通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)通信肖遙

1、武漢理工大學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合訓(xùn)練報(bào)告課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 肖 遙 專業(yè)班級： 通信工程1103 指導(dǎo)教師： 張小梅 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目: 通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)1課程設(shè)計(jì)的目的通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對電子電路的理解，學(xué)會對電路分析計(jì)算以及設(shè)計(jì)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，通過完成綜合設(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，鍛煉分析解決電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；加深對通信原理的理解，提高學(xué)生對現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。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)、

2、電路調(diào)試與測量的方法。1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會自己分析解決問題的方法。2.通過對實(shí)驗(yàn)電路的分析計(jì)算，了解簡單實(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)會簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測試方法，提高動(dòng)手能力。3 課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排序號設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容所用時(shí)間1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，分析電路原理，確定實(shí)驗(yàn)方案2天2根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行電路的測試，并對結(jié)果進(jìn)行分析7天3撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告1天合 計(jì)2周指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要IabstractII1課程設(shè)

3、計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)目的11.2課程設(shè)計(jì)要求11.3課程設(shè)計(jì)任務(wù)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 各模塊基本原理33.1增量調(diào)制原理33.2 基帶傳輸PST碼33.3循環(huán)碼43.3.1循環(huán)碼介紹43.3.2 循環(huán)碼編碼原理63.3.3 循環(huán)碼的糾錯(cuò)原理73.4 FSK調(diào)制及解調(diào)原理93.4.1 FSK調(diào)制原理93.4.2 FSK解調(diào)原理103.5衰落信道114實(shí)驗(yàn)方案134.1仿真部分134.2仿真圖形134.3結(jié)果分析185心得與體會19附錄21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

4、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，是將一模擬信號經(jīng)過數(shù)字化，信源編碼，信道編碼，數(shù)字調(diào)制后再經(jīng)過相應(yīng)的解碼調(diào)制后，得到原始信號。其中數(shù)字化方式為增量調(diào)制，基帶碼為PST碼，信道碼為循環(huán)碼，數(shù)字調(diào)制方式為FSK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。abstractThis course is designed using simulation software or hardware experiment system platform design completed

5、 a typical communication system. The general communication system 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 afte

6、r after corresponding decoding modulation, get the original signal. The digital way as the delta modulation, baseband code for PST code, channel code for cyclic code, digital modulation mode for FSK modulation, channel for fading channel. And asked to complete the whole system and each link of the w

7、hole system simulation, and finally at the receiving end or similar or accurate reproduction of the input (source), calculation distortion, and reasons for analysis.I1課程設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對電子電路的理解，學(xué)會對電路分析計(jì)算以及設(shè)計(jì)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，通過完成綜合設(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，鍛煉分析解決電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能

8、力的轉(zhuǎn)化；加深對通信原理的理解，提高學(xué)生對現(xiàn)代通信系統(tǒng)的全面認(rèn)識，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，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會自己分析解決問題的方法。2.通過對實(shí)驗(yàn)電路的分析計(jì)算，了解簡單實(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)會簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測試方法，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SystemView），或硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺上設(shè)計(jì)完成一個(gè)典型的通

9、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 通信系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)簡述通信原理的主要內(nèi)容就是怎樣可靠而有效地實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。要使這些傳輸方法成為現(xiàn)實(shí)，就需要制作出相應(yīng)的發(fā)送設(shè)備及接收設(shè)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（電纜，光纜，無線電波等）。在接收端，信號又從媒體饋入接收設(shè)備，我們再以同發(fā)端相反的過程恢復(fù)出原來所發(fā)送的信息。根據(jù)所學(xué)的知識，我們知道在什

10、么樣的情況下應(yīng)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(biāo)，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(nèi)容：單頻正弦波模擬信號經(jīng)過抽樣（抽樣頻率為Fs=20F）、增量調(diào)制、二進(jìn)制自然編碼、PST碼型變換基帶傳輸，循環(huán)編碼，F(xiàn)SK調(diào)制后發(fā)送到瑞利衰落信道，然后經(jīng)過FSK解調(diào)，循環(huán)碼碼譯碼、PST碼譯碼、增量調(diào)制解后恢復(fù)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)字調(diào)制器數(shù)字解調(diào)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 各模塊基本原理

11、3.1增量調(diào)制原理增量調(diào)制是由PCM發(fā)展而來的模擬信號數(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“1”或“0”來表示信號在抽樣時(shí)刻的值相對于前一個(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”只是表示信號相對于前一個(gè)時(shí)刻的增減，不表示信號的絕對值。 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

12、代碼1和0只表示信號這一個(gè)抽樣時(shí)刻相對于前一個(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，譯碼器的輸出相對于前一個(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符號轉(zhuǎn)換為 ,然后與預(yù)測值相加后得出解碼樣值輸出,同時(shí)也作為預(yù)測器的輸入。 圖3-1增量調(diào)制原理框圖3.2 基帶傳輸PST碼在實(shí)際的基

13、帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有代碼的電波形都能在信道中傳輸。含有直流分量和較豐富低頻分量的單極性基帶波形就不適宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸。PST碼是成對選擇三進(jìn)碼。其編碼過程是：先將二進(jìn)制代碼兩兩分組，然后再把每一碼組編碼成兩個(gè)三進(jìn)制數(shù)字(+ 、- 、0)。因?yàn)閮晌蝗M(jìn)制數(shù)字共有9種狀態(tài)，故可靈活地選擇其中的4種狀態(tài)。為防止PST碼的直流漂移，當(dāng)在一個(gè)碼組中僅發(fā)送單個(gè)脈沖時(shí)，兩個(gè)模式應(yīng)交替變換。例如：二進(jìn)制代碼+模式-模式0 0- +- +0 10 +0 -1 0+ 0- 01 1+ -+ -表1 PST碼 PST碼能提供足夠的定時(shí)分量，且無直流成分，編碼過程也較簡單。但這種碼在識別時(shí)需要提供“

14、分組”信息，即需要建立幀同步。 每位二進(jìn)制信碼都被變換成1位三電平取值（+1、0、-1）的碼，因而有時(shí)把這類碼稱為lB1T碼。3.3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(shè)備都不太復(fù)雜，且檢(糾)錯(cuò)能力強(qiáng)。它不但可以檢測隨機(jī)的錯(cuò)誤，還可以檢錯(cuò)突發(fā)的錯(cuò)誤。（n,k）循環(huán)碼可以檢測長為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

15、種。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是沒有瞬時(shí)錯(cuò)誤，因?yàn)樵跀?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(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)過循環(huán)移位后，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(xiàng)式表示設(shè)碼長為n的循環(huán)碼表示為（），其中為二進(jìn)制數(shù)

16、，通常把碼組中各碼元當(dāng)做二進(jìn)制的系數(shù)，即把上式中長為n的各個(gè)分量看做多項(xiàng)式： （21)的各項(xiàng)系數(shù)，則碼字與碼多項(xiàng)式一一對應(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，冪次為n-k的碼多項(xiàng)式，則是一個(gè)冪次為n的碼多項(xiàng)式。按模()運(yùn)算，此時(shí)： （22） 即 （23）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(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： （24）由以上兩式可以得到： （25）和 （2

17、6）從上式中可以看出，生成多項(xiàng)式g(x)應(yīng)該是的一個(gè)因式，即循環(huán)碼多項(xiàng)式應(yīng)該是的一個(gè)n-k次因式。（3） 循環(huán)碼的生成矩陣和一致校驗(yàn)矩陣對所有的i=0,1,2,k-1，用生成多項(xiàng)式g(x)除，有： （27）式中是余式，表示為： （28）因此，是g(x)的倍式，即是碼多項(xiàng)式，由此得到系統(tǒng)形式的生成矩陣為： (29)它是一個(gè)kn階的矩陣。同樣，由G=0可以得到系統(tǒng)形式的一致校驗(yàn)矩陣為： (210） 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：，。寫得其生成矩陣和校驗(yàn)矩陣分別為： （211） （212） 3.3.2 循環(huán)碼編碼原理有信息碼構(gòu)成信息多項(xiàng)式，其中最高冪次為k-1；用乘以信息多項(xiàng)

18、式m(x)，得到的，最高冪次為n-1，該過程相當(dāng)于把信息碼（，）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(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：初始化確定余式r(x): （213） 確定c(x): （214）存儲c(x)圖3-2 編碼程序框圖3.3.3 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

19、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，則說明正確傳輸；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ARQ通信方式。檢測過程也是將接受到的碼組進(jìn)行除法運(yùn)算，如果除盡，則說明傳輸無誤；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)電路簡單且易于實(shí)現(xiàn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。在通過MODEM傳輸

20、文件的協(xié)議如ZMODEM、XMODEM協(xié)議中均用到了CRC校驗(yàn)技術(shù)。在磁盤、光盤介質(zhì)存儲技術(shù)中也使用該方法。 當(dāng)碼字c通過噪聲信道傳送時(shí)，會受到干擾而產(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： （215）上式也可以寫成多項(xiàng)式形式： （216）譯碼器的任務(wù)就是從y(x)中得到，然后求的估值碼字 （217） 并從中得到信息組。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)找出對應(yīng)的估值錯(cuò)誤圖樣； （3）計(jì)算，得到估計(jì)碼字。若,則譯碼正確，否則，若，則譯碼錯(cuò)誤。由于g(x) 的次數(shù)為n - k 次，g(x)

21、 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) = 8個(gè)可能的表達(dá)式，可根據(jù)錯(cuò)誤圖樣表來糾正(7,4）循環(huán)碼中的一位錯(cuò)誤，其伴隨式如表1所示。錯(cuò)誤圖樣錯(cuò)誤圖樣碼字伴隨式S(x)伴隨式E6(x)=x61000000x2100E5(x)=x50100000x2+x110E4(x)=x40010000x2+x+1111E3(x)=x30001000x+1011E2(x)=x20000100x2+1101E1(x)=x10000010x010E0(x)=x00000

22、0011001E(x)=000000000000表2 BCH（7，4）循環(huán)碼錯(cuò)誤圖樣表上式指出了系統(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(cuò)；否則有錯(cuò)。如果有錯(cuò)，可由余式S(x) 一一找出對應(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C(x) ，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：初始化圖3-3譯碼程序框圖否存儲c(x)由S(x)確定錯(cuò)誤圖樣E(x)S(x)=0，無誤碼誤碼糾錯(cuò)由R(x)確定S(x)：3.4 FSK調(diào)制及解調(diào)原理3.4.1 FSK調(diào)制原理頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號，

23、在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)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(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：（3-20）典型波形如下圖所示。由圖可見。2FSK信號可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成：（3-21） 傳“0”信號時(shí)，發(fā)送頻率為f1的載波; 傳“1”信號時(shí)，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(shí)現(xiàn)模型如下圖： 二進(jìn)制數(shù)據(jù)載波f2載波f12FSK輸出信號圖3-4 2FSK調(diào)制原理3.4.2 FSK解調(diào)原理 2FSK的解

24、調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。 非相干解調(diào)是指經(jīng)過調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號通過兩個(gè)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(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號。其原理圖如下圖所示：圖3-5 非相干解調(diào)原理圖帶通濾波器抽樣脈沖包絡(luò)檢波器帶通濾波器包絡(luò)檢波器抽樣判決器F1F2相干解調(diào)是指根據(jù)已調(diào)信號由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信

25、號進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如下輸入抽樣脈沖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圖3-6 相干解調(diào)原理圖3.5衰落信道瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的“統(tǒng)計(jì)模型(statistical model)”。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度(amplitude)是隨機(jī)的，即“衰落(fading)”，并且其包絡(luò)(envelope)服從瑞利分布（Rayleigh distribution）。這一信道模型能夠描述由電離層和對流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利

26、衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號（LoS，Line of Sight）的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道（Ricean fading channel）作為信道模型。瑞利衰落能有效描述存在能夠大量散射無線電信號的障礙物的無線傳播環(huán)境。若傳播環(huán)境中存在足夠多的散射，則沖激信號到達(dá)接收機(jī)后表現(xiàn)為大量統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的隨機(jī)變量的疊加，根據(jù)中心極限定理，則這一無線信道的沖激響應(yīng)將是一個(gè)高斯過程。如果這一散射信道中不存在主要的信號分量，通常這一條件是指不存在直射信號（LoS），則這一過程的均值為0，且相位服從0 到2 的均勻分布。即，信道響應(yīng)的包絡(luò)服從瑞利分布。設(shè)隨機(jī)變量R，于是其概率密

27、度函數(shù)為：其中。若信道中存在一主要分量，例如直射信號（LoS），則信道響應(yīng)的包絡(luò)服從萊斯分布，對應(yīng)的信道模型為萊斯衰落信道。通常將信道增益以等效基帶信號表示，即用一復(fù)數(shù)表示信道的幅度和相位特性。由此瑞利衰落即可由這一復(fù)數(shù)表示，它的實(shí)部和虛部服從于零均值的獨(dú)立同分布高斯過程。瑞利衰落模型適用于描述建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶的無線信道。密集的建筑和其他物體使得無線設(shè)備的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒有直射路徑，而且使得無線信號被衰減、反射、折射、衍射。在曼哈頓的實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)?shù)氐臒o線信道環(huán)境確實(shí)接近于瑞利衰落。通過電離層和對流層反射的無線電信道也可以用瑞利衰落來描述，因?yàn)榇髿庵写嬖诘母鞣N粒子能夠?qū)o線信號大量散

28、射。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。信道衰落的快慢與發(fā)射端和接收端的相對運(yùn)動(dòng)速度的大小有關(guān)。相對運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接收信號的多普勒頻移。圖中所示即為一固定信號通過單徑的瑞利衰落信道后，在1秒內(nèi)的能量波動(dòng)，這一瑞利衰落信道的多普勒頻移最大分別為10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的載波頻率上，其相應(yīng)的移動(dòng)速度分別為約6千米每小時(shí)和60千米每小時(shí)。特別需要注意的是信號的“深衰落”現(xiàn)象，此時(shí)信號能量的衰減達(dá)到數(shù)千倍，即3040分貝。4實(shí)驗(yàn)方案4.1仿真部分方案一：采用MATLAB下的SIMULINK對各個(gè)模塊進(jìn)行建模仿真。方案二：運(yùn)用MATLAB編程語言來實(shí)現(xiàn)

29、對各個(gè)模塊的仿真。由于本次課設(shè)是對通信系統(tǒng)的仿真，若用SIMULINK來實(shí)驗(yàn)，則會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)的過程中會很不方便，并且可能由于版本的問題導(dǎo)致有些模塊不存在而給仿真帶來不必要的麻煩。而用MATLAB編程語言則能比較簡單方便地實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，故選擇方案二。4.仿真結(jié)果分析4.2仿真圖形圖4-1 原始信號和抽樣信號圖4-2 增量調(diào)制仿真圖圖4-3PST編碼仿真圖圖4-4FSK調(diào)制仿真圖圖4-5FSK非相干解調(diào)仿真圖圖4-6 FSK相干解調(diào)仿真圖圖4-7 FSK相干解調(diào)誤碼統(tǒng)計(jì)圖4-8循環(huán)碼譯碼仿真圖圖4-9 PST解碼仿真圖圖4-10增量解調(diào)信號與原始信號對比

30、圖4.3結(jié)果分析由以上圖可知，并比較增量調(diào)制信號、PST編碼信號、循環(huán)碼編碼信號、信號可看出代碼正確，能夠?qū)崿F(xiàn)增量調(diào)制、PST編碼、循環(huán)編碼的功能。比較漢明碼編碼信號、2FSK調(diào)制信號與2FSK解調(diào)信號可看出，2FSK調(diào)制與解調(diào)代碼正確，可實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)。比較原始正弦信號與輸出信號波形可看出，最終在接收端能夠近似地再現(xiàn)信源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信系統(tǒng)的仿真。 由4.2到4.6對比可以看出經(jīng)過增量調(diào)制，PST編碼，三進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制，循環(huán)編碼，F(xiàn)SK調(diào)制，F(xiàn)SK解調(diào)，循環(huán)解碼，二進(jìn)制轉(zhuǎn)換三進(jìn)制，PST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-00

31、4。因?yàn)镻ST編碼后為+1，-1，0組成的一個(gè)三進(jìn)制序列，沒辦法直接進(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來代替-1，0，+1.從而碼的長度增加了一倍。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，碼的長度應(yīng)該是4的倍數(shù)。剛開始調(diào)程序時(shí)沒有注意到這個(gè)問題，導(dǎo)致在后面增量解調(diào)時(shí)一直報(bào)錯(cuò)，后來才發(fā)現(xiàn)是這個(gè)問題，設(shè)置好參數(shù)后就運(yùn)行正常了。5 心得與體會 在本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，讓我受益頗多。一、讓我養(yǎng)成了課前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣。一直以來就沒能養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣（雖然一直認(rèn)為課前預(yù)習(xí)是很重要的），但經(jīng)過這一周，讓我深深的

32、懂得課前預(yù)習(xí)的重要。只有在課前進(jìn)行了認(rèn)真的預(yù)習(xí)，才能在課上更好的學(xué)習(xí)，收獲的更多、掌握的更多。二、培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力?！皩?shí)驗(yàn)就是為了讓你動(dòng)手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的東西?！泵總€(gè)步驟我都親自去做，不放棄每次鍛煉的機(jī)會。經(jīng)過這兩周，讓我的動(dòng)手能力有了明顯的提高。三、讓我在探索中求得真知。那些偉大的科學(xué)家之所以偉大就是他們利用實(shí)驗(yàn)證明了他們的偉大。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論正確與否的試金石。為了要使你的理論被人接受，你必須用事實(shí)（實(shí)驗(yàn)）來證明，讓那些懷疑的人啞口無言。雖說我們的通信原理實(shí)驗(yàn)只是對前人的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的重復(fù)，但是對于一個(gè)知識尚淺、探索能力還不夠的人來說，這些探索也非一件易事。通信原理

33、實(shí)驗(yàn)都是一些經(jīng)典的給人類帶來了難以想象的便利與財(cái)富。對于這些實(shí)驗(yàn)，我在探索中學(xué)習(xí)、在模仿中理解、在實(shí)踐中掌握。通信原理實(shí)驗(yàn)讓我慢慢開始“摸著石頭過河”。學(xué)習(xí)就是為了能自我學(xué)習(xí)，這正是實(shí)驗(yàn)課的核心，它讓我在探索、自我學(xué)習(xí)中獲得知識。 經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，讓我收獲多多。但在這中間，我也發(fā)現(xiàn)了我存在的很多不足。我的動(dòng)手能力還不夠強(qiáng)，當(dāng)有些實(shí)驗(yàn)需要很強(qiáng)的動(dòng)手能力時(shí)我還不能從容應(yīng)對；我的探索方式還有待改善，當(dāng)面對一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)時(shí)我還不能很快很好的完成；我的數(shù)據(jù)處理能力還得提高，當(dāng)眼前擺著一大堆復(fù)雜數(shù)據(jù)時(shí)我處理的方式及能力還不足，不能用最佳的處理手段使實(shí)驗(yàn)誤差減小到最小程度 總之，課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐

34、，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、在無私的學(xué)習(xí)、奉獻(xiàn)中實(shí)現(xiàn)自己的人身價(jià)值！參考文獻(xiàn)1劉泉.通信電子線路.武漢理工大學(xué)出版社,2004.2樊昌信.通信原理.國防工業(yè)出版社,2006.3吳大正.信號與線性系統(tǒng)分析.西安電子科技大學(xué)出版社,19984陳懷琛.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2006.5鄭君里.信號與系統(tǒng).高等教育出版社,2000.附錄%mai

35、n.mTs=1e-4; %采樣間隔t=0:Ts:399*Ts; %仿真時(shí)間序列x=sin(2*pi*50*t); %信號figure(1)subplot(2,1,1);plot(t,x);title('原始信號');subplot(2,1,2);stem(t,x);title('抽樣信號');y1=dltpcm(x);figure(2);subplot(2,1,1);stairs(y1);axis(0 120 0 1.2);title('增量調(diào)制');y2=pst(y1);figure(3)subplot(2,1,1);stem(y1);axis

36、(1 50,0 1.4);title('PST碼輸入二進(jìn)制碼流')subplot(2,1,2);stem(y2);axis(1 50,0 1.4);title('PST碼輸出二進(jìn)制碼流')y3=cyclen(y2);figure(4);subplot(2,1,1);stairs(y3);axis(0 30 0 1.2);title('循環(huán)編碼');y4=fsk(y3);figure(9);subplot(2,1,1);stairs(y4);axis(0 30 0 1.2);title('FSK解調(diào)信號1');subplot(2,1

37、,2);stem(y4);axis(0 30 0 1.2);title('FSK解調(diào)信號2');y5=cyclde(y4);figure(10);subplot(2,1,1);stairs(y4);axis(0 30 0 1.2);title('循環(huán)解碼');y6=pstde(y5);figure(11);subplot(2,1,1);stairs(y4);axis(0 30 0 1.2);title('PST譯碼');y7=dltpcm_de(y6)figure(12);subplot(2,1,2)stairs(t,y7);axis(0 0.0

38、4 -1.2 1.0);title('增量解調(diào)')subplot(2,1,1);plot(t,x);title('原始信號');%計(jì)算失真度da=0; for i=1:length(t) dc=(x(i)-y7(i)2/length(t); da=da+dc;endDa%dltpcm.mfunction codeout=dltpcm(x) Ts=1e-4; t=0:Ts:399*Ts;delta=0.04; %量化階距D(1+length(t)=0; %預(yù)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)=d

39、elta*(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 codeout(k)=(e_q(k)>0); %編碼輸出endcodeout=reshape(codeout',1,length(codeout);%cyclencoding.mfunction code=cyclen(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); %對信號進(jìn)行差錯(cuò)編碼code=reshape(code',1,length(cod

40、e);%/*對編碼后的信號進(jìn)行基帶編碼-PST編碼*/ function y=pst(x)flag=0;n=0;le=length(x);if le=round(le/2)*2;x=x 0;endfor i=1:2:length(x) m=2*x(i)+x(i+1); j=i+2*n;flag=flag;n=n+1; switch m case 0 y(j)=0; y(j+1)=1; y(j+2)=1; y(j+3)=1; case 1 if flag=0 y(j)=0; y(j+1)=0; y(j+2)=0; y(j+3)=1; else y(j)=0; y(j+1)=0; y(j+2)=1

41、; y(j+3)=1; end case 2 if flag=0 y(j)=0; y(j+1)=1; y(j+2)=0; y(j+3)=0; else y(j)=1; y(j+1)=1; y(j+2)=0; y(j+3)=0; end case 3 y(j)=1; y(j+1)=1; y(j+2)=0; y(j+3)=1; endend%/*對編碼后的信號進(jìn)行2FSK調(diào)制*/function z1=fsk(x)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(x); M=2; %進(jìn)制數(shù)numPlot=length(x)

42、; %/*發(fā)送信號進(jìn)入AWGN信道*/%r=awgn(fsk1,1000); %加入噪聲figure(5);fsk1=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);subplot(3,1,1);stem(fsk1); %畫出經(jīng)過信道的實(shí)際信號axis(0 40 -1.5 1.5);title('經(jīng)過信道的實(shí)際信號')%/*衰落信道*%fd=0;%td=1/Fs;%chan=Rayleigh(td,fd);%sn=filter(chan,fsk_out);%*解調(diào)*%yn=sn.*fsk1;%z1=ddemod(yn,Fc,Fd,Fs,'fsk&

43、#39;,M,df);%相干解調(diào)%figure(100);%subplot(2,1,1);%stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),'bx');%axis(0 40 -0.5 1.5);%legend('經(jīng)過衰落信道后的解調(diào)信號') %hold on;%/*對接收到的信號進(jìn)行FSK解調(diào)*/ %fsk1=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;subplot(3,1,2);plot(t,fsk1(1:length(t),'b-');axis(0 10 -1.5 1.5);title('FSK調(diào)制輸出信號')figure(6)z1=ddemod(fsk1,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%相干解調(diào)subplot(2,1,1);stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),'bx');axis(0 40 -0