信息sy1301-潘冬冬-通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)(20210327073048)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名：潘冬冬專業(yè)班級(jí)：信息sy1301 指導(dǎo)教師：劉新華工作單位：武漢理工大學(xué) 題目：通信系統(tǒng)課群綜合應(yīng)用設(shè)計(jì) 初始條件 1）MATLA軟件 2 ）通信原理各模塊相關(guān)知識(shí) 要求完成的主要任務(wù) 主要任務(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)其中信源為隨機(jī)確定的一個(gè)模擬時(shí)間函數(shù)，數(shù)字 化方式采用增量編碼編碼，基帶碼為 AMI碼，信道碼采用循環(huán)碼，調(diào)制方式為 ASK信道類型為衰落信道。 要求：掌握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、電路 調(diào)試與測(cè)量的方法。 時(shí)間安排: 序號(hào) 設(shè)計(jì) 內(nèi) 容 所用時(shí)間 1

2、 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，分析電路原理，確定實(shí)驗(yàn)方案 P 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 r 1天 合計(jì) 2周 指導(dǎo)教師簽名: 系主任（或責(zé)任教師）簽名: 目錄 摘要 3 abstract 4 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 5 1.1 設(shè)計(jì)目的 5 1.2 課程設(shè)計(jì)要求 5 1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 5 2. 實(shí)驗(yàn)電路原理分析 6 2.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖 6 2.2 增量調(diào)制原理 7 2.3AMI 碼 7 2.4 循環(huán)碼 8 2.4.1 循環(huán)碼介紹 8 2.4.2 循環(huán)碼編碼原理 10 2.4.3 循環(huán)碼的糾錯(cuò)原理 11 2.5 二進(jìn)制幅移鍵控（ 2ASK ）調(diào)制與

3、解調(diào)原理 13 2.6 衰落信道 14 3 實(shí)驗(yàn)方案 15 3.1 仿真部分 15 3.2ASK 調(diào)制部分 15 3.3ASK 解調(diào)部分 16 4. 仿真結(jié)果分析 17 4.1 仿真圖形 17 4.2 結(jié)果分析 20 5. 心得與體會(huì) 21 附錄 22 參考文獻(xiàn) 28 摘要 本次課程設(shè)計(jì)主要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)。 其中數(shù)字化方式為 增量調(diào)制，基帶碼為AMI碼，信道碼為循

4、環(huán)碼，數(shù)字調(diào)制方式為 ASK調(diào)制，信道 為衰落信道。 并且要求完成整個(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。 關(guān)鍵詞： 增量調(diào)制 AMI 碼 循環(huán)碼 ASK 衰落信道 abstract This course is designed using simulation software or hardware experiment system platform design completed a typical communication system. The general communication system

5、is by the source, send equipment, channel, receiving equipment, constitute the receiver. According to the requirements of the course design, it is a analog signal through digital, source coding, channel coding, digital modulation after after corresponding decoding modulation, get the original signal

6、. The digital way as the delta modulation, baseband code for AMI code, channel code for cyclic code, digital modulation mode for ASK modulation, channel for fading channel. And asked to complete the whole system and each link of the whole system simulation, and finally at the receiving end or simila

7、r or accurate reproduction of the input (source), calculation distortion, and reasons for analysis. Key words: delta modulation AMI code cyclic code ASK modulation 1 課程設(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

8、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Syst

9、emView）,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，數(shù) 字化方式為增量調(diào)制，基帶碼為AMI碼，信道碼為循環(huán)碼，調(diào)制方式為ASK調(diào)制, 信道類型為衰落信道） 。 2.實(shí)驗(yàn)電路原理分析 2.1實(shí)驗(yàn)原理框圖 圖2.1通信系統(tǒng)的原理框圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換中有三個(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（DPC） 增量調(diào)制。 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型有 AMI碼，HDB3碼，PS

10、T碼，曼徹斯特碼，密勒碼，CMI 碼。 信道編碼的常用編碼有漢明碼，卷積碼，循環(huán)碼，BCH碼。 常見的數(shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK，頻移鍵控（FSK，相移鍵控（PSK。 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)字化方式為增量調(diào)制，基帶碼為AMI碼，信道碼為循環(huán)碼， 數(shù)字調(diào)制方式為ASK調(diào)制，信道為衰落信道，則有以下原理框圖 圖2.2實(shí)驗(yàn)原理框圖 2.2增量調(diào)制原理 增量調(diào)制是由PCM發(fā)展而來(lái)的模擬信號(hào)數(shù)字化的一種編碼方式，它是PCM 的一種特例。增量調(diào)制編碼基本原理是指用一位編碼， 這一位碼不是表示信號(hào)抽 樣值的大小，而是表示抽樣幅度的增量特性，即采用一位二進(jìn)制數(shù)碼“

11、 1”或“0” 來(lái)表示信號(hào)在抽樣時(shí)刻的值相對(duì)于前一個(gè)抽樣時(shí)刻的值是增大還是減小，增大則 輸出“ 1”碼，減小則輸出“ 0”碼。輸出的“ 1”，“0”只是表示信號(hào)相對(duì)于前一 個(gè)時(shí)刻的增減，不表示信號(hào)的絕對(duì)值。 增量調(diào)制最主要的特點(diǎn)就是它所產(chǎn)生的二進(jìn)制代碼表示模擬信號(hào)前后兩個(gè) 抽樣值的差別（增加、還是減少）而不是代表抽樣值本身的大小，因此把它稱為增 量調(diào)制。在增量調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)端調(diào)制后的二進(jìn)制代碼 1和0只表示信號(hào)這一個(gè)抽 樣時(shí)刻相對(duì)于前一個(gè)抽樣時(shí)刻是增加（用1碼）還是減少（用0碼）。收端譯碼器每 收到一個(gè)1碼，譯碼器的輸出相對(duì)于前一個(gè)時(shí)刻的值上升一個(gè)量化階，而收到一 個(gè)0碼，譯碼器的輸出相對(duì)于前一

12、個(gè)時(shí)刻的值下降一個(gè)量化階。 增量調(diào)制系統(tǒng)框圖如圖2.3所示,其中量化器是一個(gè)零值比較器，根據(jù)輸入 的電平極性，輸出為預(yù)測(cè)器是一個(gè)單位延遲器，其輸出為前一個(gè)采樣時(shí)刻的解 碼樣值，編碼器也是一個(gè)零值比較器，若其輸入為負(fù)值，則編碼輸出為0,否則輸 出為1。解碼器將輸入1,0符號(hào)轉(zhuǎn)換為S ,然后與預(yù)測(cè)值相加后得出解碼樣值輸 出，同時(shí)也作為預(yù)測(cè)器的輸入。 2.3 AMI 碼 AMI碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。 這是一種將消息代碼0和1按如下規(guī)則進(jìn) 行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0,而把代碼中的1交替地變換為傳輸 碼的 +1、-1、+1、-1 ，例如: 消息代碼：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

13、 1 AMI 碼：+1 0 0 -1+1 0 0 0-1+1-1 2.4循環(huán)碼 241循環(huán)碼介紹 循環(huán)碼是線性分組碼的一種，所以它具有線性分組碼的一般特性， 此外還具 有循環(huán)性。循環(huán)碼的編碼和解碼設(shè)備都不太復(fù)雜， 且檢(糾)錯(cuò)能力強(qiáng)。它不但可 以檢測(cè)隨機(jī)的錯(cuò)誤，還可以檢錯(cuò)突發(fā)的錯(cuò)誤。(n,k )循環(huán)碼可以檢測(cè)長(zhǎng)為n-k 或更短的任何突發(fā)錯(cuò)誤，包括首尾相接突發(fā)錯(cuò)誤。 循環(huán)碼是一種無(wú)權(quán)碼，循環(huán)碼編排的特點(diǎn)是相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間符合卡諾圖中 的鄰接條件，即相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間只有一位碼元不同，碼元就是組成數(shù)碼的單元。 符合這個(gè)特點(diǎn)的有多種方案，但循環(huán)碼只能是表中的那種。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有 瞬時(shí)錯(cuò)誤，因?yàn)樵跀?shù)

14、碼變換過(guò)程中，在速度上會(huì)有快有慢，中間經(jīng)過(guò)其它一些數(shù) 碼形式，稱它們?yōu)樗矔r(shí)錯(cuò)誤。這在某些數(shù)字系統(tǒng)中是不允許的， 為此希望相鄰兩 個(gè)數(shù)碼之間僅有一位碼元不同，即滿足鄰接條件，這樣就不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)錯(cuò)誤。循 環(huán)碼就是這樣一種編碼，它可以在卡諾圖中依次循環(huán)得到。 循環(huán)碼最大的特點(diǎn)就是碼字的循環(huán)特性，所謂循環(huán)特性是指：循環(huán)碼中任一 許用碼組經(jīng)過(guò)循環(huán)移位后，所得到的碼組仍然是許用碼組。若 (an ian2aia。)為一循環(huán)碼組，則(an 2an 3a。a. 1 )、 (an 3 an 4an 1 an 2 ) 還是許用碼組。也就是說(shuō)，不論是左移還是右 移，也不論移多少位，仍然是許用的循環(huán)碼組。 (1) 循環(huán)

15、碼的多項(xiàng)式表示 設(shè)碼長(zhǎng)為n的循環(huán)碼表示為(an 1 an 2ai a1 a0)，其中ai為二進(jìn)制數(shù)， 通常把碼組中各碼元當(dāng)做二進(jìn)制的系數(shù)，即把上式中長(zhǎng)為n的各個(gè)分量看做多 式: n 1n 2 Tx an 1X an 2X n i aiX a1Xao (2.1) 的各項(xiàng)系數(shù)，則碼字與碼多項(xiàng)式一一對(duì)應(yīng)，這種多項(xiàng)式中，x僅表示碼元位置的 標(biāo)記,因此我們并不關(guān)心x的取值，這種多項(xiàng)式稱為碼多項(xiàng)式。 (2) (n,k)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式 (n,k)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式寫為 g(x),它是(n,k)循環(huán)碼碼集中唯一的，幕次為 n-k 的碼多項(xiàng)式， 則xkg(x)是 -個(gè)幕次為 n的碼多項(xiàng)式。按模(xn 1)運(yùn)

16、算，此 時(shí)： x k g (x) Q (x) R (x) (2.2 ) 即 n xkg(x) n R(x) (2.3 ) 且因x g(x)也是n階幕，故Q(x)=1。由于它是循環(huán)碼，故xkg(x)按模(xn 1) 運(yùn)算后的“余式”也是循環(huán)碼的一個(gè)碼字，它必能被g(x)整除，即： R(x) F(x) (2.4) 由以上兩式可以得到： g(x) xkg(x)Q(x)(xn 1) R(x) (xn 1) f (x)g(x) (2.5) 和xn1 xk f(x)g(x) h(x)g(x) (2.6) 從上式中可以看出，生成多項(xiàng)式 g(x)應(yīng)該是xn 1的一個(gè)因式，即循環(huán)碼 多項(xiàng)式應(yīng)該是xn 1的一個(gè)n

17、-k次因式。 (3) 循環(huán)碼的生成矩陣和一致校驗(yàn)矩陣 對(duì)所有的i=0,1,2,k-1，用生成多項(xiàng)式g(x)除xn k ，有： xn k 1 ai(x)g(x) bi(x)(2.7) 式中bi(x)是余式，表示為： bi(x)b,n k 1Xn k 1bi,1Xbi,0(2.8) 因此，xn k i b(x)是g(x)的倍式，即xn k 1 bi(x)是碼多項(xiàng)式，由此得到系統(tǒng) 形式的生成矩陣為： 1 0 0 d 1,n k 1 bk 1,1 bk 1,0 0 G 1 0 bk 2,n k 1 bk 2,1 bk x,0 (2.9) 0 0 0 1 b0,n k 1 0,1 0,0 它是一個(gè)k n

18、階的矩陣。 同樣，由G Ht=0可以得到系統(tǒng)形式的一致校驗(yàn)矩陣為: bk 1,n k 1 bk 2,n k 1 b0,n k 1 1 0 0 (2.10) H bk 1,1 bk2,1 b0,1 0 1 0 bk 1,0 bk 2,0 b0,0 0 0 1 如已知(7,4)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和校驗(yàn)多項(xiàng)式分別為：g(x) x3 x 1， h(x)x4x2 x 1。寫得其生成矩陣和校驗(yàn)矩陣分別為： 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 G 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 H 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1

19、 2.4.2循環(huán)碼編碼 馬原理 (2.11) (2.12) 有信息碼構(gòu)成信息多項(xiàng)式m(x)mk 1xk 1 m。,其中最高幕次為k-1 ；用 xn k乘以信息多項(xiàng)式m(x)，得到的xn km(x)，最高幕次為n-1，該過(guò)程相當(dāng)于把 信息碼(mk 1， mk 2，m1， m。)移位到了碼字德前k個(gè)信息位，其后是 r個(gè)全為零的監(jiān)督位；用g(x)除xn km(x)得到余式r(x),其次數(shù)必小于g(x)的次 數(shù)，即小于(n-k)，將此r(x)加于信息位后做監(jiān)督位，即將r(x)于xn km(x)相 加，得到的多項(xiàng)式必為一碼多項(xiàng)式。(7，4)循環(huán)碼編碼的程序框圖如圖 2.4 所示： 存儲(chǔ)c(x) 圖2.4

20、編碼程序框圖 2.4.3循環(huán)碼的糾錯(cuò)原理 糾錯(cuò)碼的譯碼是該編碼能否得到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵所在。譯碼器往往比 編碼較難實(shí)現(xiàn)，對(duì)于糾錯(cuò)能力強(qiáng)的糾錯(cuò)碼更復(fù)雜。根據(jù)不同的糾錯(cuò)或檢錯(cuò) 目的，循環(huán)碼譯碼器可分為用于糾錯(cuò)目的和用于檢錯(cuò)目的的循環(huán)碼譯碼器。 通常，將接收到的循環(huán)碼組進(jìn)行除法運(yùn)算，如果除盡，貝U說(shuō)明正確傳 輸；如果未除盡，則在寄存器中的內(nèi)容就是錯(cuò)誤圖樣，根據(jù)錯(cuò)誤圖樣可以 確定一種邏輯，來(lái)確定差錯(cuò)的位置，從而達(dá)到糾錯(cuò)的目的。用于糾錯(cuò)目的 的循環(huán)碼的譯碼算法比較復(fù)雜，感興趣的話可以參考一些參考書。而用于 檢錯(cuò)目的循環(huán)碼，一般使用ARC通信方式。檢測(cè)過(guò)程也是將接受到的碼組 進(jìn)行除法運(yùn)算，如果除盡，則說(shuō)明傳

21、輸無(wú)誤；如果未除盡，則表明傳輸出 現(xiàn)差錯(cuò)，要求發(fā)送端重發(fā)。用于這種目的的循環(huán)碼經(jīng)常被成為循環(huán)冗余校 驗(yàn)碼，即CRC校驗(yàn)碼。CRC校驗(yàn)碼由于編碼電路、檢錯(cuò)電路簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)， 因此得到廣泛的應(yīng)用。在通過(guò)MODEMS輸文件的協(xié)議如 ZMODEWXMODE協(xié) 議中均用到了 CRC校驗(yàn)技術(shù)。在磁盤、光盤介質(zhì)存儲(chǔ)技術(shù)中也使用該方法。 當(dāng)碼字c通過(guò)噪聲信道傳送時(shí)，會(huì)受到干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤。如果信道產(chǎn)生的錯(cuò) 誤圖樣是e,譯碼器收到的n重接受矢量是y,則表示為： y c e(2.15) 上式也可以寫成多項(xiàng)式形式： y(x) c(x) e(x)(2.16) 譯碼器的任務(wù)就是從y(x)中得到e(x)，然后求的估值碼字

22、 AA c(x) y(x) e(x)(2.17) 并從中得到信息組m(x)。 循環(huán)碼譯碼可按以下三個(gè)步驟進(jìn)行： (1) 有接收到的y(x)計(jì)算伴隨式s(x); (2) 根據(jù)伴隨式s(x)找出對(duì)應(yīng)的估值錯(cuò)誤圖樣e(x)； AAA (3) 計(jì)算c(x) y(x) e(x)，得到估計(jì)碼字c(x)。若c(x) c(x),則譯碼正 A 確，否則，若c(x) c(x)，則譯碼錯(cuò)誤。 由于g(x)的次數(shù)為n - k 次，g(x)除E(x)后得余式(即伴隨式)的最高次 數(shù)為n-k-1次，故S(x)共有2n-k個(gè)可能的表達(dá)式，每一個(gè)表達(dá)式對(duì)應(yīng)一個(gè)錯(cuò)誤 格式?？梢灾?7,4 )循環(huán)碼的S(x)共有2(7-4)

23、= 8個(gè)可能的表達(dá)式，可根據(jù)錯(cuò) 誤圖樣表來(lái)糾正(7,4 )循環(huán)碼中的一位錯(cuò)誤，其伴隨式如表1所示 表1 BCH(7, 4)循環(huán)碼錯(cuò)誤圖樣表 錯(cuò)誤圖樣 錯(cuò)誤圖樣碼字 伴隨式S(x) 伴隨式 E6（X）=X 6 2 X 100 E5（X）=X 5 2 , X +x 110 E4（X）=X 4 2 x2+x+1 111 E3（X）=X 3 x+1 011 E2（X）=X 2 x2+1 101 Ei（x）=x 1 X 010 Eo（x）=x o 1 001 E（x）=0 0 000 上式指出了系統(tǒng)循環(huán)碼的譯碼方法：將收到的碼字R(x)用g(x)去除，如果除盡 則無(wú)錯(cuò)；否則有錯(cuò)。如果有錯(cuò)，可由余式 S(

24、x)找出對(duì)應(yīng)圖樣，然后將錯(cuò)誤 圖樣E(x)與R(x)模2和，即為所求碼字qx)，從而實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)目的。 根據(jù)前面的討論，可得(7, 4)循環(huán)碼譯碼的程序框圖如圖2.5所示： 圖2.5譯碼程序框圖 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，而其頻率和初始相位保持不 變。其信號(hào)表達(dá)式為： e0(t)S(t) cos ct，S (t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào)。 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

25、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。 圖2.6信號(hào)調(diào)制波形 由圖可以看出2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s( t) 通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號(hào) 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 d 圖2.7 2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 2.6衰落信道 瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel ）是一種無(wú)線電信號(hào)傳播環(huán)境的 統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道之后，其信號(hào)幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為 “衰落”特性，并且多徑衰落的信號(hào)包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑

26、衰落也 稱為瑞利衰落。這一信道模型能夠描述由電離層和對(duì)流層反射的短波信道，以 及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào) 的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。 假設(shè)經(jīng)反射（或散射）到達(dá)接收天線的信號(hào)為N個(gè)幅值和相位均隨機(jī)的且 統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)之和。信號(hào)振幅為r,相位為，則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為 r2 r2 P（r）=二 e2 （r 0）（2.18） 相位概率密度函數(shù)為： P（）=1/2（ 02 ）（2.19） 3實(shí)驗(yàn)方案 3.1仿真部分 方案一：采用MATLA下的SIMULINK寸各個(gè)模塊進(jìn)行建模仿真。 方案二：運(yùn)用MATLAB程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊的仿真。 由

27、于本次課設(shè)是對(duì)通信系統(tǒng)的仿真，若用 SIMULINK來(lái)實(shí)驗(yàn)，則會(huì)涉及到大 量的模塊設(shè)計(jì)和參數(shù)的設(shè)置，在調(diào)試參數(shù)的過(guò)程中會(huì)很不方便，并且可能由于版 本的問(wèn)題導(dǎo)致有些模塊不存在而給仿真帶來(lái)不必要的麻煩。而用 MATLAB程語(yǔ) 言則能比較簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，故選擇方案二。 3.2 ASK調(diào)制部分 ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。 方案一：模擬調(diào)制法使用乘法器實(shí)現(xiàn) 圖3.1模擬調(diào)制流程圖 方案二：鍵控法使用開關(guān)電路實(shí)現(xiàn) 開天址濟(jì) 圖3.2鍵控法流程圖 根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的要求，ASK調(diào)制之前有各種編碼，模擬調(diào)制的只需要用 乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)，編程實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。而鍵控法則需要設(shè)

28、計(jì)一個(gè)開關(guān)電路， 因?yàn)橹?前沒(méi)有做過(guò)，所以選擇方案一模擬調(diào)制法。 3.3 ASK解調(diào)部分 ASK有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）和非相干解調(diào)法（包 絡(luò)檢波法）。相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置， 因此用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。為確保無(wú)失真還原信號(hào)，必須在接收端提供一 個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的本地載波，這是整個(gè)解調(diào)過(guò)程能否順利完好進(jìn)行的關(guān) 鍵。 方案一：相干解調(diào) 低通 濾波器 抽樣 判決器 輸出 圖3.3相干解調(diào)流程圖 方案二：非相干解調(diào) e2ASK t 帶通 濾波器 全波 整流器 低通 濾波器 抽樣 判決器 輸出 圖3.4非相干解調(diào)流程圖 由圖3.3和圖3.4

29、中的原理框圖可以看出兩者的不同就是相干解調(diào)中用到了 相乘器，而和非相干解調(diào)中用到的是全波整流器， 因?yàn)橄喑似鞅容^好用程序?qū)崿F(xiàn) 故選擇方案一相干解調(diào)。 4.仿真結(jié)果分析 4.1仿真圖形 圖4.1原始信號(hào)和抽樣信號(hào) 音量調(diào)制 051016202530 圖4.2增量調(diào)制和AMI編碼圖像 三逬制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制 III T 111 0.3 - 06 - 04 - 0.2 - 051015202530 循環(huán)編碼 圖4.3三進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制和循環(huán)編碼圖像 循環(huán)解砰 1 )8 Q.6 D.4 D 2 0 ( - I I 1 1 1 1 - )51015 二進(jìn)制轉(zhuǎn)三逬制 202530 1 D5 0 0.6 -1 -

30、051015 202530 圖4.5循環(huán)解碼和二進(jìn)制轉(zhuǎn)三進(jìn)制 AM解碼 圖4.6 AMI解碼和增量調(diào)制圖像 4.2 結(jié)果分析 由 4.2 到 4.6 對(duì)比可以看出經(jīng)過(guò)增量調(diào)制， AMI 編碼，三進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制， 循環(huán)編碼，ASK調(diào)制，ASK解調(diào)，循環(huán)解碼，二進(jìn)制轉(zhuǎn)換三進(jìn)制， AMI解碼，增 量解調(diào)后的波形與輸入波形大致相似， 與輸入波形稍有出入。 由計(jì)算得失真度為 5.4417e-004 。 因?yàn)?AMI 編碼后為 +1， -1 ， 0組成的一個(gè)三進(jìn)制序列，沒(méi)辦法直接進(jìn)行循環(huán) 碼編碼，所以又將三進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換成了二進(jìn)制，即分別用00， 01， 10 來(lái)代替-1 ， 0， +1. 從而碼的長(zhǎng)度增加

31、了一倍。 在后面也有相應(yīng)的二進(jìn)制轉(zhuǎn)三進(jìn)制的解碼。 這 里的循環(huán)編碼用的是（ 7， 4）碼，所以在設(shè)置參數(shù)時(shí)要注意，碼的長(zhǎng)度應(yīng)該是 4 的倍數(shù)。剛開始調(diào)程序時(shí)沒(méi)有注意到這個(gè)問(wèn)題， 導(dǎo)致在后面增量解調(diào)時(shí)一直報(bào)錯(cuò)， 后來(lái)才發(fā)現(xiàn)是這個(gè)問(wèn)題，設(shè)置好參數(shù)后就運(yùn)行正常了。 5.心得與體會(huì) 經(jīng)過(guò)這兩周的課程設(shè)計(jì)，讓我收獲多多。這次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是在MATLAB 上完成一個(gè)典型的通信系統(tǒng)的仿真，這就要求我們對(duì)理論知識(shí)有全面深入透徹的 理解，并且很熟悉仿真軟件，還有嫻熟的編程能力。因?yàn)橹坝薪佑|MATLA這 個(gè)軟件，曾經(jīng)編寫過(guò)圖像處理程序，有一定 MATLA編程基礎(chǔ)。然而，我對(duì)于通 信系統(tǒng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)還很淺顯，

32、 基本還停留在課本上。所以在完成這次課程設(shè) 計(jì)任務(wù)過(guò)程中，我花費(fèi)了大量時(shí)間來(lái)復(fù)習(xí)溫故搭建通信系統(tǒng)的理論知識(shí)，又去圖 書館查閱資料，上網(wǎng)搜集資料，最后才差強(qiáng)人意地完成了。 總之，課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐，不僅加強(qiáng)了編程能力，還鞏固了通信專業(yè)理 論知識(shí)，同時(shí)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身的不足。 在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)得的，我將發(fā)揮到其它中 去，也將在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷提高、完善；在此間發(fā)現(xiàn)的不足，我將努力 改善，通過(guò)學(xué)習(xí)、實(shí)踐等方式不斷提高，克服那些不應(yīng)成為學(xué)習(xí)、獲得知識(shí)的障 礙。在今后的學(xué)習(xí)、工作中有更大的收獲，在不斷地探索中、在無(wú)私的學(xué)習(xí)、奉 獻(xiàn)中實(shí)現(xiàn)自己的人身價(jià)值！ 附錄 1. 主程序 Ts=1e-4; t=0:

33、Ts:399*Ts; x=sin(2*pi*50*t); %x=cos(2*pi*50*t)+sin(2*pi*50*t); figure(1) subplot(2,1,1); plot(t,x); title( 原始信號(hào) ); subplot(2,1,2); stem(t,x); title( 抽樣信號(hào) ); y1=ZLtz(x); figure(2); subplot(2,1,1); stairs(y1); %stairs 函數(shù)用于繪制階梯狀圖 axis(0 30 0 1.2); title( 增量調(diào)制 ); y2=AMIcode(y1); subplot(2,1,2); stairs(y

34、2); axis(0 30 -1.2 1.2); title(AMI 編碼 ); y3=ZH(y2); figure(3); subplot(2,1,1); stairs(y3); axis(0 30 0 1.2); title( 三進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制 ); y4=XH(y3); subplot(2,1,2); stairs(y4); axis(0 30 0 1.2); title( 循環(huán)編碼 ); y5=ASK(y4); y6=XH_D(y5); figure(6) subplot(2,1,1); stairs(y6); axis(0 30 0 1.2); title( 循環(huán)解碼 ); y7=Z

35、H_D(y6); subplot(2,1,2); stairs(y7); axis(0 30 -1.2 1.2); title( 二進(jìn)制轉(zhuǎn)三進(jìn)制 ); y8=AMI_D(y7); figure(7) subplot(2,1,1); stairs(y8); axis(0 30 0 1.2); title(AMI 解碼 ); y9=ZLjt(y8); %y10=filter(y9); figure(7); subplot(2,1,2) stairs(t,y9); axis(0 0.04 -1.2 1.2); title( 增量解調(diào) ) %計(jì)算失真度 da=0; for i=1:length(t)

36、dc=(x(i)-y9(i)F2/le ngth(t); da=da+dc; end da 2. 增量調(diào)制 增量調(diào)制 function codeout=ZLtz(x)% Ts=1e-4; t=0:Ts:399*Ts; %x=sin(2*pi*50*t); delta=0.04; D(1+length(t)=0; for k=1:length(t) e(k)=x(k)-D(k); e_q(k)=delta*(2*(e(k)=0)-1); D(k+1)=e_q(k)+D(k); codeout(k)=(e_q(k)0); end codeout=reshape(codeout,1,length(c

37、odeout); %figure; %stairs(codeout); %axis(0 30 0 1.2); %title( 增量調(diào)制 ); 3. AMI 調(diào)制 function AMI=AMIcode(x)%AMI 編碼 %Ts=1e-4; %t=0:Ts:399*Ts; %x=sin(2*pi*50*t); %y=ZLtz(x); m=length(x); AMI=zeros(1,m); f=1; for i=1:m if x(i)=0 AMI(i)=0 else f=xor(f,1); AMI(i)=2*f-1; end end 4. 三進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制程序 function t=ZH(

38、x)% 三進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制， 1,0 ，+1 分別表示為 00,01,10 m=length(x); for i=1:m if x(i)=-1 t(2*i-1)=0; t(2*i)=0; else if x(i)=0 t(2*i-1)=0; t(2*i)=1; else if x(i)=1 t(2*i-1)=1; t(2*i)=0; end end end end 5. 循環(huán)碼程序以及瑞利衰落信道程序 function code=XH(x) n=7; k=4; p=cyclpoly(n,k);% 循環(huán)碼生成多項(xiàng)式 code=encode(x,n,k,cyclic,p);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行差錯(cuò)編碼

39、code=reshape(code,1,length(code); 6. ASK調(diào)制與解調(diào)及 function yn4 =AKS(code) %Ts=1e-4; %t=0:Ts:399*Ts; %x=sin(2*pi*50*t); %y1=ZLtz(x); %y2=AMIcode(y1); %y3=ZH(y2); %y4=XH(y3); %code=y4; codn=length(code); fc=10; fs=fc*6; code_len=8; for i=1:codn % 產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào) x(i-1)*code_len+1:code_len*i)=code(i); end car=co

40、s(2*pi*fc/fs*(0:length(x)-1); ask_out=x.*car; figure(4); subplot(3,1,1) plot(car); axis(0 200,-1.2 1.2); title( 載波 ); subplot(3,1,2) plot(ask_out); axis(0 200,-1.2 1.2); title(ASK 調(diào)制 ); %衰落信道 fd=0; td=1/fs; chan=rayleighchan(td,fd);% 瑞利衰落信道 sn=filter(chan,ask_out); %解調(diào) yn3=sn.*car; for i=1:length(yn3) if(yn3(i)=0.02) yn3(i)=1; else yn3(i)=0; end end yn4=zeros(1,codn); i1=1; for i=1:8:length(yn3) yn4(i1)=yn3(i); i1=i1+1; end subplot(3,1,3) stairs(yn4); axis(0 30,-0.