2023年通信課設指導書級城南

長沙理工大學城南學院2023年12月15日

《通信原理》課程設計指導書２０23

指導老師:黃紅兵肖紅光蔡汪洋吳志敏

1課程設計目的及基本規(guī)定通信原理課程設計是重要地實踐性教學環(huán)節(jié)。在進行了專業(yè)基礎課和《通信原理》課程教學的基礎上,設計或分析一個簡樸的通信系統(tǒng)，有助于加深對通信系統(tǒng)原理及組成的理解。本課程設計指導書合用通信工程專業(yè)及其相近專業(yè)的本科學生。學生通過課程設計,可以進一步理解通信系統(tǒng)的基本組成、模擬通信和數(shù)字通信的基礎理論、通信系統(tǒng)發(fā)射端信號的形成及接受端信號解調(diào)的原理、通信系統(tǒng)信號傳輸質量的檢測等方面的相關知識。并可綜合運用這些知識解決一定的實際問題,使學生在所學知識的綜合運用能力上以及分析問題、解決問題能力上得到一定的提高。同時通過課程設計培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,認真的工作作風和團隊協(xié)作精神。課程設計的基本規(guī)定是：（1)、學習MＡTLAB的基本知識,熟悉MAＴLAＢ集成環(huán)境下的Ｓimulink仿真平臺或MＡTLAＢ中M文獻的特點、規(guī)范及語法結構、編寫方法。(２)、運用通信原理中學習的內(nèi)容，在Siｍulink仿真平臺中（或用M文獻）設計各種調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)、基帶傳輸系統(tǒng)、Ａ/Ｄ－D/A系統(tǒng)或差錯控制編解碼系統(tǒng),并按題目規(guī)定運營、檢測系統(tǒng)仿真結果。(3）、按規(guī)定編寫課程設計報告書，能對的闡述設計和實驗結果。（４）、在老師的指導下,規(guī)定每個學生獨立完畢課程設計的所有內(nèi)容。嚴禁抄襲、上機時間玩游戲等不良行為。２課程設計安排（1）課程設計時間2023／2023年第1學期,第17周-1８周。（2）指導教師黃紅兵、肖紅光、蔡汪洋、吳志敏。（３)課程設計安排教師下達課程設計任務：任務內(nèi)容涉及題目、重要規(guī)定、給定條件、參考資料及文獻等。教師講授必要的設計思緒和設計方法。學生完畢預設計:本階段學生應明確任務，查閱資料及文獻（重要自學)，擬定設計方案，進行設計分析,完畢預設計。設計階段:進行具體設計。設計由學生獨立完畢,教師定期指導。設計總結階段:本階段學生要整理技術資料，認真完畢課程設計報告書。提交課程設計報告。３課程設計內(nèi)容課程設計基本規(guī)定課程設計平臺為MATLAB集成環(huán)境下的Sｉmuｌｉｎｋ仿真平臺（或用M文獻)。熟悉Simulink的工作環(huán)境（或MＡTＬAB中M文獻的特點、規(guī)范及語法結構、編寫方法),先建立一個很小的系統(tǒng)，如用示波器觀測正弦信號的平方的波形等。按照題目規(guī)定,設計一個完整的通信系統(tǒng),然后進行仿真,并用仿真結果分析系統(tǒng)性能。電路仿真時,二進制信源、噪聲源和誤碼率計算模塊、ＰCM編解碼模塊、DPＣM編解碼模塊、ＢCＨ編解碼模塊、漢明碼編解碼模塊等在CommuｎicationBｌockｓeｔ里,其他元件都從Simulｉｎk基本庫中調(diào)用。(２)課程設計選題原則課程設計題目每人一題,不允許設計細節(jié)完全相同或論文內(nèi)容雷同。課程設計原則上由指導老師提出設計題目，也可以由學生提出課程設計題目,但應當征得指導老師批準。課程設計第一天學生按老師提出的設計題目選題后到指導老師處登記后方為選題有效。課程設計重要內(nèi)容下面的題目只提供開題思緒，同學們根據(jù)思緒設計具體的通信系統(tǒng)。題目分為以下幾類:第一類：各種模擬調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的ＭATＬＡB實現(xiàn)及性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定：１)構建調(diào)制電路，并用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。2)再以調(diào)制信號為輸入，構建解調(diào)電路，用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。３）在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸：a用高斯白噪聲模擬有線信道，b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道，c用萊斯噪聲模擬無直射分量的無線信道。將三種噪聲源的方差均設立為０.1,分析比較通過三種不同信道后的接受信號的性能。4）在系統(tǒng)中固定選擇一種噪聲源，改變信噪比,測試各種不同情況下的接受信號，說明信噪比與系統(tǒng)輸出的解調(diào)信號質量的關系。第二類:各種數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的ＭATLＡＢ實現(xiàn)及調(diào)制性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:1）構建調(diào)制電路，并用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形,用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。2）再以調(diào)制信號為輸入,構建解調(diào)電路,用誤碼測試儀測量誤碼率,用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。３）在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸：a用高斯白噪聲模擬有線信道;b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道；c用萊斯噪聲模擬無直射分量的無線信道。將三種噪聲源的方差均設立為０.１，分別觀測此時的誤碼率與無噪聲時的誤碼率有何區(qū)別。４)在系統(tǒng)中固定選擇一種噪聲源,改變信噪比,測試各種不同情況下的誤碼率,并繪制出誤碼率隨信噪比的變化曲線。此時規(guī)定用m文獻中的sｉm（‘模塊名’）來啟動仿真，并將各種信噪比下的誤碼率輸出至工作空間保存,并繪圖。5)可以嘗試在接受端加濾波器,觀測調(diào)制性能變化。第三類:各種數(shù)字調(diào)制方式與模擬調(diào)制方式的混合調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MAＴLAB實現(xiàn)及性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:１)構建調(diào)制電路，并用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形,用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。2）再以調(diào)制信號為輸入，構建解調(diào)電路,用誤碼測試儀測量誤碼率,用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形,用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。３)在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸:ａ用高斯白噪聲模擬有線信道；b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道;c用萊斯噪聲模擬無直射分量的無線信道。將三種噪聲源的方差均設立為０.1,分別觀測此時的誤碼率與無噪聲時的誤碼率有何區(qū)別。4)在系統(tǒng)中固定選擇一種噪聲源,改變信噪比,測試各種不同情況下的誤碼率,并繪制出誤碼率隨信噪比的變化曲線。此時規(guī)定用m文獻中的sim(‘模塊名’）來啟動仿真,并將各種信噪比下的誤碼率輸出至工作空間保存,并繪圖。5）可以嘗試在接受端加濾波器,觀測調(diào)制性能變化。第四類:各種擴頻信號的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的ＭATＬAB實現(xiàn)及調(diào)制性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:１）先產(chǎn)生擴頻信號,再構建調(diào)制電路,并用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形,用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。2）再以調(diào)制信號為輸入，構建解調(diào)及解擴電路，用誤碼測試儀測量誤碼率，用示波器觀測調(diào)制前后的信號波形,用頻譜分析模塊觀測調(diào)制前后信號頻譜的變化。3)在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源,模擬信號在不同信道中的傳輸:a用高斯白噪聲模擬有線信道；b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道;c用萊斯噪聲模擬無直射分量的無線信道。將三種噪聲源的方差均設立為0．1,分別觀測此時的誤碼率與無噪聲時的誤碼率有何區(qū)別。4)在系統(tǒng)中固定選擇一種噪聲源，改變信噪比,測試各種不同情況下的誤碼率,并繪制出誤碼率隨信噪比的變化曲線。此時規(guī)定用m文獻中的sim(‘模塊名’）來啟動仿真,并將各種信噪比下的誤碼率輸出至工作空間保存，并繪圖。5)可以嘗試在接受端加濾波器，觀測調(diào)制性能變化。第五類:基帶傳輸?shù)母黝惒糠猪憫到y(tǒng)的ＭATLAB實現(xiàn)及調(diào)制性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:1)構建部分響應系統(tǒng)，并用示波器觀測各點的信號波形，用誤碼測試儀測量接受信號的誤碼率。２）在發(fā)射端與接受端電路間加上噪聲源，用高斯白噪聲模擬有線信道，改變信噪比，測試各種不同情況下的誤碼率,并繪制出誤碼率隨信噪比的變化曲線。此時規(guī)定用ｍ文獻中的ｓiｍ（‘模塊名’)來啟動仿真，并將各種信噪比下的誤碼率輸出至工作空間保存,并繪圖。３）在接受端加濾波器，觀測系統(tǒng)性能變化。4)在上述幾步中可考慮用眼圖模塊觀測接受信號的質量。第六類：各種信源編碼及解碼電路的ＭＡTLＡＢ實現(xiàn)及性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:用模塊產(chǎn)生模擬正弦信號；對模擬信號進行采樣、量化、編碼(PCM或DPCM編碼）;將編碼后的信號輸入各種數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng);解調(diào)后的信號再進行ＰCM或DPCM解碼，還原出原信號；然后在信道中加入高斯白噪聲，并把信源改成自己錄入的語音信號;通過調(diào)試運營，并回放解碼后的語音信號,檢測系統(tǒng)性能。第七類：各種信道編碼及解碼的MAＴLAB實現(xiàn)及性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:1)建立漢明碼或BCH碼、二進制線性碼、二進制循環(huán)碼、卷積碼編碼、解碼系統(tǒng)，對隨機信號進行漢明碼或BCH碼、二進制線性碼、二進制循環(huán)碼、卷積碼編碼，并解碼，觀測比較隨機信號和解碼后信號。2）在編碼器與解碼器模塊間加上高斯白噪聲信道模塊模擬信號在信道中的傳輸，改變信噪比，信噪比變化從1dB到１0dB，測試不同信噪比下的接受信號及糾檢錯解碼后的誤碼率,并繪制出誤碼率隨信噪比的變化曲線。此時規(guī)定用m文獻中用sim（‘模塊名’)來啟動仿真，并將各種信噪比下的接受端接受的信號、糾檢錯解碼的信號輸出至工作空間保存并用S函數(shù)計算誤碼率,并繪圖。３）根據(jù)接受端接受的信號、糾檢錯解碼的信號的結果分析漢明碼、BCＨ碼、二進制線性碼、二進制循環(huán)碼、卷積碼的檢糾錯能力。第八類:各種信源編碼信號的信道編碼及解碼的MＡTLAB實現(xiàn)及性能分析此類題目的設計過程及規(guī)定:用模塊產(chǎn)生模擬正弦信號；對模擬信號進行采樣、量化、編碼(PＣＭ或DPCM編碼）；將編碼后的信號調(diào)用通信模塊庫中的模塊再進行糾錯編碼；讓信號通過二進制對稱信道，再進行糾錯解碼;解碼后的信號再進行ＰCM或ＤPCM解碼，還原出原信號;改變信道誤碼率，計算解碼后的誤碼率,并繪制誤碼率曲線;然后再把信號源改成自己錄入的語音信號,通過對系統(tǒng)調(diào)試運營,并回放解碼后的語音信號,檢測系統(tǒng)性能。四、指導方式（1)學生以自學為主，獨立完畢設計任務,注重培養(yǎng)學生能力。（2)教師要按學生基礎和能力提出規(guī)定,輔導要有側重,因材施教。對基礎差的要勤檢查多指導，對能力強的要提出更高規(guī)定,增長選做內(nèi)容,充足發(fā)揮其潛力。（3)教師要教書育人。規(guī)定學生從點滴開始,踏踏實實按按規(guī)定去做,以培養(yǎng)嚴謹科學態(tài)度。教育學生遵守紀律，團結協(xié)作。通過設計提高業(yè)務能力,提高團隊協(xié)作能力。五、課程設計考核方法及成績評估可以通過進度檢查、答辯和論文評審的形式了解學生的設計水平