起始电平st为512，量化间隔step为32elseif 1024<=abs(x(i) & abs(x(i)<2

11、048 out(2)=1;out(3)=1;out(4)=0;step=64;st=1024;%x的绝对值在1024到2048之间，则落在第七段内，段落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64else out(2)=1;out(3)=1;out(4)=1;step=64;st=1024;%x的绝对值超出了2048，则段落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64end%确定段内码if (abs(x(i)>=2048) out(2:8)= 1 1 1 1 1 1 1;%x的绝对值超出了2048，段落码和段内码均为1111111else tmp=fl

12、oor(abs(x(i)-st)/step);%确定x落在某段的第tmp级内 t=dec2bin(tmp,4)-48;%将tmp转化为四位二进制码 out(5:8)=t(1:4);%段内码为tenda(i*8-7:i*8)=out(1:8);endmax=512;%2FSK调制部分fs=2000; %采样频率dt=1/fs;f1=20;f2=120; %两个信号的频率g1=a;g2=a; %信号反转，和g1反向g11=(ones(1,200)'*g1; %抽样 -首先生成1行200列的全1矩阵,然后竖过来.然后与g1进行矩阵乘法g1a=g11(:)' %将无数行,无数列的一个矩

13、阵g11,转置成为1行N列g21=(ones(1,200)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:51.2-dt;t1=length(t);subplot(2,1,2);plot(t,g1a);title('PCM编码后的信号(局部)')ylabel('幅度')grid on;axis(49.8 50.3 -0.2 1.2);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,fsk);

14、title('FSK信号(局部)')ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1.2 1.2);sn=awgn(fsk,10); %通过高斯信道figure(2)subplot(2,1,2);plot(t,sn); %噪声波形title('通过高斯以后的FSK信号(局部)')ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);%FSK解调 b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800); %设置带通参数H1=filter(b1,1,sn)

15、;H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号figure(3)subplot(2,1,1);plot(t,H1);title('经过带通滤波器f1后的波形(局部)')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')xlabel('t')subplot(2,1,2);plot(t,H2);title('经过带通滤波器f2后的波形(局部)')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;sw2

16、=H2.*H2; %经过相乘器figure(4)subplot(211);plot(t,sw1);title('经过相乘器h1后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);title('经过相乘器h2后的波形')ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);xlabel('t')bn=fir1(101,15/800); %经过低通滤波器figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=fi

17、lter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('经过低通滤波器sw1后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,st2);title('经过低通滤波器sw2后的波形')ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);xlabel('t')%判决for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=1; else st(i)=0; end

18、endfigure(6)subplot(211);plot(t,st);axis(0 10 -1.5 1.5);title('经过抽样判决器后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);grid on;ylabel('幅度')%对接收到的信号进行反PCM编码%抽取其中的PCM编码序列for i=1:512pcm(i)=st(i*200);end%循环将PCM编码变成量化电平数for i=1:64; %初始化计算参数 dlm=0; dp=0; %将2-4位段落码换算成起始电平 if pcm(i*8-6)=1; dlm=dlm+4; end if pcm

19、(i*8-5)=1; dlm=dlm+2; end if pcm(i*8-4)=1; dlm=dlm+1; end %得到由段落码换算来的起始电平 dp=2(dlm+4) %先加上最小量化电平的一半 dp=dp+2(dlm)/2; %将5-8位段内码结合段落码一起转换成电平数 %第5位 if pcm(i*8-3)=1; dp=dp+2(dlm+3); end %第6位 if pcm(i*8-2)=1; dp=dp+2(dlm+2); end %第7位 if pcm(i*8-1)=1; dp=dp+2(dlm+1); end %第8位 if pcm(i*8)=1; dp=dp+2(dlm); e

20、nd %最后判断第1位码,决定正负 if pcm(i*8-7)=0; dp=-dp; end jiedp(i)=dp; end%将量化电平数变成电压for i=1:64; dianya(i)=jiedp(i)/2048*6; endN=64;fs=2800; %抽样频率t=(0:N-1)/fs;%采样时间sf=100;%模拟信号的频率Hzfigure(6);subplot(2,1,2);plot(t,dianya);grid onaxis(0 1/f*2 -5 5);title('PCM解码后的模拟信号')ASK调制方法的源代码：close allclear all;clc;%

21、生成模拟信号fudu=5; %模拟信号的振幅fs=2800; %抽样频率f=100;%模拟信号的频率HzN=64; %抽样个数t=(0:N-1)/fs;%采样时间smoni=fudu*sin(2*pi*f*t);%生成了模拟信号figure(1);%将第1个窗口分成2行2列,取第1个位置subplot(2,1,1); plot(t,moni);grid on;axis(0 1/f*2 -fudu fudu); %输出2个周期的信号title('输入模拟信号');for i=1:64;%设计输入范围是-66V,对模拟信号抽取64个样本%循环对每个样本进行归一化并计算出量化单位x%

22、设量化器最大分层电平是2048个量化单位.x(i)=moni(i)/6*2048;end%pcm编码部分-对每个样本进行编码for i=1:64;if x(i)>0 out(1)=1;%抽样值大于0，极性码为1else out(1)=0;%抽样值小于0，极性码为0end%确定段落码if abs(x(i)>=0 & abs(x(i)<32 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=0;step=1;st=0;%x的绝对值在0到32之间，则落在第一段内，段落码为001，段落起始电平st为16，量化间隔step为1elseif 32<=abs(x(i) &am

23、p; abs(x(i)<64 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=1;step=2;st=32;%x的绝对值在32到64之间，则落在第二段内，段落码为010，段落起始电平st为32，量化间隔step为2elseif 64<=abs(x(i) & abs(x(i)<128 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=0;step=4;st=64;%x的绝对值在64到128之间，则落在第三段内，段落码为011，段落起始电平st为64，量化间隔step为4elseif 128<=abs(x(i) & abs(x(i)<256 out(

24、2)=0;out(3)=1;out(4)=1;step=8;st=128;%x的绝对值在128到256之间，则落在第四段内，段落码为100，段落起始电平st为128，量化间隔step为8elseif 256<=abs(x(i) & abs(x(i)<512 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=0;step=16;st=256;%x的绝对值在256到512之间，则落在第五段内，段落码为101，段落起始电平st为256，量化间隔step为16elseif 512<=abs(x(i) & abs(x(i)<1024 out(2)=1;out(3)

25、=0;out(4)=1;step=32;st=512;%x的绝对值在512到1024之间，则落在第六段内，段落码为110，段落起始电平st为512，量化间隔step为32elseif 1024<=abs(x(i) & abs(x(i)<2048 out(2)=1;out(3)=1;out(4)=0;step=64;st=1024;%x的绝对值在1024到2048之间，则落在第七段内，段落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64else out(2)=1;out(3)=1;out(4)=1;step=64;st=1024;%x的绝对值超出了2048，则段

26、落码为111，段落起始电平st为1024，量化间隔step为64end%确定段内码if (abs(x(i)>=2048) out(2:8)= 1 1 1 1 1 1 1;%x的绝对值超出了2048，段落码和段内码均为1111111else tmp=floor(abs(x(i)-st)/step);%确定x落在某段的第tmp级内 t=dec2bin(tmp,4)-48;%将tmp转化为四位二进制码 out(5:8)=t(1:4);%段内码为tenda(i*8-7:i*8)=out(1:8);endmax=512;%2FSK调制部分fs=2000; %采样频率dt=1/fs;f1=20;f2

27、=120; %两个信号的频率g1=a;g2=a; %信号反转，和g1反向g11=(ones(1,200)'*g1; %抽样 -首先生成1行2000列的全1矩阵,然后竖过来.然后与g1进行矩阵乘法g1a=g11(:)' %将无数行,无数列的一个矩阵g11,转置成为1行N列g21=(ones(1,200)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:51.2-dt;t1=length(t);subplot(2,1,2);plot(t,g1a);title('PCM编码后的信号(局部)')ylabel('幅度')grid on;axis

28、(49.8 50.3 -0.2 1.2);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,fsk);title('FSK信号(局部)')ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1.2 1.2);sn=awgn(fsk,10); %通过高斯信道figure(2)subplot(2,1,2);plot(t,sn); %噪声波形title('通过高斯以后的FSK信号(局部)')y

29、label('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);%FSK解调 b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800); %设置带通参数H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号figure(3)subplot(2,1,1);plot(t,H1);title('经过带通滤波器f1后的波形(局部)')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')xlabel('t')subplo

30、t(2,1,2);plot(t,H2);title('经过带通滤波器f2后的波形(局部)')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;sw2=H2.*H2; %经过相乘器figure(4)subplot(211);plot(t,sw1);title('经过相乘器h1后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);title('经过相乘器h2后的波形

31、9;)ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);xlabel('t')bn=fir1(101,15/800); %经过低通滤波器figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('经过低通滤波器sw1后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,st2);title('经过低通滤波器sw2后的波形')

32、ylabel('幅度')axis(49.8 50.3 -1 1.2);xlabel('t')%判决for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=1; else st(i)=0; endendfigure(6)subplot(211);plot(t,st);axis(0 10 -1.5 1.5);title('经过抽样判决器后的波形')axis(49.8 50.3 -1 1.2);grid on;ylabel('幅度')%对接收到的信号进行反PCM编码%抽取其中的PCM编码序列for i=

33、1:512pcm(i)=st(i*200);end%循环将PCM编码变成量化电平数for i=1:64; %初始化计算参数 dlm=0; dp=0; %将2-4位段落码换算成起始电平 if pcm(i*8-6)=1; dlm=dlm+4; end if pcm(i*8-5)=1; dlm=dlm+2; end if pcm(i*8-4)=1; dlm=dlm+1; end %得到由段落码换算来的起始电平 dp=2(dlm+4); %先加上最小量化电平的一半 dp=dp+2(dlm)/2; %将5-8位段内码结合段落码一起转换成电平数 %第5位 if pcm(i*8-3)=1; dp=dp+2(dlm+3); end %第6位 if pcm(i*8-2)=1; dp=dp+2(dlm+2); end %第7位 if pcm(i*8-1)=1; d