燕山大學(xué)_數(shù)字通信計(jì)算機(jī)仿真_課設(shè)模板1

1、專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)數(shù)字通信計(jì)算機(jī)仿真燕山大學(xué)數(shù)字通信計(jì)算機(jī)仿真課程設(shè)計(jì)論文班 級(jí): 通信工程三班姓 名: 郭利霞學(xué) 號(hào)：100104030068時(shí) 間: 2013年7月15日 一、課程設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使學(xué)生深入理解和掌握調(diào)幅通信系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括調(diào)制、解調(diào)、濾波、傳輸、噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響等。在數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上更加深入地掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法。使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的信號(hào)波形及頻譜有深刻的認(rèn)識(shí)。二、課程設(shè)計(jì)意義通訊技術(shù)的發(fā)展日新月異，本專業(yè)的學(xué)生不但需要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論，而且還應(yīng)特別注意實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本次設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生綜合能力的檢驗(yàn)，它涉及三門主干課程，包括通

2、信原理、數(shù)字信號(hào)處理、C/C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 。通過(guò)本次設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及軟件設(shè)計(jì)能力也會(huì)有較大提高。三、系統(tǒng)簡(jiǎn)介及說(shuō)明數(shù)字通信的基本特征是，它的消息或信號(hào) 具有 “離散”或“數(shù)字”的 特性，從而使數(shù)字通信具有許多特殊的問(wèn)題。在模擬通信中強(qiáng)調(diào)變換的線性特性，即強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量與代表消息的基帶信號(hào)之間的比例特性；而在數(shù)字通信中，則強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量與代表消息的數(shù)字信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，數(shù)字通信系統(tǒng)中還存在以下突出問(wèn)題：第一，數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控制的。這是通過(guò)所謂的差錯(cuò)控制編碼（如：2FSK）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。于是，就需要在發(fā)送端增加一個(gè)基帶信號(hào)形成器（編

3、碼器） ，而在接收端相應(yīng)需要一個(gè)相干解調(diào)器。第二，由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。另外，為了表述消息內(nèi)容，基帶信號(hào)都是按消息特征進(jìn)行編組的，于是，在收發(fā)之間一組組的編碼的規(guī)律也必須一致，否則接收時(shí)消息的真正內(nèi)容將無(wú)法恢復(fù)。所以在數(shù)字通信系統(tǒng)抽樣判決中，要注意同步問(wèn)題。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容和理論依據(jù)1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是用軟件模擬一套數(shù)字通信系統(tǒng)。原理如下所示：輸入的信號(hào)可采用學(xué)號(hào)的后4位（例如0068）進(jìn)行編碼作為基帶信號(hào)。基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波后再與載波相乘進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)送入信道

4、傳輸，在傳輸過(guò)程中，有用信號(hào)會(huì)受到各種信道噪聲影響，這里用高斯白噪聲模擬信道噪聲。在接收端先經(jīng)過(guò)帶通濾波器提取信號(hào)，再采用相干解調(diào)恢復(fù)基帶信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行抽樣判決，解調(diào)出傳輸?shù)膶W(xué)號(hào)信息。2、 理論依據(jù)1）基帶信號(hào)的產(chǎn)生：基帶輸入信號(hào)采用各位同學(xué)的學(xué)號(hào)的后四位，采用單極性碼表示，例如：0068D=0000 0000 0110 1000B共16個(gè)碼元?；鶐Тa元寬度為1/200s。基帶信號(hào)帶寬為200Hz。2）調(diào)制：利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)上數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控，便可獲得振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。本次設(shè)計(jì)采用頻移鍵控（

5、2FSK）。3）濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程：利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器。三種窗函數(shù)分別是：漢寧窗、海明窗、布萊克曼窗。4）噪聲信號(hào)的產(chǎn)生：5）相干解調(diào)：相干解調(diào)也叫同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，即把在載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原來(lái)基帶位置，因此同樣可以用乘法器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。6）抽樣判決：對(duì)信號(hào)進(jìn)行“抽樣”，得到在不同的時(shí)刻的一些離散的值，但是，由于在信號(hào)的傳輸過(guò)程中有各種干擾（噪聲和碼間串?dāng)_），不同時(shí)刻的值跟原先實(shí)際的不一定相同，比如在第一個(gè)時(shí)刻抽樣得到的是0.9（這樣就進(jìn)行所謂的“判決”，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)的值很接近1，因此，此時(shí)的信號(hào)的值就當(dāng)成1，從而得到1，同樣

6、在其它的時(shí)候得到不同的抽樣值根據(jù)情況判斷此處原來(lái)的值到底是0還是1），利用這種方式就可以將原來(lái)的基帶信號(hào)恢復(fù)或者再生。這就是所謂的“抽樣判決”五、流程圖數(shù)字基帶信號(hào)系統(tǒng)原理流程圖：計(jì)算機(jī)仿真原理流程圖（矩形塊代表界面按鈕）：六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果集分析討論以學(xué)號(hào)后四位0086為例，噪聲強(qiáng)度設(shè)為5。設(shè)計(jì)效果圖如下：1、 輸入信號(hào)：2、反向信號(hào)3、低通濾波器4、調(diào)制后的信號(hào)：5、白噪聲：6、加入白噪聲（信道）：7、帶通濾波器：中心頻率為1000Hz,通頻帶8001200Hz中心頻率為2000Hz,通頻帶為18002200Hz8、 帶通濾波后的信號(hào)：9、 相干解調(diào)：10、 低通濾波后的信號(hào)：11、 抽樣判決后

7、的信號(hào)：七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)我們利用C+編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了整個(gè)通信過(guò)程，借助數(shù)字信號(hào)處理這一工具，通過(guò)數(shù)字通信計(jì)算機(jī)仿真真正的看到了通信中傳輸信息的一系列的問(wèn)題。比如，要使信號(hào)不失真的在信道中傳輸至接收端就要考慮很多的因素。在發(fā)送端需要注意加性噪聲的加入，盡量的減少噪聲進(jìn)入信道中，以免在接收端使信號(hào)失真度過(guò)大而不能夠恢復(fù)成原來(lái)的信號(hào)；不同的調(diào)制方式有振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控。哪種方式的誤碼率最低，傳輸效率最高，本次設(shè)計(jì)采用二進(jìn)制頻移鍵控。而在接收端，還需考慮采用哪種解調(diào)方式能夠更好的恢復(fù)出原來(lái)的信號(hào)，對(duì)于不同的解調(diào)方式有相干解調(diào)和非相干解調(diào)，本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。濾波器的設(shè)計(jì)方法也尤為重要，窗函數(shù)

8、法和頻率采樣法。使用不同的窗函數(shù)，濾波器的濾波效果也不相同。還有濾波器的階數(shù)以及采樣頻率的選擇等等。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)即數(shù)字通信計(jì)算機(jī)仿真操作，了解了整個(gè)通信過(guò)程，對(duì)二進(jìn)制頻移鍵控即2FSK的基本原理及其解調(diào)方法（相干解調(diào)）有了深入的理解。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)程序的編寫是一個(gè)難題，我們通過(guò)查詢參考書和上網(wǎng)查找資料以及老師的幫助順利完成編程部分。還有參數(shù)設(shè)置的不理想總是會(huì)出現(xiàn)波形失真的現(xiàn)象，達(dá)不到預(yù)期的效果，同學(xué)之間互相討論，各抒已見(jiàn)，解決了之一難題?？傊诶蠋熀屯瑢W(xué)們的幫助下，我更好的完成此次課程設(shè)計(jì)。同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)也讓我學(xué)會(huì)程序調(diào)試以及了解了可視化窗口的建立與應(yīng)用，對(duì)編程語(yǔ)言工具C+有一個(gè)進(jìn)一步的了解和應(yīng)用。這次的課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，對(duì)通信原理，數(shù)字信號(hào)處理，C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)與理解。了解了我們所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合。同時(shí)，也激發(fā)了我學(xué)習(xí)和探索專業(yè)技能的興趣，希望老師多提供這樣的實(shí)踐機(jī)會(huì)。八、參考文獻(xiàn)1、 丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理第二版，西安電子科技大學(xué)出版社，2000.2、 樊昌信.通信原理第