綜合通信系統(tǒng)課程分析方案

1、湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院 信息與電氣工程系 綜合通信系統(tǒng) 課程設(shè)計報告 題 目 綜合通信系統(tǒng)的設(shè)計 專 業(yè)： 通信工程 班 級: 通信002班 姓 名: 劉黎輝 學(xué) 號: 0954040217 指導(dǎo)老師：邱政權(quán)姚屏楊宗長 一、設(shè)計目的 1. 掌握通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成。 2. 掌握通信系統(tǒng)工作原理。 3. 了解通信系統(tǒng)設(shè)計的基本過程；掌握基本理論和解決實(shí)際問題的方法，鍛煉學(xué) 生綜合分析問題和解決問題的能力。 4. 為畢業(yè)設(shè)計和以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 二、設(shè)計任務(wù)及要求 任務(wù)： 1. 熟悉Simulink庫中的模塊。 2. 熟悉通信工具箱和信號處理工具箱的使用。 3. 設(shè)計簡單通信系統(tǒng) 4將上述設(shè)計

2、好的各個環(huán)節(jié)設(shè)計成一個綜合通信系統(tǒng)。 要求： 課程設(shè)計前，應(yīng)進(jìn)行有針對性的預(yù)習(xí)和設(shè)計；課程設(shè)計結(jié)束后，需要提交課程設(shè) 計報告，提交課程設(shè)計的結(jié)果和收獲。 三、設(shè)計原理 3.1 工具介紹 本課程設(shè)計主要是利用simulink、通信系統(tǒng)工具箱以及信號處理工具箱來完成通 信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。 3.1.1通信系統(tǒng)工具箱 通信系統(tǒng)工具箱提供了應(yīng)用于通信系統(tǒng)的大量函數(shù)，這些函數(shù)包括： 信號源函數(shù)；信源編/譯碼函數(shù)；差錯控制編碼函數(shù)；調(diào)制/解調(diào)函數(shù)。發(fā)送/接收 濾波器函數(shù)；信道函數(shù)；多址接入函數(shù)；同步函數(shù)；使用函數(shù)。 3.1.2信號處理工具箱 信號處理工具箱提供了很多有關(guān)信號處理的操作，從波形的生成到濾波器

3、的設(shè)計 與實(shí)現(xiàn)，從參數(shù)化模塊到頻譜分析，范圍非常廣泛。 3.2 通信系統(tǒng)組成 通信系統(tǒng)包括信源、信源編/譯碼、信道編/譯碼、調(diào)制/解調(diào)、多址接入、發(fā)送/ 接受濾波和信道等部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-1所示。 圖3-1通信系統(tǒng)框圖 四、設(shè)計內(nèi)容及仿真結(jié)果 4.1 模擬信號積分 利用Simulink提供的基本模塊設(shè)計一個模擬信號積分并仿真對比以及設(shè)計自己所 需的子模塊。仿真模型結(jié)構(gòu)圖及仿真波形圖如圖4.1所示 Integrator 圖4.1模擬信號積分系統(tǒng)及仿真波形 分析：從波形圖中可以看出，上方曲線為下方正弦波的積分。 4.2模擬信號數(shù)字化及信號恢復(fù) 利用通信工具箱和信號處理工具箱設(shè)計一個模擬

4、信號的抽樣、量化、編碼、譯碼 并回復(fù)原信號。仿真模型結(jié)構(gòu)圖及仿真波形圖如圖421、圖422所示。 圖421模擬信號數(shù)字化及信號恢復(fù)系統(tǒng) 圖422模擬信號抽樣量化編碼仿真波形 分析：從圖421中可以看到模擬信號經(jīng)過一個抽樣量化編碼器進(jìn)行數(shù)字化，該抽樣 量化編碼器輸出量化指標(biāo)、量化電平和誤差均方值，其波形分別與圖422中三個圖 形對應(yīng)。 4.3 模擬信號的DPC帰譯碼 利用通信工具箱和信號處理工具箱設(shè)計一模擬信號的DPCMS譯碼，顯示設(shè)計過程 中的變化與仿真。仿真模型結(jié)構(gòu)圖及仿真波形圖如圖4.3.1、圖432所示。 Scope 圖431模擬信號的DPCM編譯碼系統(tǒng) 圖432模擬信號的DPCh編譯碼

5、仿真波形 分析：從圖432中可以看出經(jīng)譯碼后的波形的幅度比原信號小，這是因?yàn)樵?量化過程中存在一定誤差 4.4DPCM和 PCM通信系統(tǒng)比較 利用通信工具箱和信號處理工具箱設(shè)計DPCM和 PCM通信系統(tǒng)，顯示設(shè)計過程中的 波形變化與仿真。仿真模型結(jié)構(gòu)圖及仿真波形圖如圖4.4.1、圖442、圖443、圖 4.4.4所示。 焦I丄 DPCM decoder 陽Lmv Expander DPCM IIR A)kPl W-FSk D嵋 rriodiJ l-atir Baseband 圖4.4.1DPCM通信系統(tǒng)仿真模型結(jié)構(gòu)圖 El 口口 El 口口 El 2 Soil jr q u 3 ntize r

6、 -LnlMM M-FSK HR All-Pole Digital Filter Generator Signal Generator Signal M-FSK Sampled Quantizer Encode Sampled Quantizer Encode M-FSK Modulator Baseband Modulator Baseband Quantiser Decode AWO忖 Ch dnnl AWGN mllip Quantizer decode Analog Filter Design M-FSK M-FSK Demodulator Baseband HR All-Pole D

7、lgl怙I Fllttrl 圖4.4.2PCM通信系統(tǒng)仿真模型結(jié)構(gòu)圖 分析：可以看出接收端與發(fā)送端的波形基本上是一致的，只是幅度略有變小。 另外也能發(fā)現(xiàn)這兩個通信系統(tǒng)存在的問題有兩個：1.差錯不可控；2.頻帶利用 率低。 4.5綜合通信系統(tǒng)設(shè)計 分析：由于是數(shù)字通信系統(tǒng)，因此頻帶利用率低。我們采取復(fù)用的方式來提高頻 帶利用率，即使用復(fù)用器將多路信號（本次設(shè)計中為2路信號 進(jìn)行合并。仿真模型結(jié) 構(gòu)圖及仿真波形圖如圖4.5.1、圖4.5.2、圖4.5.3所示。 -gndl S(4ar quinli2t L_rkhAijfl 辛4 MFSK cnpiffar MJSK -HR MI Palt 斗T

8、Modhllir jnd DP匚 Id ErbEc-dr ALm 匚 smpMEiui IIH Ml-Palt Sampled ujuttai ErH-d4 Darial Fibi Scjilir qurrlEEH- -urM MFBK AW D-mda QuimUem M-fK grmdul和r BjucbandI Anjiki F*t*l 圖4.5.1綜合通信系統(tǒng)仿真模型結(jié)構(gòu)圖 圖4.5.2 PCM第一路信號仿真波形 012345B78910 圖4.5.2 PCM第二路信號仿真波形 五、總結(jié) 本次課程設(shè)計以Simulink為軟件平臺，充分利用其提供的通信工具箱和信號處理 工具箱中的模塊，以

9、簡單的通信系統(tǒng)、常用的DPCM數(shù)字電話通信系統(tǒng)和PCM數(shù)字電話 通信系統(tǒng)為例，對其進(jìn)行了模型構(gòu)建、系統(tǒng)設(shè)計、仿真演示、結(jié)果顯示、誤差分析及 綜合性能分析，重點(diǎn)對 DPCM與 PCM進(jìn)行了誤差分析和比較。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu) 化，設(shè)計出了一個完整的通信系統(tǒng)。 六、心得與體會 在本次課程設(shè)計的過程中，增強(qiáng)了對通信系統(tǒng)的認(rèn)識，并且對MATLAB的 Simulink的操作能力也得到了一個很大的提升。 在剛開始設(shè)計的時候，發(fā)現(xiàn)無從下手，因此在開始的幾天里，閱讀了大量相關(guān)的 資料，了解了各模塊的功能及使用方法，同時也參考了別人的一些相關(guān)設(shè)計。在接下 來的幾天中先將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)完成，然后開始進(jìn)行綜合通信系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中， 逐漸了解了各個部分是如何銜接起來的。在調(diào)試時同樣遇到了很多問題。有時是自己 粗心大意，輸入輸出數(shù)不匹