河北工程通信系統(tǒng)仿真ASK,漢明碼

項目設計說明書(2012/2013學年第一學期) 1 譯碼與檢錯、糾錯原理未定義書簽。2 課程設計目的通過課程設計加深理解和鞏固理論課上所學的有關調制與解調系統(tǒng)的基本概作習慣和科學素質的培養(yǎng)，為今后參加工作打下良好的基礎。2.掌握2ASK解調原理及其實現方法，了解線性調制時信號的頻譜變化。理解2ASK3.認識和理解通信系統(tǒng)，掌握信號是如何經過發(fā)端處理被送入信道然后在接收端還原。會畫出數字通信過程的基本框圖，掌握數字通信的2ASK調制方式，學會運用來進課程設計內容利用環(huán)境下設計一個調制與解調系統(tǒng)用示波器觀察調制前后的信號波形用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化加上各種噪聲源用誤碼測試模塊測量誤碼率最后根據運行結果和波形來分析該系統(tǒng)性能。課程設計要求()熟悉環(huán)境，熟悉系統(tǒng)的調制解調原理，構建調制解調電路圖()用示波器觀察調制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調制前后信號的頻譜的()在調制與解調電路間加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調后波形，分析噪聲對系統(tǒng)造成的影響。()在老師的指導下，要求獨立完成課程設計的全部內容，并按要求編寫課程設計學年論文，能正確闡述和分析設計和實驗結果。3 項目設計正文調制原理振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數字基帶信號而變化的數字調制。當數字基帶信號為二進率為，發(fā)送符號的概率為，且相互獨立。該二進制符號序列可表示為中二進制振幅鍵控信號時間波型如圖所示。由圖可以看出，信號的時間波形隨二進制基帶信號振幅鍵控信號的產生方法如圖采用非相干解調包絡檢波法和相干解調同步檢測法，其相應原理方框圖如圖所示。信號非相干解調過程的時間波形如圖所示。4 圖二進制振幅鍵控信號時間波型信號的功率譜密度由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程所以調制后的二進制數字信號也是一個由連續(xù)譜和離散譜兩部分構成，連續(xù)譜由信號經線性調制后決定，離散譜由載波分量s(t)的功率譜為P(f)。s則P(f)=1[Ps(f+fc)+Ps(f-fc)]e4，P(f)=fP(1-P)G(f)2+f(1-P)2sss5圖2ASK信號的功率譜密度示意圖接利用二進制數字信號的振幅來調制正弦載波的方式稱為模擬相乘法，其電路如圖2-3所解調原理2ASK/OOK信號有兩種基本的解調方法：非相干解調(包絡檢波法)和相干解調(同6 判決器的作用是：信號經過抽樣判決器，即可確定接收碼元是“1”還是“0”。假b抽樣值大于b時，判為“1”碼；信號抽樣值小于b時，判為“0”碼。當本實驗為簡化設計電路，在調制的輸出端沒有加帶通濾波器，并且假設信道時理想的，所以在解調部分也沒有加帶通濾波器。11001000101abcd調過程的時間波形7 高斯白噪聲信道特性設正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為其中，白噪聲n(t)的取值的概率分布服從高斯分布。n正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為故其有用信號功率為A2A2噪聲功率為N=2信噪比SN滿足公式則可得到公式A2A2= 我們可以通過這個公式方便的設置高斯白噪聲的方差?？乖肼曅阅芊治鐾ㄐ畔到y(tǒng)的抗噪聲性能是指系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。在數字通信系統(tǒng)中，加性噪聲可能使傳輸碼元產生錯誤，其錯誤程度一般用誤碼率來衡量。()非相干解調的誤碼率8 e221P=eer/P=e()相干解調的誤碼率e2其中r=A2/22為解調器的輸入信噪比。當信噪比時，上式變成1P=er/4er()()()()技術編碼原理正一個錯碼的效率比較高的線性分組碼，下面以()碼為例就漢明碼的編碼與譯碼分別一般來說，若漢明碼長為，信息位數為，則監(jiān)督位數。若希望用個監(jiān)督位構造出個監(jiān)督關系式來指示一位錯碼的種可能位置，則要求設漢明碼()中，為了糾正一位錯碼，由式()可知，要求監(jiān)督位數≥。若取則ss。這樣就構成了()碼。用654ss的值表示個監(jiān)督關系式中的校正子，則123的值與錯誤碼元位置的對應關系可以規(guī)定9 表校正子和錯碼位置的關系錯碼位錯碼位置a0a12a3錯碼位置a4a5a6無錯碼123165422653136430aaaaa在發(fā)送端編碼時，信息位6543的值決定于輸入信號，因此它們是隨機的。監(jiān)督位2、aa1、0應根據信息位的取值按監(jiān)督關系來確定，為使所編的碼中無錯碼，則S,S,S等于123方程組()可等效成如下矩陣形式HH ||因為生成矩陣G=[IQ]=[IP']，所以由kk「1|0]=[PI=[PI](7)r||得生成矩陣00010101然后利用信息位和生成矩陣相乘產生整個碼組，即有1065436543根據上述原理可以得到漢明碼的整個碼組。譯碼與檢錯、糾錯原理靠性。下面分析糾錯譯碼原理。12345677654321(0e=〈il1iiii表示接收碼組和錯誤圖樣之和等于正確碼組，通過()式就可以實現糾錯?？梢杂脴藴赎噥肀硎舅锌赡艿?n個元碼組的接收矢量，碼的標準陣形式如下： A1E2EE3EjE2n-kA22223A+E22n-kA3AE32AE3AE32n-kA44243A+E42n-kA5A+E52A+E53A+E52n-k應該注意到，碼組A(全碼字)起兩個作用：既是其中一個正確碼組，也是錯誤圖111123E是陪集首，陪集首的選擇是有2n-k規(guī)定的，第行的陪集首是在前行中沒有出現的最小碼組，即錯誤圖樣，如果不選錯誤圖樣作為陪集首，譯碼將會產生錯誤?！竏-1]對于漢明碼，其最小碼重是，設碼的糾錯能力為，根據公式t=|Lmi」|得該碼的糾錯能力為，即能糾錯一位錯碼。由于根據完備碼的定義有2n-k=xt(|n)|j=0 (jj=0將碼代入對于正確碼組而言，有漢明碼為完備碼組，只能糾錯和檢錯一位錯碼。當接收到錯碼變成碼組時，有碼，錯誤圖樣與伴隨式的對應關系如下表伴隨式查詢表錯誤圖錯誤圖樣伴隨式通過伴隨式查詢表，可以由伴隨式得到錯誤圖樣，從而實現檢錯，進而實現糾錯。 的編碼程序得到碼元和基帶信號一次產生碼元數產生個碼元時間軸頻率步進載波頻率個碼元用個點模擬不同信噪比初始誤碼數設為，累計十次得到總誤碼數十次循環(huán)產生碼元信號通過噪聲信道信號通過白噪聲信道采樣頻率信號通過該信號通過相乘器采樣頻率設計巴特沃斯低通濾波器信號通過該判決門限取的中間的點作為判決點 得到判決后信號利用函數得到誤碼率和誤碼數誤碼數除以總點數為誤碼率個信噪比對應的個誤碼率存入數組分貝值轉化為真值理論值仿真值信噪比誤碼率信號相干解調時信噪比與誤碼率的關系不同信噪比初始誤碼數設為，累計十次得到總誤碼數十次循環(huán)產生一次產生碼元數元(，)漢明碼信號通過白噪聲信道判決門限 取的中間的點作為判決點得到判決后信號利用函數得到誤碼率和誤碼數誤碼數除以總點數為誤碼率個信噪比對應的個誤碼率存入數組分貝值轉化為真值信噪比誤碼率信號相干解調時信噪比與誤碼率的關系 在相同信噪比的情況下，加入漢明碼不不加漢明碼的誤碼率低，隨著信噪比的不斷增加，誤碼率會越來越小 理想信道和有噪聲信道的誤碼率比較結果分析：在相同信噪比的情況下，加入漢明碼不不加漢明碼的誤碼率低，隨著信噪噪比的增大，理論計算與實際仿真得到的誤碼率均在下降，但是由于仿真碼元數目比較少，誤碼率只能達到接近104。項目設計總結此課程設計中遇到許多的困難，但主要還是自己對所學的知識并沒有完全的消化，以至對原理都是似懂非懂，浪費了較多的時間，另外通過此次的課程設計，對軟件的 同時在這次設計中，我們深刻體會到了個人力量的有限，雖然平時對程序設計接觸較多，但是從開始研究題目到寫完實驗報告，還是有點力不從心的，這次設計給了我們一個完成全部設計的機會，同時也是對我們的考驗，我們面對的是以后的程序設計，一定要平時培養(yǎng)自己，要有良好的電子設計者的風范謹慎，謙虛，創(chuàng)新，奮發(fā)。作為整個學習體系的有機組成部分，此次課程設計雖然只安排短短