通信系統(tǒng)課程設(shè)計matlab

1、武漢理工大學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合訓(xùn)練報告 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 何思遙 專業(yè)班級： 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 課程設(shè)計目的：通過課程設(shè)計，使學(xué)生加強對電子電路的理解，學(xué)會對電路分析計算以及設(shè)計。進一步提高分析解決實際問題的能力，通過完成綜合設(shè)計型和創(chuàng)新性實驗及訓(xùn)練，創(chuàng)造一個動腦動手獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；加深對通信原理的理解，提高學(xué)生對現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認識，增強學(xué)生的實踐能力。要求完成的主要任務(wù):利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或

2、硬件實驗系統(tǒng)平臺上設(shè)計完成一 個典型的通信系統(tǒng)。學(xué)生要完成整個系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個系統(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），計算失真度，并且分析原因。設(shè)計要求為： 模擬信源為自己構(gòu)造一時間函數(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)送端對應(yīng)。 課程設(shè)計進度安排序號設(shè) 計 內(nèi) 容所用時間1根據(jù)設(shè)計任務(wù)，分析電路原理，確定實驗方案2天2根據(jù)實驗條件進行電路的測試，并對結(jié)果進行分析7天3撰寫課程設(shè)計報告1天合 計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)計任務(wù)1

3、1.1設(shè)計目的11.2課程設(shè)計要求11.3課程設(shè)計任務(wù)12 實驗電路原理分析22.1實驗原理框圖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實現(xiàn)73.1信號源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 實驗結(jié)果分析235 設(shè)計總結(jié)246 參考文獻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)測設(shè)函數(shù)27摘要本次課程設(shè)計主要是仿真通信系統(tǒng)中的編碼和調(diào)制過程。調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。通過調(diào)制，不僅可以進行頻譜搬移，把調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?，調(diào)制方式往往決定了一個通信系統(tǒng)的性能。MATLAB軟件廣泛用于數(shù)字信號分析，系統(tǒng)識別，時序分析與建模，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、動態(tài)仿真等方面有著廣泛的應(yīng)用。本課題利用MATLAB軟件完成模擬信號進行PCM編碼、Miller編碼、漢明碼、ASK調(diào)制、經(jīng)過AWGN信道，再解調(diào)、譯碼的完

5、整通信系統(tǒng)仿真，并通過統(tǒng)計誤碼率和對比前后波形，對這個通信系統(tǒng)進行評估。本次課程設(shè)計是利用仿真軟件或硬件實驗系統(tǒng)平臺上設(shè)計完成一個典型的通信系統(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)計的要求，是將一模擬信號經(jīng)過數(shù)字化，信源編碼，信道編碼，數(shù)字調(diào)制后再經(jīng)過相應(yīng)的解碼調(diào)制后，得到原始信號。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)計任務(wù)1.1設(shè)計目的 通過課程設(shè)計，使學(xué)生加強對電子電路的理解，學(xué)會對電路分析計算以及設(shè)計。進一步提高分析解決實際問題的能力，通過完成綜合設(shè)計型和創(chuàng)新性實驗及訓(xùn)練，創(chuàng)造一個動腦動手獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；加深對通信原理的理解，提高學(xué)生對現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認識，增強學(xué)生的實踐能力。1.2課程設(shè)計要求 要求：掌握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌

11、握實驗的設(shè)計、電路調(diào)試與測量的方法。1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊，圖表和文獻資料的自學(xué)能力，通過獨立思考深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會自己分析解決問題的方法。2.通過對實驗電路的分析計算，了解簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。3.掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和 整機指標測試方法，提高動手能力。1.3課程設(shè)計任務(wù) 利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或硬件實驗系統(tǒng)平臺上設(shè)計完成一個典型的通信系統(tǒng)。 學(xué)生要完成整個系統(tǒng)各環(huán)節(jié)以及整個系統(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 實驗電路原理分析2.1實驗原理框圖數(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 實驗原理框圖 數(shù)字化有三個基本過程：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，提高信號在信道上傳輸?shù)男?，達到信號遠距離傳輸?shù)哪康?。常見的?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK），頻移鍵控（FSK），相移鍵控（PSK）。 信道是信號傳輸媒介的總稱，傳輸信道的類型有無線信道（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 實驗原理框圖2.2 PCM原理通常是把從模擬信號抽樣、量化，直到編碼為二進制符號的基本過程，稱為脈沖編碼調(diào)制（PCM），簡稱脈碼調(diào)制。 在編碼器中由沖激脈沖對模擬信號抽樣，得到在抽樣時刻上的信號抽樣值。這個抽樣值仍是模擬量。在量化之前，通常由保持電路將其作短暫保存，以便電路有時間對其量化。在實際電路中，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變成離散的數(shù)字量，然后在編碼器中進行二進制編碼。這樣每個二進制碼組就代表一個量化后的信號抽樣值。解碼的原理和編碼過程相反。（1）抽樣：抽樣是對模擬信號進行周期性的掃描，把時間上連續(xù)的

15、信號變成時間上離散的信號。經(jīng)過抽樣的信號應(yīng)包含原信號的所有信息，即能無失真地恢復(fù)出原模擬信號。（2）量化是把經(jīng)抽樣得到的瞬時值進行幅度離散，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，每個量化區(qū)間的量化電平在各區(qū)間的中點。其量化間隔v取決于輸入信號的變化范圍和量化電平數(shù)。當(dāng)信號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是，無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)信號較小時，則信號量化噪聲功率比也就很小，這樣，對于弱信號時的

16、信號量噪比就很難達到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍?？梢?，均勻量化是的信號動態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這一個缺點，實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)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對于信號取值小的區(qū)間，其量化間隔也?。环粗?，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個突出的優(yōu)點。首先，當(dāng)輸入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度時，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時，量化噪聲功率的均方根基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時的信號量噪比。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。其折線圖如下。 圖2.3 13折線壓縮示意圖（3） 編碼：把抽樣信號變換成給定字長的二進制碼流的過程稱為編碼。話音PCM的抽樣頻率為8kHz，每個量化樣值對應(yīng)一個8位二進制碼，故話音數(shù)字編碼信號的速率為8bits8kHz64kb/s。量化噪聲隨量化級數(shù)的增多和級差的縮小而減小。量化級數(shù)增多即樣值個數(shù)增多，就要求更長的二進制編碼。因此，量化噪聲隨二進制編碼的位數(shù)增多而減小，即隨數(shù)字編碼信號的速率提高而減小。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通過抽樣、

18、量化、編碼三個步驟將連續(xù)變化的模擬信號轉(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：對原始符號“1”碼元起始不躍變，中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用10或01表示。對原始符號“0”則分成單個“0”還是連續(xù)“0”予以不同處理；單個“0”時，保持0前的電平不變，即在碼元邊界處電平不躍變，在碼元中間點電平也不躍變；對于連續(xù)“0”，則使連續(xù)兩個“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)則實例圖2.4信道編碼Hamming碼漢明碼用于數(shù)據(jù)傳送，能檢測所有一位和雙位差錯并糾正所有一位差錯的二進制代碼，是一

19、種編碼效率較高的線性分組碼。與其他的錯誤校驗碼類似，漢明碼也利用了奇偶校驗位的概念，通過在數(shù)據(jù)位后面增加一些比特，可以驗證數(shù)據(jù)的有效性。利用一個以上的校驗位，漢明碼不僅可以驗證數(shù)據(jù)是否有效，還能在數(shù)據(jù)出錯的情況下指明錯誤位置。在接受端通過糾錯譯碼自動糾正傳輸中的差錯來實現(xiàn)碼糾錯功能，稱為前向糾錯FEC。在數(shù)據(jù)鏈路中存在大量噪音時，F(xiàn)EC可以增加數(shù)據(jù)吞吐量。通過在傳輸碼列中加入冗余位(也稱糾錯位)可以實現(xiàn)前向糾錯。但這種方法比簡單重傳協(xié)議的成本要高。漢明碼利用奇偶塊機制降低了前向糾錯的成本。2.5 二進制幅移鍵控（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)于模擬信號中的調(diào)幅，只不過與載頻信號相乘的是二進數(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，信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號1時，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為0時，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 e2ASK(t) S（t） coswct 圖2.5 2ASK調(diào)制原理框圖調(diào)制過程的時間波形如下。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，與模擬信號的接收系統(tǒng)相比，這里增加了一個抽樣判決器的方框

21、，這對于提高數(shù)字信號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 定時脈沖圖2.7 2ASK解調(diào)原理框圖圖 2.8給出了解調(diào)過程的時間波形。 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：疊加在信號上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無論有無信號，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實現(xiàn)3.1信號源根據(jù)題目的要求，自己構(gòu)造一個時間函數(shù)，本課設(shè)模擬話音信號。因為話音信號的頻率在300Hz3400Hz之間，取典型值400Hz。構(gòu)造一個模擬正弦函數(shù)。 為了使得經(jīng)過抽樣的信號包含原信號的所有信息，即能無失真地恢復(fù)出原模擬信號。抽樣信號設(shè)定采樣頻率為8000Hz，因而采樣點間步長為1/8000s。程序為：fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點n=0:N-1; f=400; %語音信號頻率400，抽樣頻率8000，故每個波形20個抽樣點 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)造的正弦本來就是離散的， %所以令數(shù)據(jù)點數(shù)遠遠大于抽樣后的點數(shù)來模擬這個抽樣過程）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y13=line13(y);%進行非均勻編碼figure(2);plot(t,y13);title(13折線法進行壓縮); 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個量化單位）);ypcm=zeros(length(y),8);%length(y)其實就是Nabsyfix=abs(yfix);for i=1:length(y) %十進制轉(zhuǎn)化成二進制%dec2binvec函數(shù)結(jié)果不對所以沒有用這個函數(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)%負數(shù) ypcm(i,1)=0; %加負數(shù)符號位

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;%每個抽樣值8bitt1=n1*dt1;stairs(t1,

27、ypcm1);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時間范圍不變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%miller碼編碼規(guī)則：“1”用碼元中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用10和01交替表示， % 單個“0”在碼元持續(xù)時間內(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用來作為01交替的標記 flag1=1; %flag1 用來作為上一個碼的標記，若上一個碼為1，則flag1為1 else if flag1=1 %若原碼為0；且上一個碼為1 miller(2*i-1:2*i)=ex,ex; flag1=0; else %若原碼為0；且上一個碼為為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N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點 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;%每個抽樣值8bit，miller碼一個碼變兩個t1=n1*dt1;stairs(t1,miller);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時間范圍不變title(Miller編碼);end 為了更清晰的驗證Miller碼實現(xiàn)的功能，在編程時首先對一個8bits數(shù)據(jù)進行測試，驗證程序的正誤。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 對信號源的PCM碼進行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N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點 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;%每個抽樣值8bit，miller碼1個變2個，漢明碼4個碼變7個t1=n1*dt1;stairs(t1,hamming);axis(0,N*dt,-0.1,1.1);%時間范圍不變title(Hamming編碼);end 為了更清晰的驗證Hamming碼實現(xiàn)的功能，在編程時首先對一個8bits數(shù)據(jù)進行測試，驗證程序的正誤。仿真結(jié)果見圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bits示意圖。對信號源的Miller碼進行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)生一個載波，與之前的漢明編碼的結(jié)果相乘，形成ASK調(diào)制信號。ASK調(diào)制的子函數(shù)如下。function ask = ASK(x)%產(chǎn)生一個載波，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N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點 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)時效果不佳 %所以這里令 每三個載波去調(diào)制一位二進制 dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%載波每個sin波形 20個點n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個抽樣值8bit，miller碼1

33、個變2個，漢明碼4個碼變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)用則一定要標明是第幾個圖，否則會出現(xiàn)幾十個圖 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);%時間范圍不變title(ASK調(diào)制的載波); for i=1:length(x)%對信號x進行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);end對信道編碼后的Hamming碼進行ASK調(diào)制的結(jié)果如下圖。為了使結(jié)果更清晰，圖中只顯示了信號中的部分。 圖3.6 ASK調(diào)制的載波圖3.7 ASK 調(diào)制信號3.6 加AWGN噪聲信號經(jīng)過信道，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)過信道，加高斯白噪聲receive=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N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點m=3;dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%載波每個sin波形 20個點n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個抽樣值8bit，miller碼1個變2個，漢明碼4個碼變7個 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，圖中只顯示了信號的部分。 圖3.8 經(jīng)過AWGN信道后的信

36、號3.7 ASK解調(diào)經(jīng)過信道后的信號被接受，進行ASK解調(diào)。本課設(shè)采用相干解調(diào)方式。此處構(gòu)造了一個巴特沃斯低通濾波器，與載波信號相乘后的信號經(jīng)過低通濾波和抽樣判決，得到一個近似原Hamming碼的二進制序列。抽樣判決的條件是信號幅度大于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%（帶通filter）與載波相乘低通filter抽樣判決%產(chǎn)生一個載波(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N=30; %設(shè)置

37、圖像上一共畫30個點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)時效果不佳 %所以這里令 每三個載波去調(diào)制一位二進制 dt1=1/m*1/20*1/(fs*8*2*7/4);%每個載波sin 20個點n1=0:m*20*8*N*2*7/4-1;%每個抽樣值8bit，miller碼1個變2個，漢明碼4個碼變7個 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)用則一定要標明是第幾個圖，否則會出現(xiàn)幾十個圖subplot(3,1,

38、1);plot(t1,receive);axis(0,0.0001,-1.1,1.1);title(接收信號與載波相乘)%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對由receive1和t1描述的輸入信號的時間響應(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dt2=1/(fs*8*2*7/4);%每個載波sin 20個點n2=0:840-1;%每個抽樣值8bit，miller碼1個變2個，漢明碼4個碼變7個 t2=n2*dt2; figure(13);stairs(t2,ask_next);axis(0,0.00015,-1.1,1.1);title(經(jīng)過

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。這是因為信號幅度為大于0.2時才判決為1。3.8 Hamming解碼 與編碼相對應(yīng)，對信號進行（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N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點 figure(14)dt1=1/(fs*8*2);%時間間隔變?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);%時間范圍不變title(Hamming解碼); end 為了更清晰的驗證Hamming碼的解碼過程，在編程時首先對一個8bits數(shù)據(jù)進行測試，驗證程序的正誤。 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ASK解調(diào)后的信號進行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%miller碼編碼規(guī)則：“1”用碼元中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用10和01交替表示， % 單個“0”在碼元持續(xù)時間內(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 %設(shè)定采樣頻率 %設(shè)置圖像上一共畫30個點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);%時間范圍不變title(Mill

45、er解碼);end 為了更清晰的驗證Miller碼的解碼過程，在編程時首先對一個8bits數(shù)據(jù)進行測試，驗證程序的正誤。仿真結(jié)果見圖3.3 Miller編解碼和Hammig編解碼8bits示意圖。對Hamming解碼后的信號進行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)果相對應(yīng)。圖3.13 Miller解碼結(jié)果圖3.10 PCM解碼PCM解碼時需要將二進制序列每8bits轉(zhuǎn)換為十進制，然后 對13折線壓縮進行還原，PCM解碼的仿真程序如下。function y = PCM_de(x)%對每8位二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制，然后根據(jù)13折線壓縮的逆運算得到原正弦函數(shù)。fs=8000; %設(shè)定采樣頻率 dt=1/fs; %設(shè)定步長N=30; %設(shè)置圖像上一共畫30個點n=0:N-1; f=400; %語音信號頻率400，抽樣頻率8000，故每個波形20個抽樣點t=n*dt; a=64 32 16 8 4 2 1x10=zeros(1,1/8*length(x); %x10是將二進制序列x每8位轉(zhuǎn)化成一個十進制for i=1:length(x10) x10(i)=sum(a.*x(i*8-6:i*8); if x(i*8-7)=0%負數(shù) x10(i)=(-1)*x10(i); endend x10=