通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計

1、武漢理工大學通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計課程設計書課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 徐文君 工作單位： 武漢理工大學 題目: 通信系統(tǒng)課群綜合訓練與設計 初始條件： MATLAB 軟件，電腦，通信原理知識 要求完成的主要任務: 1、利用仿真軟件（如Matlab或SystemView），或硬件實驗系統(tǒng)平臺上設計完成一個典型的通信系統(tǒng)2、學生要完成整個系統(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。時間安排：序號設 計 內 容所用時間1根據(jù)設計任務，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，并對結果進行分析7天

2、3撰寫課程設計報告1天合 計2周指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要IabstractII1 設計目的及要求11.1 設計目的11.2 設計要求12 通信系統(tǒng)22.1 系統(tǒng)簡述22.2 主要步驟22.3 系統(tǒng)框圖23 系統(tǒng)設計原理33.1 增量調制33.2 基帶傳輸CMI碼43.2.1 CMI編碼原理43.2.2 CMI解碼原理53.3 信道傳輸循環(huán)碼63.3.1循環(huán)碼介紹63.3.2 循環(huán)碼編碼原理83.3.3 循環(huán)碼的糾錯原理93.4 FSK調制及解調原理113.4.1 FSK調制原理113.4.2 FSK解調原理113.5 AWGN信道134 系統(tǒng)仿真

3、及分析134.1 增量調制仿真134.2 基帶傳輸CMI碼仿真144.3 信道傳輸碼循環(huán)碼仿真144.4 FSK調制仿真154.5 AWGN信道仿真164.6 FSK解調仿真164.7 循環(huán)碼解調仿真174.8 CMI解調仿真184.9 增量解調仿真194.10 失真度分析195 總結20參考文獻21附錄 參考程序22II摘要在數(shù)字通信系統(tǒng)中，需要將輸入的數(shù)字序列映射為信號波形在信道中傳輸，此時信源輸出數(shù)字序列，經(jīng)過信號映射后成為適于信道傳輸?shù)臄?shù)字調制信號，并在接收端對應進行解調恢復出原始信號。所以本論文主要研究了數(shù)字信號的傳輸?shù)幕靖拍罴皵?shù)字信號傳輸?shù)膫鬏斶^程和如何用MATLAB軟件仿真設計

4、數(shù)字傳輸系統(tǒng)。通過對增量調制解調，CMI碼，循環(huán)碼，F(xiàn)SK調制解調和AWGN信道的研究，加深了解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成及數(shù)字信號的傳輸過程，并通過matlab對系統(tǒng)進行了分析。關鍵詞：增量調制 CMI碼 循環(huán)碼 FSK AWGN信道abstract In digital communication system, need the input digital sequence map for signal transmission in the channel, the source output digital sequence, after signal after mapping bec

5、ome suitable for channel transmission of digital modulation signals, and at the receiving end corresponding to resume the original signal demodulation. So this thesis mainly studies the digital signal transmission of the basic concept and the digital signal transmission transmission process and how

6、to use MATLAB simulation software to design digital transmission system. Through the delta modulation demodulation,CMI code, cycle code, FSK modulation demodulation and AWGN channel research, gain a deeper understanding of digital baseband transmission system composition and digital signal transmiss

7、ion process, and through matlab system was analyzed.Keywords: delta modulation CMI code cycle code FSK AWGN channel1 設計目的及要求1.1 設計目的通過課程設計，使學生加強對電子電路的理解，學會對電路分析計算以及設計。進一步提高分析解決實際問題的能力，通過完成綜合設計型和創(chuàng)新性實驗及訓練，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，實現(xiàn)由課本知識向實際能力的轉化；加深對通信原理的理解，提高學生對現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認識，增強學生的實踐能力。1.2 設

8、計要求掌握以上各種電路與通信技術的基本原理，掌握實驗的設計、電路調試與測量的方法。1.培養(yǎng)學生根據(jù)需要選學參考書，查閱手冊，圖表和文獻資料的自學能力，通過獨立思考深入鉆研有關問題，學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計方法。3.掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學會簡單電路的實驗調試和整機指標測試方法，提高動手能力。2 通信系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)簡述通信原理的主要內容就是怎樣可靠而有效地實現(xiàn)信息的傳輸。要使這些傳輸方法成為現(xiàn)實，就需要制作出相應的發(fā)送設備及接收設備。然后在發(fā)送端，我們把欲傳送的信息變換成某種適宜的信號并將之饋入傳輸媒體

9、（電纜，光纜，無線電波等）。在接收端，信號又從媒體饋入接收設備，我們再以同發(fā)端相反的過程恢復出原來所發(fā)送的信息。根據(jù)所學的知識，我們知道在什么樣的情況下應該選擇什么樣的傳輸方式，并能判斷出噪聲，信道，傳輸方式等因素將會怎樣影響對我們來說非常重要的一些通信指標，如信噪比，誤碼率等。2.2 主要步驟 本通信傳輸系統(tǒng)的MATLAB仿真包括以下內容：單頻正弦波模擬信號經(jīng)過抽樣、增量調制、CMI碼型變換基帶傳輸，循環(huán)碼，F(xiàn)SK調制后發(fā)送到AWGN信道，然后經(jīng)過FSK解調，循環(huán)碼譯碼、CMI碼譯碼、增量調制解后恢復出單頻正弦波模擬信號。2.3 系統(tǒng)框圖圖2-1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源信 源編碼器信道編碼器數(shù)

10、字調制器數(shù)字解調器信道譯碼器信 源譯碼器信宿信道噪聲數(shù)字信源數(shù)字信宿編碼信道3 系統(tǒng)設計原理3.1 增量調制增量調制簡稱M或增量脈碼調制方式（DM），它是繼PCM后出現(xiàn)的又一種模擬信號數(shù)字化的方法。它是一種把信號上一采樣的樣值作為預測值的單純預測編碼方式。增量調制是預測編碼中最簡單的一種。它將信號瞬時值與前一個抽樣時刻的量化值之差進行量化，而且只對這個差值的符號進行編碼，而不對差值的大小編碼。因此量化只限于正和負兩個電平，只用一比特傳輸一個樣值。如果差值是正的，就發(fā)“1”碼，若差值為負就發(fā)“0”碼。因此數(shù)碼“1”和“0”只是表示信號相對于前一時刻的增減，不代表信號的絕對值。同樣，在接收端，每收

11、到一個“1”碼，譯碼器的輸出相對于前一個時刻的值上升一個量階。每收到一個“0”碼就下降一個量階。當收到連“1”碼時，表示信號連續(xù)增長，當收到連“0”碼時，表示信號連續(xù)下降。譯碼器的輸出再經(jīng)過低通濾波器濾去高頻量化噪聲，從而恢復原信號，只要抽樣頻率足夠高，量化階距大小適當，收端恢復的信號與原信號非常接近，量化噪聲可以很小。增量調制盡管有前面所述的不少優(yōu)點，但它也有兩個不足：一個是一般量化噪聲問題;另一個是過載噪聲問題。兩者可統(tǒng)一稱為量化噪聲。階梯曲線（調制曲線）的最大上升和下降斜率是一個定值，只要增量和時間間隔t給定，它們就不變。那么，如果原始模擬信號的變化率超過調制曲線的最大斜率，則調制曲線就

12、跟不上原始信號的變化，從而造成誤差。我們把這種因調制曲線跟不上原始信號變化的現(xiàn)象叫做過載現(xiàn)象，由此產生的波形失真或者信號誤差叫做過載噪聲。另外，由于增量調制是利用調制曲線和原始信號的差值進行編碼，也就是利用增量進行量化，因此在調制曲線和原始信號之間存在誤差，這種誤差稱為一般量化誤差或一般量化噪聲。3.2 基帶傳輸CMI碼3.2.1 CMI編碼原理基帶傳輸常用碼型CMI編碼的方案設計：根據(jù)CCITT推薦，由于這種碼型有較多的電平跳躍，因此，含有豐富的定時信息。在程控數(shù)字交換機中CMI碼一般作為PCM四次群數(shù)字中繼接口的碼型，在光纜傳輸系統(tǒng)中也用做線路傳輸碼型1。CMI碼的全稱是傳號反轉碼， CM

13、I碼的編碼規(guī)則如下：當輸入“0”碼時，編碼輸出“01”，當輸入“1”碼時，編碼輸出則“00“和”11“交替出現(xiàn)1。例如：NRZ代碼： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI碼： 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1其相應的波形比較如圖2-1所示：圖3-1 編碼前與編碼后波形圖根據(jù)此規(guī)則輸出CMI碼元的速率應為輸入基帶信號的2倍。編碼的總體思想是對輸入的基帶信號進行采樣判斷，如果0則轉化為“01”，如果為“1”則交替轉化為“11”或“00”。“0”的轉化結果只有一種可以直接轉化為“01”，而“1”的轉化結果有兩種“11”和“00”，因此需要一個信號作為判斷，當前面一個 “

14、1”碼編碼轉換的是“00”時，判斷編碼轉化為“11”，當前一個“1”碼編碼轉換的是“11”時，則判斷編碼轉化為“00”。3.2.2 CMI解碼原理CMI碼解碼的方案設計:根據(jù)CCITT推薦，由于這種碼型有較多的電平跳躍，因此，含有豐富的定時信息，在程控數(shù)字交換機中CMI碼一般作為PCM四次群數(shù)字中繼接口的碼型1。CMI碼的編碼規(guī)則如下：當輸入“0”碼時，編碼輸出“01”，當輸入“1”碼時，編碼輸出則“00”和“11”交替出現(xiàn)1。根據(jù)此規(guī)則，在CMI的解碼模塊中：如果接收到“01”碼，則可解碼成“0”碼；如果接收到“00”碼或“11”碼，則可解碼還原為基帶信號“1”，如果接收到“10”(因為CM

15、I編碼輸出是先輸?shù)母呶?但是由于CMI是串行傳輸，碼流中可能出現(xiàn)會出現(xiàn)“10”這樣的錯誤CMI碼，為了解決這個問題，我們在解“10”碼時統(tǒng)一將其解碼輸出為原先值。例如：CMI碼： 11 00 01 01 11 01 10 01 00輸出解碼： 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 其相應的波形比較如圖2-2所示：圖3-2 CMI碼與其解碼波形圖3.3 信道傳輸循環(huán)碼3.3.1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)碼的編碼和解碼設備都不太復雜，且檢(糾)錯能力強。它不但可以檢測隨機的錯誤，還可以檢錯突發(fā)的錯誤。（n,k）循環(huán)碼可以檢測長為n-

16、k或更短的任何突發(fā)錯誤，包括首尾相接突發(fā)錯誤。循環(huán)碼是一種無權碼，循環(huán)碼編排的特點是相鄰兩個數(shù)碼之間符合卡諾圖中的鄰接條件，即相鄰兩個數(shù)碼之間只有一位碼元不同，碼元就是組成數(shù)碼的單元。符合這個特點的有多種方案，但循環(huán)碼只能是表中的那種。循環(huán)碼的優(yōu)點是沒有瞬時錯誤，因為在數(shù)碼變換過程中，在速度上會有快有慢，中間經(jīng)過其它一些數(shù)碼形式，稱它們?yōu)樗矔r錯誤。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，這樣就不會產生瞬時錯誤。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)過循環(huán)移

17、位后，所得到的碼組仍然是許用碼組。若（ ）為一循環(huán)碼組，則（）、（）還是許用碼組。也就是說，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)碼的多項式表示設碼長為n的循環(huán)碼表示為（），其中為二進制數(shù)，通常把碼組中各碼元當做二進制的系數(shù)，即把上式中長為n的各個分量看做多項式： （31)的各項系數(shù)，則碼字與碼多項式一一對應，這種多項式中，x僅表示碼元位置的標記,因此我們并不關心x的取值，這種多項式稱為碼多項式。（2）(n,k)循環(huán)碼的生成多項式 (n,k)循環(huán)碼的生成多項式寫為g(x),它是(n,k)循環(huán)碼碼集中唯一的，冪次為n-k的碼多項式，則是一個冪次為n的碼多項式。按模

18、()運算，此時： （32） 即 （33）且因 g(x)也是n階冪，故Q(x)=1。由于它是循環(huán)碼，故按模()運算后的“余式”也是循環(huán)碼的一個碼字，它必能被g(x)整除，即： （34）由以上兩式可以得到： （35）和 （36）從上式中可以看出，生成多項式g(x)應該是的一個因式，即循環(huán)碼多項式應該是的一個n-k次因式。（3） 循環(huán)碼的生成矩陣和一致校驗矩陣對所有的i=0,1,2,k-1，用生成多項式g(x)除，有： （37）式中是余式，表示為： （38）因此，是g(x)的倍式，即是碼多項式，由此得到系統(tǒng)形式的生成矩陣為： (39) 它是一個kn階的矩陣。同樣，由G=0可以得到系統(tǒng)形式的一致校驗矩

19、陣為： （310） 如已知（7，4）循環(huán)碼的生成多項式和校驗多項式分別為：，。寫得其生成矩陣和校驗矩陣分別為： （311） （312） 3.3.2 循環(huán)碼編碼原理有信息碼構成信息多項式，其中最高冪次為k-1；用乘以信息多項式m(x)，得到的，最高冪次為n-1，該過程相當于把信息碼（，）移位到了碼字德前k個信息位，其后是r個全為零的監(jiān)督位；用g(x)除得到余式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)于相加，得到的多項式必為一碼多項式。（7，4）循環(huán)碼編碼的程序框圖如圖2.4所示：初始化確定余式r(x): 確定c(x): 錯誤!未找到引

20、用源。存儲c(x)圖3-3 編碼程序框圖3.3.3 循環(huán)碼的糾錯原理 糾錯碼的譯碼是該編碼能否得到實際應用的關鍵所在。譯碼器往往比編碼較難實現(xiàn)，對于糾錯能力強的糾錯碼更復雜。根據(jù)不同的糾錯或檢錯目的，循環(huán)碼譯碼器可分為用于糾錯目的和用于檢錯目的的循環(huán)碼譯碼器。 通常，將接收到的循環(huán)碼組進行除法運算，如果除盡，則說明正確傳輸；如果未除盡，則在寄存器中的內容就是錯誤圖樣，根據(jù)錯誤圖樣可以確定一種邏輯，來確定差錯的位置，從而達到糾錯的目的。用于糾錯目的的循環(huán)碼的譯碼算法比較復雜，感興趣的話可以參考一些參考書。而用于檢錯目的循環(huán)碼，一般使用ARQ通信方式。檢測過程也是將接受到的碼組進行除法運算，如果除

21、盡，則說明傳輸無誤；如果未除盡，則表明傳輸出現(xiàn)差錯，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)冗余校驗碼，即CRC校驗碼。CRC校驗碼由于編碼電路、檢錯電路簡單且易于實現(xiàn)，因此得到廣泛的應用。在通過MODEM傳輸文件的協(xié)議如ZMODEM、XMODEM協(xié)議中均用到了CRC校驗技術。在磁盤、光盤介質存儲技術中也使用該方法。 當碼字c通過噪聲信道傳送時，會受到干擾而產生錯誤。如果信道產生的錯誤圖樣是e，譯碼器收到的n重接受矢量是y,則表示為： （313）上式也可以寫成多項式形式： （314）譯碼器的任務就是從y(x)中得到，然后求的估值碼字 （315） 并從中得到信息組。循環(huán)碼譯碼可按以下三

22、個步驟進行： （1）有接收到的y(x)計算伴隨式s(x); （2）根據(jù)伴隨式s(x)找出對應的估值錯誤圖樣； （3）計算，得到估計碼字。若,則譯碼正確，否則，若，則譯碼錯誤。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 個可能的表達式，每一個表達式對應一個錯誤格式?？梢灾?7,4）循環(huán)碼的S(x) 共有2(7-4) = 8個可能的表達式，可根據(jù)錯誤圖樣表來糾正(7,4）循環(huán)碼中的一位錯誤，其伴隨式如表1所示。表1 BCH（7，4）循環(huán)碼錯誤圖樣表錯誤圖樣錯誤圖樣碼字伴隨式S(x)伴隨式E6(x)=x6100

23、0000x2100E5(x)=x50100000x2+x110E4(x)=x40010000x2+x+1111E3(x)=x30001000x+1011E2(x)=x20000100x2+1101E1(x)=x10000010x010E0(x)=x000000011001E(x)=000000000000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，如果除盡則無錯；否則有錯。如果有錯，可由余式S(x) 一一找出對應圖樣，然后將錯誤圖樣E(x) 與R(x) 模2 和，即為所求碼字C(x) ，從而實現(xiàn)糾錯目的。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

24、示：初始化圖3-4譯碼程序框圖否存儲c(x)由S(x)確定錯誤圖樣E(x)S(x)=0，無誤碼誤碼由R(x)確定S(x)：錯誤!未找到引用源。糾錯3.4 FSK調制及解調原理3.4.1 FSK調制原理頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號，在2FSK中，載波的頻率隨著二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化。故其表達式為：（3-16）典型波形如下圖所示。由圖可見。2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達式又可以寫成：（3-17） 傳“0”信號時，

25、發(fā)送頻率為f1的載波; 傳“1”信號時，發(fā)送頻率為f2的載波。 可見，F(xiàn)SK是用不同頻率的載波來傳遞數(shù)字消息的。 實現(xiàn)模型如下圖： 圖3-5 2FSK調制原理二進制數(shù)據(jù)載波f2載波f12FSK輸出信號3.4.2 FSK解調原理 2FSK的解調方式有兩種:相干解調方式和非相干解調方式。 非相干解調是指經(jīng)過調制后的2FSK數(shù)字信號通過兩個頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號分別通過包絡檢波器檢波，最后將兩種信號同時輸入到抽樣判決器同時外加抽樣脈沖，最后解調出來的信號就是調制前的輸入信號。其原理圖如下圖所示：圖3-6 非相干解調原理圖帶通濾波器抽樣脈沖包絡檢波

26、器帶通濾波器包絡檢波器抽樣判決器輸入輸出F1F2相干解調是指根據(jù)已調信號由兩個載波f1、f2調制而成，則先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應的載波f1、f2相乘進行相干解調，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可。原理圖如下圖3-7 相干解調原理圖輸入抽樣脈沖Cos2f1tCos2f2t相乘器低通濾波器帶通濾波器F1帶通濾波器F2抽樣判決器相乘器低通濾波器輸出3.5 AWGN信道 加性高斯白噪聲 AWGN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

27、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率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。 4 系統(tǒng)仿真及分析4.1 增量調制仿真在仿真中構造的原始時間函數(shù)為：x=sin(2*pi*50*t)。調制結果如圖圖4-1 增量調制從圖中原始信號和增量調制的仿真結果比較來看，在輸入信號上升部分，編碼器輸出現(xiàn)連1碼,輸入信號下降部分,編碼器輸出連0碼,仿真結果基本成功。但是在輸入信號變化平緩的部分，編碼器輸出1、0交替碼，這是由于增量幅值過大造成的。4.2 基帶傳輸CMI碼仿真將增量調制之后的二進制碼進行CMI編碼。圖4-2 CM

28、I編碼4.3 信道傳輸碼循環(huán)碼仿真基帶碼并不利于在長距離信道中傳輸，需要加冗余碼進行差錯控制，于是采用循環(huán)碼。循環(huán)碼編碼仿真用的是（7，3）循環(huán)碼，n =7是總碼長，k =3是信息位碼長。仿真結果如下：循環(huán)編碼器輸入了42個碼元，輸出98個碼元。因為是（7，3）循環(huán)編碼，所以校驗位r=4滿足，即仿真結果正確。圖4-3 循環(huán)碼編碼4.4 FSK調制仿真將循環(huán)編碼器輸出的信道碼進行2FSK調制，仿真結果見下：圖4-4 2FSK調制如圖所示傳“0”信號時，發(fā)送頻率為f1的載波，傳“1”信號時，發(fā)送頻率為f2的載波。輸入輸出信號波形符合2FSK調制過程。4.5 AWGN信道仿真將經(jīng)過2FSK調制好后的

29、信號經(jīng)過AWGN信道，仿真結果如圖所示。圖4-5 加噪后波形圖4-6 低信噪比時加噪后波形通過設置信道比系數(shù)，可控制噪聲強度，來改變信道的噪聲系數(shù)。仿真結果正確。4.6 FSK解調仿真 將經(jīng)過AWGN信道的信號進行2FSK解調，并進行分析。仿真結果如下圖所示。圖4-6 FSK解調 當信噪比取較高的時候，即為高信噪比的時候，由于噪聲小，故失真小，經(jīng)過相干解調和非相干解調后的信號與原序列比較差距也越小，而若噪聲越小，經(jīng)過相干解調和非相干解調后的信號之前差距也越小。 當信噪比取較小的時候，即為低信噪比的時候，由于噪聲大，故失真大，經(jīng)過相干解調和非相干解調后的信號與原序列比較差距也越大，相干解調后的信

30、號與信號原序列相比較差距更小，這是因為相干解調誤比特率更低。4.7 循環(huán)碼解調仿真 將FSK解調后的信號進行信號恢復。循環(huán)碼譯碼的時候，編碼時用了4位監(jiān)督位，共有98位，譯碼后應有42位。如圖所示，循環(huán)碼譯碼器輸出信號有44個碼元，即仿真結果正確。圖4-7 循環(huán)碼譯碼4.8 CMI解調仿真圖4-8 CMI譯碼CMI譯碼是CMI編碼的逆過程，所以由圖看出CMI譯碼器輸出依舊21個碼元，即仿真結果正確。4.9 增量解調仿真圖4-9 增量解調4.10 失真度分析圖4-10 還原模擬信號此時失真度計算為0.12746。從上圖可以看出，增量解調恢復出的信號與原信號近似相同，但存在一定程度的失真。經(jīng)分析，

31、是由于增量調制的量化幅度太大，產生的顆粒噪聲，造成了空載失真。加噪后的信號經(jīng)過FSK相干解調和非相干解調后，都會因為加噪的影響，產生一定的失真，且相干解調的誤碼率低于非相干解調。而在仿真過程中，信噪比從0到1000的時候，經(jīng)過FSK相干解調和非相干解調后，產生的波形是一樣，只有當信噪比取負的時候，相干解調與非相干解調方式才產生了差異。5 總結在這次課程設計中，我通過多方面地查找搜集資料，對增量調制、CMI碼、循環(huán)碼、FSK調制解調以及AWGN信道都進行深入理解分析，對通信系統(tǒng)的，成功地通過對MATLAB的運用完成了對通信系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)。通過本次課程設計，我學到很多東西，提高了我們的邏輯思維能力

32、，使我們在matlab仿真的分析與設計上有了很大的進步。加深了我對通信系統(tǒng)的認識，進一步增進了對其原理及仿真方法實現(xiàn)的了解。在編寫程序時，遇到很多不能仿真的東西，通過查閱參考書和網(wǎng)絡到，解決了仿真的問題。不是每一個模塊找到程序之后就可以讓整個通信系統(tǒng)都能仿真出來，而是要進行融合，才能讓仿真得以實現(xiàn)，所以對各個函數(shù)的理解及運用都要弄清楚。在讀懂編寫修改程序的過程中，讓我更加了解了整個通信系統(tǒng)的工作原理并且通過仿真分析加深了對原理的理解，體會到了理論與實際的相結合。 這次綜合課程設計讓我體會到了編程，仿真實現(xiàn)的艱辛，也讓我明白必須打好基礎，才能完成以后的每一個任務。參考文獻1劉泉通信電子線路 武漢

33、理工大學出版社 2004年9月2樊昌信通信原理國防科技出版社 2007年3THEX-1型實驗平臺實驗指導書4陳懷琛數(shù)字信號處理教程:MATLAB釋義與實現(xiàn) 2008年5羅軍輝MATLAB7.0在數(shù)字信號處理中的應用 機械工業(yè)出版社2008年6張平matlab基礎與應用 北京航空航天大學出版社 2007年附錄 參考程序%/*/clc;clear all;%/*自己構造一個時間函數(shù)*/Ts=1e-3;t=0:Ts:20*Ts; %仿真時間序列x=sin(2*pi*50*t); %信號figure(1) subplot(2,1,1);plot(t,x,-o);axis(0 20*Ts,-2 2);t

34、itle(原始信號)%/*對音頻信號進行增量調制*/delta=0.3; %量化階距e=zeros(1,length(t);codeout1=zeros(1,length(t);e_q=zeros(1,length(t);D(1+length(t)=0; %預測器初始狀態(tài)for k=1:length(t) e(k)=x(k)-D(k); %誤差信號 e_q(k)=delta*(2*(e(k)=0)-1); %量化器輸出 D(k+1)=e_q(k)+D(k); %延遲器狀態(tài)更新 codeout1(k)=(e_q(k)0); %編碼輸出endxlabel(Time(S);ylabel(Amplit

35、ude);subplot(2,1,2);stairs(t,codeout1);axis(0 20*Ts,-2 2);title(增量調制編碼)%/*對編碼后的信號進行基帶編碼CMI編碼*/n=1;i=1;codeout2=zeros(1,2*length(codeout1);for k=1:length(codeout1) %for語句循環(huán); m=mod(n,2); %cmi編碼結果“00”和“11”交替的判決語句; if (codeout1(k)=0) %如果為“0”,則進行下一步; codeout2(i)=0; %cmi編碼輸出的前一位為“0”; codeout2(i+1)=1; %cmi

36、編碼輸出的后一位為“1”; end if (codeout1(k)=1&m=1) %如果碼為“1”且編碼判決碼為1,則進行下一步; codeout2(i)=1; %cmi編碼輸出的前一位為“1”; codeout2(i+1)=1; %cmi編碼輸出的后一位為“1”; n=n+1; %判決輔助碼加“1”; end if (codeout1(k)=1&m=0) %如果碼為“1”且編碼判決碼為“0”,則進行下一步; codeout2(i)=0; %cmi編碼輸出的前一位為“0”; codeout2(i+1)=0; %cmi編碼輸出的后一位為“0”; n=n+1; %判決輔助碼加“1”; end i=

37、i+2; endfigure(2)stairs(0:length(codeout2)-1,codeout2);axis(0 length(codeout2) -0.5 1.5);grid on;title(CMI碼信號輸出)%/*對編碼后的信號進行循環(huán)碼編碼*/n=7;k=3;p=cyclpoly(n,k); %循環(huán)碼生成多項式codeout3=encode(codeout2,n,k,cyclic,p);%對信號進行差錯編碼codeout3=reshape(codeout3,1,length(codeout3);figure(3)stairs(0:length(codeout3)-1,code

38、out3);axis(0 length(codeout3) -0.5 1.5);grid on;title(循環(huán)編碼信號輸出)%/*對編碼后的信號進行FSK調制*/Fc=10; %載頻Fs=40; %系統(tǒng)采樣頻率Fd=1; %碼速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=length(codeout3); M=2; %進制數(shù)numPlot=length(codeout3); figure(4) codeout4=dmod(codeout3,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;plot(t,codeout

39、4,b-);axis(0 10 -1.5 1.5);grid on;title(FSK調制輸出信號)%/*發(fā)送信號進入AWGN信道*/codeout5=awgn(codeout4,-10); %加入噪聲figure(5);plot(t,codeout5,b-);axis(0 2 -1.5 1.5);grid on;title(加入AWGN噪聲后的波形)%/*對接收到的信號進行FSK解調*/ encodeout6_1=ddemod(codeout5,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);%相干解調figure(6)subplot(2,1,1);stem(0:numPlot-1,codeout3(

40、1:numPlot),bx);hold on;stem(0:numPlot-1,encodeout6_1(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot -0.5 1.5);title(相干解調后的信號原序列比較)legend(FSK輸入二進制序列,相干解調后的信號) xlabel(Time);ylabel(Amplitude);encodeout6_2=ddemod(codeout5,Fc,Fd,Fs,fsk/noncoh,M,df);%非相干解調subplot(2,1,2);stem(0:numPlot-1,codeout3(1:numPlot),bx);ho

41、ld on;stem(0:numPlot-1,encodeout6_2(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot -0.5 1.5);title(非相干解調后的信號)legend(FSK輸入二進制序列,非相干解調后的信號)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %/*對編碼后的信號進行循環(huán)碼解碼*/n=7;k=3;p=cyclpoly(n,k);encodeout7=decode(encodeout6_1,n,k,cyclic,p);%對信號進行譯碼figure(7)stairs(0:length(encodeout7)-1,encodeout7);axis(0 length(encodeout7) -