通信系统课群综合训练与设计-谭彩霞

1、课程设计任务书学生姓名： 谭彩霞 专业班级： 通信1002班 指导教师： 艾青松 工作单位： 信息工程学院 题 目: 通信系统课群综合训练与设计初始条件：MATLAB软件平台设计目的：通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。设计任务与要求:1、掌握通信技术的基本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。2、利用

2、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。3、写好课程设计任务书。时间安排：序号设 计 内 容所用时间1根据设计任务，分析电路原理，确定实验方案2天2根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析7天3撰写课程设计报告1天合 计2周指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc377125301 摘要 PAGEREF _Toc377125301 h I HYPERLINK l _Toc377125302 Abstract PAGEREF _Toc3771

3、25302 h II HYPERLINK l _Toc377125303 1 序 PAGEREF _Toc377125303 h 1 HYPERLINK l _Toc377125304 1.1 通信系统简介 PAGEREF _Toc377125304 h 1 HYPERLINK l _Toc377125305 1.2 MATLAB简介 PAGEREF _Toc377125305 h 1 HYPERLINK l _Toc377125306 1.3 设计与要求 PAGEREF _Toc377125306 h 2 HYPERLINK l _Toc377125307 2 系统的功能设计 PAGEREF

4、 _Toc377125307 h 3 HYPERLINK l _Toc377125308 2.1 增量调制 PAGEREF _Toc377125308 h 3 HYPERLINK l _Toc377125309 2.2 Manchester码编解码 PAGEREF _Toc377125309 h 4 HYPERLINK l _Toc377125310 2.2.1 Manchester码编码原理 PAGEREF _Toc377125310 h 4 HYPERLINK l _Toc377125311 曼切斯特解码原理 PAGEREF _Toc377125311 h 4 HYPERLINK l _T

5、oc377125312 2.3 循环码编解码 PAGEREF _Toc377125312 h 5 HYPERLINK l _Toc377125313 2.3.1 循环码的编码方法 PAGEREF _Toc377125313 h 6 HYPERLINK l _Toc377125314 2.3.2 循环码的解码方法 PAGEREF _Toc377125314 h 6 HYPERLINK l _Toc377125315 2.4 FSK调制与解调 PAGEREF _Toc377125315 h 8 HYPERLINK l _Toc377125316 2.4.1 2FSK调制的基本原理 PAGEREF

6、_Toc377125316 h 8 HYPERLINK l _Toc377125317 2.4.2 2FSK的解调原理 PAGEREF _Toc377125317 h 9 HYPERLINK l _Toc377125318 2.5 衰落信道 PAGEREF _Toc377125318 h 11 HYPERLINK l _Toc377125319 3 MATLAB仿真及结果分析 PAGEREF _Toc377125319 h 13 HYPERLINK l _Toc377125320 3.1 实现方案 PAGEREF _Toc377125320 h 13 HYPERLINK l _Toc37712

7、5321 3.2 编码与调试 PAGEREF _Toc377125321 h 14 HYPERLINK l _Toc377125322 3.3 仿真结果及分析 PAGEREF _Toc377125322 h 14 HYPERLINK l _Toc377125323 4 总结与体会 PAGEREF _Toc377125323 h 19 HYPERLINK l _Toc377125324 参考文献 PAGEREF _Toc377125324 h 20 HYPERLINK l _Toc377125325 附录 PAGEREF _Toc377125325 h 21 HYPERLINK l _Toc37

8、7125326 本科生课程设计成绩评定表 PAGEREF _Toc377125326 h 28摘要数字通信系统，即在信道中传输数字信号的通信方式，它包括直接将基带数字信号送往信道传输的数字基带传输，和经载波调制后再送往信道传输的数字载波传输。在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号，并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。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

9、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。本次课程设计主要研究了数字信号传输的基本概念及传输过程，利用Matlab设计完成一个典型的通信系统。通过以往对通信原理的学习与研究，设计一个信源数字化方式为增量调制，基带码为Manchester码，信道码为循环码，调制方式为FSK，信道类型为衰落信道的数字通信系统，并利用MATLAB的仿真工具实现该数字基带传输系统的仿真过程，最后对系统进行分析。关键字：增量调

10、制、Manchester码、循环码、FSK、衰落信道AbstractDigital communication system,which transports digital signal on its channel，includes the digital baseband transmission and the digital carrier transmissioin . The former sends the baseband singnal directly to the channel while the later sends it after the carrier mo

11、dulation .In a digital communication system, you need to map the input sequences to digital signal before sending it to the channel transmission . After signal mapping, the digital sequence become suitable for digital modulation signal. You can restore the original signal after demulation in the rec

12、eiving end .MATLAB is released by the American mathworks company which is mainly facing of scientific calculation, visualization and interactive program design of the high-tech computing environment. It combines numerical analysis, matrix calculation, scientific data visualization and nonlinear dyna

13、mic system of modeling and simulation, and many other strong function integration in an easy used Windows environment. And it provides a comprehensive solution for scientific research, engineering design and effective numerical calculation and many fields of science . Getting rid of the traditional

14、non-interactive programming language (such as C, Fortran) edit mode,it is on behalf of the current international scientific computing software advanced level.On this course design ,I mainly discuss the basic concepts of transmission process of the digital signal transmission ,and design a typical co

15、mmunication system with MATLAB. Through the past study and research of the principle of the communication, I try to design a system, with Delta Modulation as the digitizatioin way of the source, Manchester code as baseband code , circulate code as channel code, FSK as modulation way, fading channel

16、as channel type, and use the MATLAB simulation tools to implement system simulation process. At last ,I will analysis the system outcome .Key words: Delta Modulation, Manchester code, circulate code, FSK, fading channel1 序1.1 通信系统简介通信就是信息传输或消息传输，是从一地向另一地传递和交换信息。实现信息传递所需的一切设备和传输媒质的总和称为通信系统。通常，通信系统中传输

17、的消息可以分为两类：一类称作连续消息（模拟消息），另一类称作离散消息（数字消息）。连续消息是指消息状态是连续的，如连续变化的语音、图像等。而离散消息的状态是离散取值的，如文字、符号、数据等。与此对应，通信系统也分为两类：模拟通信系统和数字通信系统。数字通信系统的基本特征是：它传送的信号是“离散”的或数字的。与模拟通信系统相比数字通信的主要特点是：（1）抗干扰能力强。（2）差错可控。（3）易于与各种数字终端接口，用现代计算机技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。因为自然界的许多信息都是模拟信号，例如话音、图像等，为了能用数字通信系统来传送模拟信号，必须对模拟信号进行数字化，即模数

18、转换和数模转换。所谓模数转换就是将模拟信号转换成数字信号，其核心包括：（1）对模拟信号在时域上进行抽样操作，完成时间上的离散化；（2）对模拟信号的抽样值进行量化，完成幅度上的离散化，使幅度变成有限钟取值。数模转换是模数转换的逆过程，它对接收到的数字信号进行译码和低通滤波等处理，恢复原模拟信号。1.2 MATLAB简介MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve Moler博士，他也是生产经营MATLAB产品的美国Mathworks公司的创始人之一。MATLAB是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值

19、计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而使其被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作中。MATLAB与其它计算机高级语言如C，C+等相比，MATLAB语言编程要简洁得多，编程语句更加接近数学描述，可读性好，其强大的图形功能和可视化数据处理能力也是其它高级语言望尘莫及的。对于具有任何一门高级语言基础的学生来说，学习MATLAB十分容易。当在实际电子通信系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时，仿真技术就成为必然的选择。1.3 设计与要求利用仿真软件（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（如图1所示）。

20、图1 典型的通信系统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。系统信源数字化方式为增量调制，基带码为Manchester码，信道码为循环码，调制方式为FSK，信道类型为衰落信道的数字通信系统，并利用MATLAB的仿真工具实现该数字基带传输系统的仿真过程，最后对系统进行分析。2 系统的功能设计2.1 增量调制增量调制（Delta Modulatioin，DM）可以看成是一种最简单的DPCM。当DPCM系统中量化器的量化电平数为2时，此DPCM系统就成为增量调制系统。图2即为其原理方框图。图中预测误差en= xn - xn-1

21、被量化成两个电平和。值称为量化台阶。量化器输出信号只取或。因此，可以用一个二进制符号来表示，例如，用“1”表示，用“0”表示。这个二进制符号表示抽样幅度的增量特性，即采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。输出的“1”，“0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的绝对值。图中编码器输入模拟信号为xn ，它与预测信号xn-1值相减，得到预测误差en。预测误差en被周期为的抽样冲激序列抽样。若抽样值为负值，则判决输出电压（用“1”代表），若抽样值为正值，则判决输出电压（用“0”代表）。这样就得

22、到二进制输出数字信号。收端译码器每收到一个“1”码元，则其输出升高，每收到一个“0”码元，其输出则下降一个量化阶。译码器的输出波形通过低通滤波器平滑后，就得到十分接近编码器原输入的模拟信号。解码编码二电平量化输入样值 en en=sgn(en) 传输 sgn(en) xn=xn-1+sgn(en) xn + - + +单位延迟 预测输出 + n-1 单位延迟 + 预测输出 解码样值输出 xn-1 预测输入xn=xn-1+sgn(en) 图2 增量调制原理框图2.2 Manchester码编解码2 Manchester码编码原理Manchester（曼切斯特码）又称双向码，也叫做相位编码(PE)

23、，是一个同步时钟编码技术，被/view/239585.htm t _blank 物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。常规码型的最大缺点就是没有定位时钟信息。数字传输过程中缺少定位时钟信息，也就无法识别收到数据位的开始与结束的宽度等，从而在通信过程中需要其他方式解决同步问题。而曼切斯特码是一种自动同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中，这就有效的降低了通信系统设计的复杂度。曼切斯特码用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”，编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。例如：消息码：1 1 0 0 1 0 1双向码：10 10 0

24、1 01 10 01 10双向码是一种双极性NRZ波形，只有极性相反的两个电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的位定时信息，切没有直流分量，编码过程也简单，缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。双向码适用于数据终端设备近距离传输，局域网常采用该码作为传输码型。2.2.2曼切斯特解码原理曼切斯特解码是曼切斯特编码的逆运算过程，也就是必须从曼切斯特码数据流中提取出时钟信息，并利用这个时钟去还原得到原二进制数据的过程。根据曼切斯特码解码过程各阶段所完成的任务的不同，可以将曼切斯特码的解码过程分为：起始符的识别以及获取同步时钟信息、识别同步数据头、提取数据信等3个阶段。2.3 循

25、环码编解码循环码除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性。循环性是指任一码组循环移位（即将最右端的一个码元移至左端，或反之）以后，仍为该码中的一个码组。表1 给出了一种（7,3）循环码的全部码组。由此表可以看出这种码的循环性。例如，表中第2组码向右移一位即得到第5组码；第6组码向右移一位即得到第7组码。一般说来，若是循环码的一个码组，则循环移位后的码组.也是该编码的码组。表1 一种（7,3）循环码的全部码组码组编号信息位监督位码组编号信息位监督位1000000051001011200101116101110030101110711001014011100181110010为了便于运算，把这样的

26、码组中各码元当作是一个多项式的系数，即把一个长度为n的码组表示为： 公式(1)例如，表中的任意一个码组可以表示为：其中第7个码组可以表示为循环码是在严密的代数理论基础上建立起来的，其编码和解码设备都不太复杂，其特点有：1）循环码是线性分组码的一种，所以它具有线性分组的码的一般特性，且具有循环性，纠错能力强。2）循环码是一种无权码，循环码编排的特点为相邻的两个数码之间符合卡诺中的邻接条件，即相邻数码间只有一位码元不同，因此它具有一个很好的优点是它满足邻接条件，没有瞬时错误（在数码变换过程中，在速度上会有快有慢，中间经过其他一些数码形式，即为瞬时错误）。3）码字的循环特性，循环码中任一许用码经过牡

27、环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。2.3.1 循环码的编码方法在编码时，首先要根据给定的（n,k）值选定生成多项式个g(x)，即从（+1）的因子中选一个（n-k）次多项式作为g(x)。设m(x)为信息码多项式，其次数小于k。用乘以m(x)，得到的m(x)的次数必定小于n。用g(x)除m(x)，得到余式r(x)，r(x)的次数必定小于g(x)的次数，即小于(n-k)。将此余式r(x)加于信息位之后作为监督位，即将小于r(x)和m(x)相加，得到的多项式必定是一个码多项式。以为它必定能被g(x)整除，且商的次数不大于（k-1）。根据上述原理，编码步骤可归纳为：用乘以m(x)。这一运算实际上是在

28、信息码后加上（n-k）个“0”。用g(x)除m(x)，得到商Q(x)和余式r(x),即 公式(2)编出的码组T（x）为T（x）=m(x)+r(x) 公式(3)2.3.2 循环码的解码方法接收端解码的要求有两个：检错和纠错。达到检错目的的解码原理十分简单。由于任意一个码组多项式T(x)都应该能被生成多项式g(x)整除，所以在接收端可以将接收码组R(x)用原生多项式g(x)去除。当传输中未发生错误时，接收码组与发送码组相同，即R(x)=T(x)，接收码组R(x)必定能被g(x)整除；若码组在传输中发生错误，则,R(x)被g(x)除时可能除不尽而又余项，既有： 公式(4)因此，可以用余项是否为零来判

29、别接收码组中有无错码。接收端为了纠错，要求每个可纠正的错误图样必须与一个特定余式有一一对应关系。这里，错误图样是指错误矩阵E中的各种具体取值的图样，余式是指接收码组R(x)被生成多项式g(x)除所得的余式。只有存在上述一一对应的关系时，才可能从余式唯一地决定错误图样，从而纠正错码。纠错可按以下步骤进行：用生成多项式g(x)除接收码组R(x)，得出余式r(x)；按余式r(x)，用查表的方法或通过某种计算得到错误图样E(x)。从R(x)中减去E(x),得到已经纠正错码的原发送码组T(x)。2.4 FSK调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。为了使数字信号在带通中传输，必须用数字基带信

30、号对载波进行调制，以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。在接收端天能改过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程叫做数字解调。利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制，这种方法就成为键控法。二进制频移键控2FSK就是利用载波的频率变化来传递数字信息。2. 2FSK调制的基本原理在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点间变化。故其表达式为： 公式(5)典型波形如图3所示。由图可见，2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加，因此，2FSK信号的时域表达式又可写成： 公式(6)

31、和分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位。在频移键控中，和不携带信息，通常可令和为零，因此，2FSK信号的表达式可以简化为： 公式(7)其中 公式(8) 公式(9)图3 2FSK信号的时间波形在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元期间输出或两个载波之一，即可产生2FSK信号，如图4所示。键控法产生的2FSK信号，室友电子开关在两个独立的频率源直接转换而成，故相邻码元直接的相位不一定连续。反相器振荡器 f2选通开关振荡器f1选通开关相加器e2fsk (t)基带信号图 4 键控法产生2FSK信号的原理图2. 2FSK的解调原理2FSK信号的常

32、用解调方法是非相干解调(包络检波)和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK喜欢分别进行解调，然后进行判决。判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。带通滤波器带通滤波器包络检波器包络检波器抽样判决器定时脉冲输出图5 非相干解调框图带通滤波器带通滤波器相乘器相乘器包络检波器包络检波器抽样判决器定时脉冲输出图6 相干解调框图2.5 衰落信道瑞利衰落信道是一种无线电信号传播环境的 HYPERLINK ://w/index.php?title=%E7%BB%9F%E8%A

33、E%A1%E6%A8%A1%E5%9E%8B&action=edit&redlink=1 o 统计模型（页面不存在） 统计模型。这种模型假设信号通过无线 HYPERLINK ://wiki/%E4%BF%A1%E9%81%93 o 信道 信道之后，其信号幅度是 HYPERLINK ://wiki/%E9%9A%8F%E6%9C%BA o 随机 随机的，即 HYPERLINK ://wiki/%E8%A1%B0%E8%90%BD o 衰落 衰落，并且其 HYPERLINK :/zh.wikipedia

34、.org/w/index.php?title=%E5%8C%85%E7%BB%9C&action=edit&redlink=1 o 包络（页面不存在） 包络服从 HYPERLINK ://wiki/%E7%91%9E%E5%88%A9%E5%88%86%E5%B8%83 o 瑞利分布 瑞利分布。瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。若传播环境中存在足够多的散射，则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加，根据/wiki/%E4%B8%AD%E5%BF%83%E6%9E%81%E9%99%90%E5%AE%9A

35、%E7%90%86 o 中心极限定理 中心极限定理，则这一无线信道的 HYPERLINK ://wiki/%E5%86%B2%E6%BF%80%E5%93%8D%E5%BA%94 o 冲激响应 冲激响应将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量，通常这一条件是指不存在直射信号（LoS），则这一过程的均值为0，且相位服从0到2的 HYPERLINK ://wiki/%E5%9D%87%E5%8B%BB%E5%88%86%E4%BD%88 o 均匀分布 均匀分布。即，信道响应的包络服从瑞利分布。设 HYPERLINK :

36、//wiki/%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E5%8F%98%E9%87%8F o 随机变量 随机变量R，于是其概率密度函数为：其中。若信道中存在一主要分量，例如直射信号（LoS），则信道响应的包络服从 HYPERLINK ://wiki/%E8%8E%B1%E6%96%AF%E5%88%86%E5%B8%83 o 莱斯分布 莱斯分布，对应的信道模型为 HYPERLINK ://w/index.php?title=%E8%8E%B1%E6%96%AF%E8%A1%B0%E8%90%BD%E4

37、%BF%A1%E9%81%93&action=edit&redlink=1 o 莱斯衰落信道（页面不存在） 莱斯衰落信道。通常将信道增益以等效基带信号表示，即用一 HYPERLINK ://wiki/%E5%A4%8D%E6%95%B0 o 复数 复数表示信道的幅度和相位特性。由此瑞利衰落即可由这一复数表示，它的实部和虚部服从于零均值的独立同分布高斯过程。图7最大多普勒频移为10Hz的瑞利衰落信道图8大多普勒频移为100Hz的瑞利衰落信道图9瑞利衰落信道的自相关函数，其多普勒频移为10Hz瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他

38、物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、 HYPERLINK ://wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84 o 反射 反射、 HYPERLINK ://wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84 o 折射 折射、 HYPERLINK ://wiki/%E8%A1%8D%E5%B0%84 o 衍射 衍射。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如 HYPERLINK ://wiki/%E9%99%B0%E5%BD%B1 o

39、 阴影 阴影、衰减等大尺度衰落效应上。信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运动导致接收信号的 HYPERLINK ://wiki/%E5%A4%9A%E6%99%AE%E5%8B%92%E9%A2%91%E7%A7%BB o 多普勒频移 多普勒频移。图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10 HYPERLINK ://wiki/Hz o Hz Hz和100Hz，在 HYPERLINK ://wiki/GSM

40、o GSM GSM1800MHz的 HYPERLINK ://wiki/%E8%BD%BD%E6%B3%A2 o 载波 载波频率上，其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即3040 HYPERLINK ://wiki/%E5%88%86%E8%B2%9D o 分贝 分贝。衰落信道有很多种，为了方便，仿真中采用加性噪声加入到调制信号中以模拟最简单的衰落信道。具体仿真步骤是产生两个随机信号取绝对值的平方相加再开平方，即得到一个小的加性噪声，模拟成一个衰

41、落信道，再将它与调制后的信号相加即可。3 MATLAB仿真及结果分析3.1 实现方案通过以上对实现方案的分析，得到方案流程图：开始自定义时间函数恢复原始信号循环编码曼切斯特编码抽样，增量调制增量解调曼切斯特译码循环译码FSK调制送进衰落信道传输FSK解调结束图10 方案流程图3.2 编码与调试程序设计中，将各个功能封装成子函数，经主函数调用，实现系统功能。y=DM(x,t) 实现增量调制；y=demoDM(x,t) 实现增量解调；y=manchester(x,t) 实现曼切斯特编码，“1”码用“10”两位码表示，“0”码用“01”两位码表示；y=mcstdecoder(x) 实现曼切斯特译码；

42、y=XH(x) 实现（7,4）实现循环编码；y=demoXH(x) 实现（7,4）实现循环译码；y,bit=FSK(x,f1,f2,fs) 实现FSK调制，y为调制信号，bit为调制信号的二进制波形，x为输入信号，f1为输入“0”码时载波的频率，f2为输入“1”码时载波的频率，fs为采样频率；y,bits=demoFSK(x,f1,f2,fs) 实现FSK解调；3.3 仿真结果及分析原始信号波形如图11所示：图11 原始模拟信号原始信号经抽样后进行增量调制，调制波形如下：图12 增量调制信号波形将得到的信号进行基带曼切斯特编码，得到的信号如下：图13 曼切斯特编码后波形基带编码后，对信号进行信

43、道循环编码，得到波形如下：图14 信道循环编码后的波形经过信道编码后，对信号进行2FSK调制，在再送入衰落信道进行传输，得到波形如下：图15 信道循环编码后波形图16 通过衰落信道后的信号接收端接收到信号后，先对信号进行FSK解调，得到波形如下：图17 FSK解调后波形对FSK解调后的信号进行信道译码，得到波形如下：图18 信道译码后波形对信道译码后的信号进行基带译码，得到波形如下：图19 基带译码后信号最后对信号进行增量解调，得到原始信号的抽样值如下：图20 解码后原始信号的抽样值使用MATLAB的cftool工具，拟合解码后得到的抽样值，恢复出原始信号，波形如下：图21 输出信号对比输入信

44、号和输出信号的波形，输出信号存在一定的失真，通过程序中计算失真度的函数计算出失真度为0.2433。这是由于系统中采用的增量调制，而增量调制体统中存在量化噪声。产生量化噪声的原因有两个。第一个是由于编码、译码是用阶梯波形去近似表示模拟信号波形，有阶梯本身的电压突跳产生失真。这是增量调制的基本量化噪声，它伴随着信号永远存在，只要有信号，就有这种噪声。第二个原因是信号变化过快引起失真，这种失真成为过载量化噪声。它发生在输入信号斜率的绝对值过大时。由于当抽样频率和量化台阶一定是，阶梯波的最可能斜率是一定的。若信号上升的斜率超过阶梯波的最大可能斜率，则阶梯波的上升速度刚不是信号的上升速度，就会发生过载量

45、化噪声。4 总结与体会为了做好这次课程设计，我温习了专业书通信原理，特别是认真复习了这次课程设计涉及到的内容，如增量调制、基带编码、信道编码等知识。这时候，我对于这次要做的数字通信系统有了一个总体的认识。做好专业知识方面的准备后，我开始在网上查阅资料、到图书馆查看相关书籍。MATLAB我以前就接触过，所以这次运用起来不是很难，只是比以前的多运用了一些编码以及信道方面的函数。当开始做这个系统的仿真时，也没有遇到太大的困难。但通过这次课程设计，我还是学到了很多新知识，也再一次领略到了MATLAB的强大功能。以前学习通信原理时，知识比较分立，没有把各章知识串联起来。这个课程设计恰恰是要做到这一点，需

46、要把以前的知识都串联起来，形成一个整体。从信号的产生、抽样、基带编码、信道编码、调制到接受端的解调、信道译码、基带译码，从而得到原始输入信号，这需要有一个系统而全面的思想。总而言之，通过这一星期的努力，我巩固了我的专业知识，增强了对MATLAB的操作能力，提高了自己查阅资料以及发现问题改正问题的能力。参考文献1 樊昌信,曹丽娜.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社.20074 陈怀琛等.MATLAB及在电子信息课程中的应用.电子工业出版社.2007年附录%主函数%/*时间函数*/fs=6000; %设定采样频率 dt=1/fs; %设定步长N=200; %点数long=N; n=0:N-1

47、;t=n*dt; %截止时间 fc=300; %时间函数的频率 y1=sin(2*pi*fc*t)+cos(2*pi*150*t); %时间函数 figure(1); plot(t,y1); %绘制时间函数图象title(源信号时间函数波形)%/*对信号进行增量调制*/dmy=DM(y1,t); %调用增量调制函数figure(2); subplot(2,1,1);plot(t,y1,-o);axis(0 100*dt -2 2);title(抽样信号);subplot(2,1,2);stairs(dmy);axis(0 length(dmy) -1 2);title(增量调制);%/*对编码

48、后的信号进行基带编码-曼彻斯特编码*/ t_dm=0:length(dmy); %给出相应的时间序列mcsty=manchester(dmy,t_dm);M=max(mcsty);m=min(mcsty);figure(3);stairs(mcsty);grid on;axis(0,length(mcsty)+3,m-0.1,M+0.1);title(曼切斯特编码);%/*对编码后的信号进行信道编码-循环码*/ l=length(mcsty)d=;for i=1:length(mcsty) d=d mcsty(i);endmcsty=d;cycy=XH(mcsty);figure(4);sta

49、irs(cycy);grid on;axis(0 length(cycy) -0.2 1.2);title(循环编码);%/*对编码后的信号进行2FSK调制*/fs_fsk=10;f1=5;f2=10;fsky=FSK(cycy,f1,f2,fs_fsk);figure(5); plot(fsky,LineWidth,1.5);grid on; %已调信号波形，线宽1.5，显示网格title(FSK已调信号);axis(0 length(fsky) -1.5 1.5);%/*发送信号进入衰落信道*/fd=0; %假设无多普勒频移td=1/fs;chan=rayleighchan(td,fd)

50、%瑞利衰落信道rayli=filter(chan,fsky); %信号通过瑞利衰落信道figure(6);plot(abs(rayli)title(进入衰落信道后的波形)axis(0 length(rayli)/7 0 0.25);%/*对接收到的信号进行FSK解调*/ dfsk,bits=demoFSK(rayli,f1,f2,fs_fsk);figure(9)plot(bits,LineWidth,1.5);title(FSK解调信号);grid on;axis(0,length(dfsk),-2.5,2.5); %/*信道译码-循环纠错和译码*/dcycy=demoXH(dfsk);fi

51、gure(10)stairs(dcycy);axis(0 length(dcycy)+3 -0.5 1.2);title(循环解码);%/*基带译码-曼彻斯特译码*/dmcsty=mcstdecoder(dcycy);figure(11);stairs(dmcsty);axis(0 length(dmcsty)+5 -0.5 1.5);title(曼切斯特译码);%/*对信号进行增量解调*/demodm=demoDM(dmcsty,t);figure(12);n=0:50;stem(demodm,fill);axis(0 length(demodm) -1.5 1.5);title(增量解调)

52、;%/*计算误码率和失真度*/len=length(dmcsty);errornum=0;for i=1:len if(dmcsty(i)=dmy(i) errornum=errornum+1; endenddisp(误码率为 );errornum/len%/*计算失真度*/da=0;for i=1:length(t) dc=(y1(i)-demodm(i)2/length(t); da=da+dc;end disp(失真度为);da%子函数%/*function codeout=DM(x,t) %增量调制delta=0.2; %量化阶距D(1+length(t)=0; %预测器初始状态for

53、 k=1:length(t) e(k)=x(k)-D(k); %误差信号 e_q(k)=delta*(2*(e(k)=0)-1); %量化器输出 D(k+1)=x(k); %延迟器状态更新 codeout(k)=(e_q(k)0); %编码输出endcodeout=reshape(codeout,1,length(codeout);%/*function xr=demoDM(x,t) %增量解调delta=0.2; Dr(1+length(t)=0; %解码端预测器初始状态Dr(1)=0.2;for k=1:length(t) eq(k)=delta*(2*x(k)-1); %解码 xr(k)

54、=eq(k)+Dr(k); Dr(k+1)=xr(k); %延迟器状态更新end%/*function y=manchester(x,t) %曼切斯特编码for i=1:length(x) if(x(i)=1) %输入“1”码 y(2*i-1)=1; %输出“10”两码 y(2*i)=0; else if(x(i)=0) %输入“0”码 y(2*i-1)=0; %输出“01”两码 y(2*i)=1; end endend%/*function demcst=mcstdecoder(x) %曼切斯特译码t=300;for n=1:length(x)/2 if(x(2*n-1)=1 & x(2*n

55、)=0) demcst(n)=1; else if(x(2*n-1)=0 & x(2*n)=1) demcst(n)=0; end endend%/*function code=XH(x) %循环编码n=7;k=4;p=cyclpoly(n,k); %循环码生成多项式code = encode(x,n,k,cyclic,p); %对信号进行差错编码code=reshape(code,1,length(code);%/*function recode=demoXunHuan(code) %循环译码n=7;k=4;p=cyclpoly(n,k);recode=decode(code,n,k,cyclic,p); %对信号进行译码recode=reshape