通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)matlab

1、武漢理工大學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合訓(xùn)練報(bào)告 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 何思遙 專業(yè)班級(jí)： 通信1002班 指導(dǎo)教師： 艾青松 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電子電路的理解，學(xué)會(huì)對(duì)電路分析計(jì)算以及設(shè)計(jì)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)完成綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及訓(xùn)練，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析解決電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；加深對(duì)通信原理的理解，提高學(xué)生對(duì)現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。要求完成的主要任務(wù):利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或

2、硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)完成一 個(gè)典型的通信系統(tǒng)。學(xué)生要完成整個(gè)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個(gè)系統(tǒng)的仿真，最終在接收 端或者精確或者近似地再現(xiàn)輸入（信源），計(jì)算失真度，并且分析原因。設(shè)計(jì)要求為： 模擬信源為自己構(gòu)造一時(shí)間函數(shù)，數(shù)字化方式為PCM，基帶碼為Miller碼，信道碼 漢明碼，調(diào)制方式為ASK，信道為AWGN信道，解調(diào)方式與發(fā)送端對(duì)應(yīng)。 課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排序號(hào)設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容所用時(shí)間1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，分析電路原理，確定實(shí)驗(yàn)方案2天2根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行電路的測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析7天3撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告1天合 計(jì)2周指 教師簽名： 年 月 日 系主任簽名： 年 月 日 目錄摘要IAbstractII1設(shè)計(jì)任務(wù)1

3、1.1設(shè)計(jì)目的11.2課程設(shè)計(jì)要求11.3課程設(shè)計(jì)任務(wù)12 實(shí)驗(yàn)電路原理分析22.1實(shí)驗(yàn)原理框圖22.2 PCM原理22.3基帶編碼Miller碼42.4信道編碼Hamming碼42.5 二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）調(diào)制與解調(diào)原理42.6 AWGN信道噪聲63 各模塊的MATLAB實(shí)現(xiàn)73.1信號(hào)源73.2 PCM編碼83.3 Miller編碼103.4 Hamming編碼123.5 ASK調(diào)制133.6 加AWGN噪聲153.7 ASK解調(diào)163.8 Hamming解碼193.9 Miller解碼203.10 PCM解碼214 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析235 設(shè)計(jì)總結(jié)246 參考文獻(xiàn)25附錄1 13折線壓

4、縮子函數(shù)26附錄2 8bitsMiller和Hamming調(diào)制解調(diào)測(cè)設(shè)函數(shù)27摘要本次課程設(shè)計(jì)主要是仿真通信系統(tǒng)中的編碼和調(diào)制過(guò)程。調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。通過(guò)調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊懀{(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。MATLAB軟件廣泛用于數(shù)字信號(hào)分析，系統(tǒng)識(shí)別，時(shí)序分析與建模，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)仿真等方面有著廣泛的應(yīng)用。本課題利用MATLAB軟件完成模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼、Miller編碼、漢明碼、ASK調(diào)制、經(jīng)過(guò)AWGN信道，再解調(diào)、譯碼的完

5、整通信系統(tǒng)仿真，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)誤碼率和對(duì)比前后波形，對(duì)這個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。本次課程設(shè)計(jì)是利用仿真軟件或硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)完成一個(gè)典型的通信系統(tǒng)。一般的通信系統(tǒng)是由信源，發(fā)送設(shè)備，信道，接收設(shè)備，接收者構(gòu)成。根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)的要求，是將一模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化，信源編碼，信道編碼，數(shù)字調(diào)制后再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的解碼調(diào)制后，得到原始信號(hào)。關(guān)鍵字：MATLAB，編碼，調(diào)制，解調(diào)，譯碼，通信系統(tǒng)Abstract This course is designed to simulate the process of coding and modulation.Modulationinacommunicationsy

6、stemhasaveryimportantrole.Throughthemodulation,cannotonlymovethemodulationsignalspectrum,andthespectrumofthemovetowanttheposition,andthemodulationsignalintosuitablefortransmissionofthemodulatedsignal,andittothesystemtransmissionefficiencyandthereliabilityof thetransmissionhasagreatinfluenceonthemodu

7、lationmethod,oftendeterminesacommunicationsystemperformance.MATLABsoftwareiswidelyusedindigitalsignalanalysis,systemidentification,timeseriesanalysisandmodeling,neuralnetworks,dynamicsimulationforsuchapplications.ThistopicusingMATLABsoftwaresimulationsignalPCMcoding,Manchestercoding,hammingcodeandAS

8、Kmodulation,throughAWGNchannel,anddemodulation,decodingtheintegrityofthecommunicationsystemsimulation,andthroughthestatisticalerrorrateandcontrastbeforeandafterwaveform,thecommunicationsystemtoevaluate.Thiscourseisdesignedusingsimulationsoftwareorhardwareexperimentsystemplatformdesigncompletedatypic

9、alcommunicationsystem.Thegeneralcommunicationsystemisbythesource,sendequipment,channel,receivingequipment,constitutethereceiver.Accordingtotherequirementsofthecoursedesign,itisaanalogsignalthroughdigital,sourcecoding,channelcoding,digitalmodulationafteraftercorrespondingdecodingmodulation,gettheorig

10、inalsignal. Keywords:MATLAB ,Coding,modulationanddemodulation,decoding,communicationsystemI1設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電子電路的理解，學(xué)會(huì)對(duì)電路分析計(jì)算以及設(shè)計(jì)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)完成綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及訓(xùn)練，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析解決電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；加深對(duì)通信原理的理解，提高學(xué)生對(duì)現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。1.2課程設(shè)計(jì)要求 要求：掌握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌

11、握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、電路調(diào)試與測(cè)量的方法。1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過(guò)獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。2.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的分析計(jì)算，了解簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。3.掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和 整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。1.3課程設(shè)計(jì)任務(wù) 利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)完成一個(gè)典型的通信系統(tǒng)。 學(xué)生要完成整個(gè)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個(gè)系統(tǒng)的仿真，最終在接收端或者精確或者近似地再現(xiàn)輸入（信源），計(jì)算失真度，并且分析原因。（信源為模擬信源，

12、數(shù)字化方式為增量調(diào)制，基帶碼為Miller碼，信道碼為循環(huán)Hamming，調(diào)制方式為ASK調(diào)制，信道類型為AWGN信道）2 實(shí)驗(yàn)電路原理分析2.1實(shí)驗(yàn)原理框圖數(shù)字解調(diào)傳輸介質(zhì)接受者數(shù)模轉(zhuǎn)換基帶解碼信道編碼數(shù)字調(diào)制信道編碼基帶編碼數(shù)字化信息源 圖2.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖 數(shù)字化有三個(gè)基本過(guò)程：抽樣、量化、編碼。根據(jù)編碼的不同有幾種調(diào)制方法，如脈沖振幅調(diào)制（PAM），脈沖編碼調(diào)制（PCM），差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM），增量調(diào)制?；鶐鬏?shù)某Ｓ么a型有AMI碼，HDB3碼，PST碼，曼徹斯特碼，密勒碼，CMI碼。 信道編碼主要是為了解決數(shù)字通信的可靠性問(wèn)題。常用編碼有漢明碼，卷積碼，循環(huán)碼，BCH碼。

13、數(shù)字調(diào)制的目的是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)，提高信號(hào)在信道上傳輸?shù)男?，達(dá)到信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康摹３Ｒ姷臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK），頻移鍵控（FSK），相移鍵控（PSK）。 信道是信號(hào)傳輸媒介的總稱，傳輸信道的類型有無(wú)線信道（如電纜、光纖）和有線信道（如自由空間）。兩種常見的信道有加性高斯白噪聲信道，多徑衰落信道。 根據(jù)題目要求，數(shù)字化方式為PCM調(diào)制，基帶碼為Miller碼，信道碼為Hamming碼，數(shù)字調(diào)制方式為ASK調(diào)制，信道為AWGN信道，則有以下原理框圖。Hamming編碼Miller編碼ASK解調(diào) AWGN接受者PCMASK調(diào)制PCM信息

14、源 Hamming解碼Miller解碼圖2.2 實(shí)驗(yàn)原理框圖2.2 PCM原理通常是把從模擬信號(hào)抽樣、量化，直到編碼為二進(jìn)制符號(hào)的基本過(guò)程，稱為脈沖編碼調(diào)制（PCM），簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制。 在編碼器中由沖激脈沖對(duì)模擬信號(hào)抽樣，得到在抽樣時(shí)刻上的信號(hào)抽樣值。這個(gè)抽樣值仍是模擬量。在量化之前，通常由保持電路將其作短暫保存，以便電路有時(shí)間對(duì)其量化。在實(shí)際電路中，常把抽樣和保持電路做在一起，稱為抽樣保持電路。量化器把模擬抽樣信號(hào)變成離散的數(shù)字量，然后在編碼器中進(jìn)行二進(jìn)制編碼。這樣每個(gè)二進(jìn)制碼組就代表一個(gè)量化后的信號(hào)抽樣值。解碼的原理和編碼過(guò)程相反。（1）抽樣：抽樣是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性的掃描，把時(shí)間上連續(xù)的

15、信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。經(jīng)過(guò)抽樣的信號(hào)應(yīng)包含原信號(hào)的所有信息，即能無(wú)失真地恢復(fù)出原模擬信號(hào)。（2）量化是把經(jīng)抽樣得到的瞬時(shí)值進(jìn)行幅度離散，即指定Q規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示。按照量化級(jí)的劃分方式分，有均勻量化和非均勻量化。均勻量化：把輸入信號(hào)的取值域按等距離分割的量化稱為均勻量化。在均勻量化中，每個(gè)量化區(qū)間的量化電平在各區(qū)間的中點(diǎn)。其量化間隔v取決于輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)。當(dāng)信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。 上述均勻量化的主要缺點(diǎn)是，無(wú)論抽樣值的大小如何，量化噪聲的均方根都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的

16、信號(hào)量噪比就很難達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍?？梢?，均勻量化是的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這一個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中往往采用非均勻量化。 非均勻量化：非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也小；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的信號(hào)量噪比。常見的非均勻量化

17、有A律和率等，它們的區(qū)別在于量化曲線不同。本課設(shè)中使用的13折線壓縮是有A律壓縮近似而來(lái)。其折線圖如下。 圖2.3 13折線壓縮示意圖（3） 編碼：把抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制碼流的過(guò)程稱為編碼。話音PCM的抽樣頻率為8kHz，每個(gè)量化樣值對(duì)應(yīng)一個(gè)8位二進(jìn)制碼，故話音數(shù)字編碼信號(hào)的速率為8bits8kHz64kb/s。量化噪聲隨量化級(jí)數(shù)的增多和級(jí)差的縮小而減小。量化級(jí)數(shù)增多即樣值個(gè)數(shù)增多，就要求更長(zhǎng)的二進(jìn)制編碼。因此，量化噪聲隨二進(jìn)制編碼的位數(shù)增多而減小，即隨數(shù)字編碼信號(hào)的速率提高而減小。自然界中的聲音非常復(fù)雜，波形極其復(fù)雜，通常我們采用的是脈沖代碼調(diào)制編碼，即PCM編碼。PCM通過(guò)抽樣、

18、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。2.3基帶編碼Miller碼Miller碼也稱延遲調(diào)制碼，是一種變形雙向碼。其編碼規(guī)則：對(duì)原始符號(hào)“1”碼元起始不躍變，中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用10或01表示。對(duì)原始符號(hào)“0”則分成單個(gè)“0”還是連續(xù)“0”予以不同處理；單個(gè)“0”時(shí)，保持0前的電平不變，即在碼元邊界處電平不躍變，在碼元中間點(diǎn)電平也不躍變；對(duì)于連續(xù)“0”，則使連續(xù)兩個(gè)“0”的邊界處發(fā)生電平躍變，即00和11交替。編碼例圖如下。 圖2.4 Miller碼編碼規(guī)則實(shí)例圖2.4信道編碼Hamming碼漢明碼用于數(shù)據(jù)傳送，能檢測(cè)所有一位和雙位差錯(cuò)并糾正所有一位差錯(cuò)的二進(jìn)制代碼，是一

19、種編碼效率較高的線性分組碼。與其他的錯(cuò)誤校驗(yàn)碼類似，漢明碼也利用了奇偶校驗(yàn)位的概念，通過(guò)在數(shù)據(jù)位后面增加一些比特，可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的有效性。利用一個(gè)以上的校驗(yàn)位，漢明碼不僅可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否有效，還能在數(shù)據(jù)出錯(cuò)的情況下指明錯(cuò)誤位置。在接受端通過(guò)糾錯(cuò)譯碼自動(dòng)糾正傳輸中的差錯(cuò)來(lái)實(shí)現(xiàn)碼糾錯(cuò)功能，稱為前向糾錯(cuò)FEC。在數(shù)據(jù)鏈路中存在大量噪音時(shí)，F(xiàn)EC可以增加數(shù)據(jù)吞吐量。通過(guò)在傳輸碼列中加入冗余位(也稱糾錯(cuò)位)可以實(shí)現(xiàn)前向糾錯(cuò)。但這種方法比簡(jiǎn)單重傳協(xié)議的成本要高。漢明碼利用奇偶?jí)K機(jī)制降低了前向糾錯(cuò)的成本。2.5 二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）調(diào)制與解調(diào)原理2ASK是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始

20、相位保持不變。幅移鍵控（ASK）相當(dāng)于模擬信號(hào)中的調(diào)幅，只不過(guò)與載頻信號(hào)相乘的是二進(jìn)數(shù)碼而已。幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)傳遞的。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)1時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，不傳輸載波。其調(diào)制器原理框圖如下。 乘法器 單極性不歸零信號(hào) e2ASK(t) S（t） coswct 圖2.5 2ASK調(diào)制原理框圖調(diào)制過(guò)程的時(shí)間波形如下。圖2.6 2ASK調(diào)制波形圖本課設(shè)中ASK的解調(diào)采用相干解調(diào)方式，與模擬信號(hào)的接收系統(tǒng)相比，這里增加了一個(gè)抽樣判決器的方框

21、，這對(duì)于提高數(shù)字信號(hào)的接收性能是必要的。下圖為2ASK接受系統(tǒng)的組成方框圖。 抽樣 判決器 相乘器 低通 濾波器 帶通 濾波器 coswct 定時(shí)脈沖圖2.7 2ASK解調(diào)原理框圖圖 2.8給出了解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形。 圖2.8 2ASK解調(diào)波形圖2.6 AWGN信道噪聲加性高斯白噪聲AWGN(AdditiveWhiteGaussianNoise)是最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲：疊加在信號(hào)上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無(wú)論有無(wú)信號(hào)，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。白噪聲：噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數(shù)，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概

22、率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。3 各模塊的MATLAB實(shí)現(xiàn)3.1信號(hào)源根據(jù)題目的要求，自己構(gòu)造一個(gè)時(shí)間函數(shù)，本課設(shè)模擬話音信號(hào)。因?yàn)樵捯粜盘?hào)的頻率在300Hz3400Hz之間，取典型值400Hz。構(gòu)造一個(gè)模擬正弦函數(shù)。 為了使得經(jīng)過(guò)抽樣的信號(hào)包含原信號(hào)的所有信息，即能無(wú)失真地恢復(fù)出原模擬信號(hào)。抽樣信號(hào)設(shè)定采樣頻率為8000Hz，因而采樣點(diǎn)間步長(zhǎng)為1/8000s。程序?yàn)椋篺s=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn)n=0:N-1; f=400; %語(yǔ)音信號(hào)頻率400，抽樣頻率8000，故每個(gè)波形20個(gè)抽樣點(diǎn) t0=(0:8

23、9)*dt/3 y0=sin(2*pi*f*t0); %構(gòu)造正弦函數(shù)（由于matlab函數(shù)構(gòu)造的正弦本來(lái)就是離散的， %所以令數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抽樣后的點(diǎn)數(shù)來(lái)模擬這個(gè)抽樣過(guò)程）t=n*dt; y=sin(2*pi*f*t); %抽樣后figure(1);subplot(2,1,1);plot(t0,y0);title(連續(xù)函數(shù));subplot(2,1,2);stem(t,y);title(抽樣);仿真結(jié)果如圖， 圖3.1 信號(hào)源仿真圖3.2 PCM編碼首先編寫13折線非均勻編碼的函數(shù)，在PCM編碼函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用。PCM編碼函數(shù)如下。function pcm_de =PCM( input_arg

24、s )%此pcm編碼函數(shù)，采用13折線法非均勻編碼，折疊碼，參照276頁(yè)y13=line13(y);%進(jìn)行非均勻編碼figure(2);plot(t,y13);title(13折線法進(jìn)行壓縮); yfix=fix(127*y13); %fix為向零取整函數(shù)figure(3);plot(t,yfix);title(取量化單位（最大為128個(gè)量化單位）);ypcm=zeros(length(y),8);%length(y)其實(shí)就是Nabsyfix=abs(yfix);for i=1:length(y) %十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制%dec2binvec函數(shù)結(jié)果不對(duì)所以沒有用這個(gè)函數(shù) ypcm(i,2)=f

25、ix(absyfix(i)/64); ypcm(i,3)=fix(rem(absyfix(i),64)/32); ypcm(i,4)=fix(rem(absyfix(i),32)/16); ypcm(i,5)=fix(rem(absyfix(i),16)/8); ypcm(i,6)=fix(rem(absyfix(i),8)/4); ypcm(i,7)=fix(rem(absyfix(i),4)/2); ypcm(i,8)=fix(rem(absyfix(i),2);endfor i=1:length(y) if(sign(yfix(i)=-1)%負(fù)數(shù) ypcm(i,1)=0; %加負(fù)數(shù)符號(hào)位

26、為0 else if(sign(yfix(i)=1) ypcm(i,1)=1; else if(sign(yfix(i)=0)%零 ypcm(i,1)=1; end end endend ypcm1=zeros(1,8*length(y); %ypcm是一個(gè)8*length=240的矩陣，而ypcm1是整合后輸出的一行矩陣for i=1:length(y) ypcm1(8*i-7:8*i)=ypcm(i,:); figure(4);dt1=1/(fs*8);%矩形脈沖的寬度變?yōu)樵?抽樣間隔的1/8n1=0:8*length(y)-1;%每個(gè)抽樣值8bitt1=n1*dt1;stairs(t1,

27、ypcm1);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(PCM編碼);編碼的仿真結(jié)果如下圖。圖3.2 信號(hào)的非均勻量化圖3.3 PCM 編碼結(jié)果3.3 Miller編碼Miller編碼的子函數(shù)如下。function miller = Miller(x)%參照通信原理143頁(yè)%miller碼編碼規(guī)則：“1”用碼元中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用10和01交替表示， % 單個(gè)“0”在碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且相鄰碼元的邊界處也不躍變 % 連“0” 在兩個(gè)0碼的邊界出現(xiàn)電平躍變，即用00和11交替表示miller=zeros(1,2*length(x);ex=1; %ex

28、changeflag1=0;for i=1:length(x); if x(i)=1 %若原碼為1，則密勒碼為10,01交替 miller(2*i-1:2*i)=ex,not(ex); ex=not(ex); %ex用來(lái)作為01交替的標(biāo)記 flag1=1; %flag1 用來(lái)作為上一個(gè)碼的標(biāo)記，若上一個(gè)碼為1，則flag1為1 else if flag1=1 %若原碼為0；且上一個(gè)碼為1 miller(2*i-1:2*i)=ex,ex; flag1=0; else %若原碼為0；且上一個(gè)碼為為0 ex=not(ex); miller(2*i-1:2*i)=ex,ex; end endend f

29、s=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn) figure(5)dt1=1/(fs*8*2);%矩形脈沖的寬度變?yōu)樵?抽樣間隔的1/8*1/2n1=0:8*N*2-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼一個(gè)碼變兩個(gè)t1=n1*dt1;stairs(t1,miller);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(Miller編碼);end 為了更清晰的驗(yàn)證Miller碼實(shí)現(xiàn)的功能，在編程時(shí)首先對(duì)一個(gè)8bits數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證程序的正誤。仿真結(jié)果如下圖。圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bits示

30、意圖 對(duì)信號(hào)源的PCM碼進(jìn)行Miller編碼的結(jié)果如下 圖3.4 Miller編碼結(jié)果圖3.4 Hamming編碼Hamming編碼的子函數(shù)如下。function hamming = Hamming( x )%UNTITLED2 Summary of this function goes here% Detailed explanation goes herehamming=encode(x,7,4,hamming) ;fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn) figure(6)dt1=1/(fs*8*2*7/4);%矩形脈沖的寬度1

31、/dt1 變?yōu)樵闃娱g隔的1/8*1/2*4/7n1=0:8*N*2*7/4-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼1個(gè)變2個(gè)，漢明碼4個(gè)碼變7個(gè)t1=n1*dt1;stairs(t1,hamming);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(Hamming編碼);end 為了更清晰的驗(yàn)證Hamming碼實(shí)現(xiàn)的功能，在編程時(shí)首先對(duì)一個(gè)8bits數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證程序的正誤。仿真結(jié)果見圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bits示意圖。對(duì)信號(hào)源的Miller碼進(jìn)行Hammig編碼的結(jié)果如下圖。 圖3.5 Hamming編碼結(jié)果圖3.5 ASK調(diào)制 首

32、先產(chǎn)生一個(gè)載波，與之前的漢明編碼的結(jié)果相乘，形成ASK調(diào)制信號(hào)。ASK調(diào)制的子函數(shù)如下。function ask = ASK(x)%產(chǎn)生一個(gè)載波，頻率為m*fs*8*2*7/4fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn) m=3;fc=m*fs*8*2*7/4;%開始采用載波頻率 與漢明碼 矩形脈寬保持一致,結(jié)果發(fā)現(xiàn)解調(diào)時(shí)效果不佳 %所以這里令 每三個(gè)載波去調(diào)制一位二進(jìn)制 dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%載波每個(gè)sin波形 20個(gè)點(diǎn)n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼1

33、個(gè)變2個(gè)，漢明碼4個(gè)碼變7 t1=n1*dt1;y=sin(2*pi*fc*t1);%構(gòu)造載波正弦函數(shù)figure(7);%函數(shù)間存在調(diào)用則一定要標(biāo)明是第幾個(gè)圖，否則會(huì)出現(xiàn)幾十個(gè)圖 plot(t1,y);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);%只顯示了部分%axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(ASK調(diào)制的載波); for i=1:length(x)%對(duì)信號(hào)x進(jìn)行ASK調(diào)制 ask(i*m*20-(m*20-1):i*m*20)=y(i*m*20-(m*20-1):i*m*20)*x(i);endfigure(8);%plot(t1(1:20*8),

34、ask);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);plot(t1,ask);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);%只顯示了部分title(ASK調(diào)制信號(hào));end對(duì)信道編碼后的Hamming碼進(jìn)行ASK調(diào)制的結(jié)果如下圖。為了使結(jié)果更清晰，圖中只顯示了信號(hào)中的部分。 圖3.6 ASK調(diào)制的載波圖3.7 ASK 調(diào)制信號(hào)3.6 加AWGN噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)信道，收到高斯白噪聲的干擾，此處設(shè)定信噪比分別為30dB，20dB,10dB.程序如下。function receive = AWGN( ask )%經(jīng)過(guò)信道，加高斯白噪聲r(shí)eceive=awgn(ask,30);%信噪比為30

35、dB fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn)m=3;dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%載波每個(gè)sin波形 20個(gè)點(diǎn)n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼1個(gè)變2個(gè)，漢明碼4個(gè)碼變7個(gè) t1=n1*dt1;figure(9);plot(t1,receive);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);%只顯示了部分title(加高斯白噪聲); end信號(hào)加高斯白噪聲干擾后，仿真結(jié)果如下。為了使結(jié)果更清晰，圖中只顯示了信號(hào)的部分。 圖3.8 經(jīng)過(guò)AWGN信道后的信

36、號(hào)3.7 ASK解調(diào)經(jīng)過(guò)信道后的信號(hào)被接受，進(jìn)行ASK解調(diào)。本課設(shè)采用相干解調(diào)方式。此處構(gòu)造了一個(gè)巴特沃斯低通濾波器，與載波信號(hào)相乘后的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波和抽樣判決，得到一個(gè)近似原Hamming碼的二進(jìn)制序列。抽樣判決的條件是信號(hào)幅度大于0.2則判決為1。ASK解調(diào)程序如下。 function ask_next = ASK_de( receive )%采用相干解調(diào)方式，框圖參考于通信原理182頁(yè)%（帶通filter）與載波相乘低通filter抽樣判決%產(chǎn)生一個(gè)載波(與ASK中的載波同)，頻率為m*fs*8*2*7/4fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置

37、圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn)m=3;fc=m*fs*8*2*7/4;%開始采用載波頻率 與漢明碼 矩形脈寬保持一致,結(jié)果發(fā)現(xiàn)解調(diào)時(shí)效果不佳 %所以這里令 每三個(gè)載波去調(diào)制一位二進(jìn)制 dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%每個(gè)載波sin 20個(gè)點(diǎn)n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼1個(gè)變2個(gè)，漢明碼4個(gè)碼變7個(gè) t1=n1*dt1;y=sin(2*pi*fc*t1);%構(gòu)造載波正弦函數(shù) %與載波相乘receive1=receive.*y;figure(10);%函數(shù)間存在調(diào)用則一定要標(biāo)明是第幾個(gè)圖，否則會(huì)出現(xiàn)幾十個(gè)圖subplot(3,1,

38、1);plot(t1,receive);axis(0,0.0001,-1.1,1.1);title(接收信號(hào)與載波相乘)%只顯示了部分subplot(3,1,2);plot(t1,y); axis(0,0.0001,-1.1,1.1);%只顯示了部分subplot(3,1,3);plot(t1,receive1);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);%只顯示了部分%plot(t1(1:m*20*8),receive1);axis(0,0.00015,-1.1,1.1); %低通filterwp=2*pi*fc*0.5*2;%通帶截止頻率 ws=2*pi*fc*0.9*2;%阻帶截

39、止頻率 Rp=2;%Rp是通帶波紋，As是阻帶衰減 As=45; N,wc=buttord(wp,ws,Rp,As,s);%計(jì)算巴特沃斯濾波器階次和截至頻率 B,A=butter(N,wc,s);%頻率變換法設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器 h=tf(B,A); %轉(zhuǎn)換為傳輸函數(shù) ask_lowpass=lsim(h,receive1,t1);%畫出系統(tǒng)h對(duì)由receive1和t1描述的輸入信號(hào)的時(shí)間響應(yīng) figure(11);plot(t1,ask_lowpass);axis(0,0.00015,-1.1,1.1);title(低通濾波后) ask_de=1*(ask_lowpass0.2)%抽樣判決

40、figure(12);plot(t1,ask_de);axis(0,0.00015,-1.1,1.1);title(抽樣判決后); ask_next=ask_de(25:m*20:length(ask_de);%ask_next是要返回給Hamming_de的碼,而ask_de是碼值很多的抽樣點(diǎn)dt2=1/(fs*8*2*7/4);%每個(gè)載波sin 20個(gè)點(diǎn)n2=0:840-1;%每個(gè)抽樣值8bit，miller碼1個(gè)變2個(gè)，漢明碼4個(gè)碼變7個(gè) t2=n2*dt2; figure(13);stairs(t2,ask_next);axis(0,0.00015,-1.1,1.1);title(經(jīng)過(guò)

41、ask解調(diào)后)%plot(t1,ask);axis(0,0.00005,-1.1,1.1);%只顯示了部分end解調(diào)過(guò)程中的仿真結(jié)果如下。為了使結(jié)果更清晰，圖中只顯示了信號(hào)的部分。 圖3.9 相干解調(diào)中與載波相乘后結(jié)果圖(信噪比=30dB)圖3.10 低通濾波結(jié)果(信噪比=30dB)圖3.11 抽樣判決結(jié)果圖(信噪比=30dB)由圖3.11可以看出，ASK解調(diào)的抽樣判決存在一定的延時(shí)。這是因?yàn)樾盘?hào)幅度為大于0.2時(shí)才判決為1。3.8 Hamming解碼 與編碼相對(duì)應(yīng)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行（n，k）=（7,4）漢明解碼。程序如下。function hamming_de = Hamming_de(x)ham

42、ming_de=decode(x,7,4,hamming) ; fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn) figure(14)dt1=1/(fs*8*2);%時(shí)間間隔變?yōu)榕c密勒碼同n1=0:8*N*2-1;t1=n1*dt1;stairs(t1,hamming_de);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(Hamming解碼); end 為了更清晰的驗(yàn)證Hamming碼的解碼過(guò)程，在編程時(shí)首先對(duì)一個(gè)8bits數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證程序的正誤。 仿真結(jié)果見圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bi

43、ts示意圖。對(duì)ASK解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行Hamming解碼仿真結(jié)果如下。 此結(jié)果應(yīng)與前面Miller編碼后的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。圖 3.12 Hamming解碼結(jié)果3.9 Miller解碼Miller解碼的程序仿真如下。function miller_de = Miller_de( x )%參照通信原理143頁(yè)%miller碼編碼規(guī)則：“1”用碼元中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用10和01交替表示， % 單個(gè)“0”在碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且相鄰碼元的邊界處也不躍變 % 連“0” 在兩個(gè)0碼的邊界出現(xiàn)電平躍變，即用00和11交替表示miller_de=zeros(1,1/2*length(x); for

44、i=1:length(x)/2; if x(2*i-1)=x(2*i);%若密勒碼為10或者01，則原碼為1 miller_de(i)=1; else miller_de(i)=0; %若密勒碼為11或者00，則原碼為0 endend fs=8000; dt=1/fs; N=30; %設(shè)定步長(zhǎng) %設(shè)定采樣頻率 %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn)figure(15)dt1=1/(fs*8);%矩形脈沖的寬度變?yōu)樵?抽樣間隔的1/8，即最初的碼寬n1=0:8*N-1;t1=n1*dt1;stairs(t1,miller_de);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時(shí)間范圍不變title(Mill

45、er解碼);end 為了更清晰的驗(yàn)證Miller碼的解碼過(guò)程，在編程時(shí)首先對(duì)一個(gè)8bits數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證程序的正誤。仿真結(jié)果見圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bits示意圖。對(duì)Hamming解碼后的信號(hào)進(jìn)行Miller解碼仿真結(jié)果如下。 此結(jié)果應(yīng)與前面PCM編碼后的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。圖3.13 Miller解碼結(jié)果圖3.10 PCM解碼PCM解碼時(shí)需要將二進(jìn)制序列每8bits轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后 對(duì)13折線壓縮進(jìn)行還原，PCM解碼的仿真程序如下。function y = PCM_de(x)%對(duì)每8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，然后根據(jù)13折線壓縮的逆運(yùn)算得到原正弦函數(shù)。fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長(zhǎng)N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個(gè)點(diǎn)n=0:N-1; f=400; %語(yǔ)音信號(hào)頻率400，抽樣頻率8000，故每個(gè)波形20個(gè)抽樣點(diǎn)t=n*dt; a=64 32 16 8 4 2 1x10=zeros(1,1/8*length(x); %x10是將二進(jìn)制序列x每8位轉(zhuǎn)化成一個(gè)十進(jìn)制for i=1:length(x10) x10(i)=sum(a.*x(i*8-6:i*8); if x(i*8-7)=0%負(fù)數(shù) x10(i)=(-1)*x10(i); endend x10=