數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的MATLAB實現(xiàn)及性能分析通信原理課程設(shè)計報告

1、數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的MATLAB實現(xiàn)及性能分析摘 要 本課程設(shè)計主要運用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺設(shè)計進(jìn)數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器的實現(xiàn)及性能分析。其主要目的是仿真通信加密系統(tǒng)。從Simulink工具箱中找所各元件，對輸入隨機(jī)數(shù)字信號與m序列異或運算以實現(xiàn)信號加密，送入含噪信道，在接收端與相同序列再進(jìn)行異或運算以解密，改變信道誤碼率大小，測試接收信號與發(fā)送信號之間的誤碼率，合理設(shè)置好參數(shù)可改變誤碼率與系統(tǒng)的抗噪聲性能，分析該種加密傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。關(guān)鍵詞 Simulink；誤碼率；加密；解密；m序列畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所

2、呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它

3、復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本

4、學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、

5、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？

6、優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題

7、的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽

8、名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日1引言本次課程設(shè)計主要運用MATLAB軟件，在Simulink平臺下建立仿真模型。通過m序列進(jìn)行加解密過程，改變信道抗噪聲性能，測試收信號與發(fā)送信號之間的誤碼率，從而分析加密傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能和對誤碼率有影響的因素。觀察輸入與輸出的數(shù)字信號波形并對其進(jìn)行分析總結(jié)。1.1 課程設(shè)計的目的通信原理是通信工程專業(yè)的一門骨干的專業(yè)課，是通信工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)。掌握通信原理課程的知識可使學(xué)生打下一個堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng)問題能力和素質(zhì)。由于通信工程專業(yè)理論深、實踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計，對學(xué)生掌握本專業(yè)的知識、提高其基本能力是非常重要

9、的。 通信課程設(shè)計的目的是為了學(xué)生加深對所學(xué)的通信原理知識理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。使學(xué)生能比較扎實地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實踐訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決問題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。1.2 課程設(shè)計的基本任務(wù)和要求本次課程設(shè)計的基本任務(wù)：（1）本設(shè)計開發(fā)平臺為MATLAB中的Simulink。（2）模型設(shè)計應(yīng)該符合工程實際，模塊參數(shù)設(shè)置必須與原理相符合。（3）處理結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論

10、。（4）獨立完成課程設(shè)計并按要求編寫課程設(shè)計報告書。 課程設(shè)計中必須遵循下列要求：（1）利用通信原理中學(xué)習(xí)的理論知識，在Simulik仿真平臺中設(shè)計出15級m序列，并實現(xiàn)加密、解密、送入含噪信道、誤碼率測試，并按題目要求運行、檢測系統(tǒng)仿真結(jié)果。（2）通過對各個模塊參數(shù)的設(shè)置來改變信道的抗噪聲性能，從而改變誤碼率。（3）通過調(diào)節(jié)噪聲的幅度來控制噪聲對數(shù)字信號的影響，從而改變信道誤碼率的大小。（4）要求編寫課程設(shè)計論文，正確闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。設(shè)計平臺Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡

11、單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的

12、不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulik是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指Simulik提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基

13、本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。2設(shè)計原理2.1 Simulink工作環(huán)境（1）模型庫打開MATLAB軟件，單擊工具欄上的 按鈕，就可進(jìn)入Simulink模型庫，或者在MATLAB命令窗口輸入“simulink”并回車，也可進(jìn)入。Simulik模塊庫如圖2-1所示，它按功能進(jìn)行分為以下8類子庫：Continuous（連續(xù)模塊）Discrete（離散模塊）Function&Tables（函數(shù)和平臺模塊）Math（數(shù)學(xué)模塊）Nonlinear（非線性模塊）Signals&Systems（信號和系統(tǒng)模塊）Sinks（接收器模塊）Sourc

14、es（輸入源模塊）用戶可以根據(jù)需要混合使用歌庫中的模塊來組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫、從而實現(xiàn)全圖形化仿真。Simulink模型庫中的仿真模塊組織成三級樹結(jié)構(gòu)Simulink子模型庫中包含了Continous、Discontinus等下一級模型庫Continous模型庫中又包含了若干模塊，可直接加入仿真模型。圖2-1 Simulink工具箱（2）設(shè)計仿真模型在MATLAB子窗口或Simulink模型庫的菜單欄依次選擇“File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口，如圖2-2所示：圖2-2 新建仿真模型窗口（3）運行仿真兩種方式分別是菜單方式和命令行方

15、式，菜單方式：在菜單欄中依次選擇"Simulation" | "Start" 或在工具欄上單擊。命令行方式：輸入“sim”啟動仿真進(jìn)程比較這兩種不同的運行方式：菜單方式的優(yōu)點在于交互性，通過設(shè)置示波器或顯示模塊即可在仿真過程中觀察輸出信號。命令行方式啟動模型后，不能觀察仿真進(jìn)程，但仍可通過顯示模塊觀察輸出，適用于批處理方式3。數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試器原理（1）m序列產(chǎn)生原理偽隨機(jī)序列可由線性移位寄存器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，如圖2-3所示。該網(wǎng)絡(luò)由r級串聯(lián)的雙態(tài)器件，移位脈沖產(chǎn)生器和模2加法器組成，下面以4級移位寄存器為例，說明偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生。規(guī)定移位寄存器的狀態(tài)是

16、各級從右至左的順序排列而成的序列，這樣的狀態(tài)叫正狀態(tài)或簡稱狀態(tài)。反之，稱移位寄存器狀態(tài)是各級從左至右的次序排列而成的序列叫反狀態(tài)。例如，初始狀態(tài)是0001，那么an-4=0，an-3=0，an-2=0，an-1=1。如果反饋邏輯為an= an-3，如圖2-4所示。改變反饋邏輯的位置及數(shù)量還可以得到更多不同的序列輸出。 從上述例子可以得到下列結(jié)論： 1、線性移位寄存器的輸出序列是一個周期序列。2、當(dāng)初始狀態(tài)是0狀態(tài)時，線性移位寄存器的輸出全0序列。3、級數(shù)相同的線性移位寄存器的輸出序列和反饋邏輯有關(guān)。4、同一個線性移位寄存器的輸出序列還和起始狀態(tài)有關(guān)。5、對于級數(shù)為r的線性移位寄存器，當(dāng)周期p2

17、r1時，改變移位寄存器初始狀態(tài)只改變序列的初相。這樣的序列稱為最大長度序列或m序列。圖2-3 線性移位寄存器 圖2-4 15級的m序列（2）加密、解密原理 數(shù)字通信的一個重要優(yōu)點是容易做到高度保密性的加密。在這方面?zhèn)坞S機(jī)序列起到了很大的作用。數(shù)字信號的加解密原理可用圖2-5表示。將信源產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)字消息和一個周期很長的偽隨機(jī)序列模2相加，這樣就將原消息變成不可理解的另一個序列。將這種加密序列在信道中傳輸，被他人竊聽后也不可理解其內(nèi)容。在接收端必須再加上一同樣的偽隨機(jī)序列，就能恢復(fù)為原發(fā)送消息。信源發(fā)送信道接收用戶偽隨機(jī)序列發(fā)生器偽隨機(jī)序列發(fā)生器圖2-5 數(shù)字信號加解密原理（3）數(shù)字信號誤碼率

18、測量原理 在數(shù)字通信中誤碼率是一項主要的質(zhì)量指標(biāo)。在實際測量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時，一般說來，測量結(jié)果與信源送出信號的統(tǒng)計特性有關(guān)。通常認(rèn)為二進(jìn)制信號中“0” 和“1”是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的。所以測量誤碼率時最理想的信源應(yīng)是隨機(jī)序列產(chǎn)生器。用真正隨機(jī)序列產(chǎn)生器進(jìn)行測量時，只適用于閉環(huán)線路測試。但是閉環(huán)測試法所用的信道不符合情況。因此，在實際過程中采用單程測試法。在測量單程數(shù)字通信誤碼率時，就不能利用隨機(jī)序列，而只好利用相近的偽隨機(jī)序列代替它。圖2-6示出這種情況。這時，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備分出兩地。由于發(fā)送端用的是偽隨機(jī)序列，而且通常是m序列，接收端可以用同樣的m序列產(chǎn)生器，由同步信號控制，產(chǎn)生出

19、相同的本地序列。本地序列和接收序列相比較，就可檢測誤碼。信源發(fā)送信道接收記錄偽隨機(jī)序列比較同步信號圖2-6 單程測試法ITU建議用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)測量的m序列周期是215-1=32767，其特征多項式建議采用x15+x14+1。因此，本課程設(shè)計采用15級的m序列。（4）時延測量原理有時我們需要測量信號經(jīng)過某一傳輸路徑所受到的時間延遲。由于模型框圖的最后，需要接一個誤碼率測試模塊，而送入其中的是通過信道加解密出來的信號和原輸入信號，它們是一個個碼元進(jìn)行比較檢測出誤碼率的。如果有信號經(jīng)過此路徑產(chǎn)生了延遲則會使誤碼率大大增加，因此要在誤碼率測試模塊輸入端加一個延時測量模塊，改變參數(shù)使其延時為零后再讀出

20、誤碼率。3 設(shè)計步驟 熟悉MATLAB系統(tǒng)中Simulink模型庫打開MATLAB軟件，單擊工具欄上的 按鈕，即可進(jìn)入斯simulink工具箱，查看simulink模塊庫中的每個模塊，通過查閱資料弄清楚每個模塊的功能和用法。用同樣的方法熟悉communication模塊庫中的常用模塊。3.2 基本設(shè)計思路 首先產(chǎn)生一個15級的m序列，輸入一個隨機(jī)數(shù)字信號，令它與15級m序列進(jìn)行異或運算以實現(xiàn)信號加密，然后送入含噪信道（可通過加上一個噪聲來實現(xiàn)），通過抽樣判決，在接收端輸出的信號與加入的相同15級m序列再進(jìn)行異或運算以解密，把解密后的數(shù)字信號與原來輸入的數(shù)字信號進(jìn)行波形比較，并且送入誤碼率測試模

21、塊計算信道的誤碼率（注意延時問題）。設(shè)置各模塊參數(shù)，改變信道誤碼率大小，測試接收信號與發(fā)送信號之間的誤碼率，分析該種加密傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。3.3 繪制電路級框圖（1）15級m序列的繪制打開MATLAB軟件，單擊工具欄上的 按鈕，打開simulink工具箱，點擊file圖標(biāo)，選擇新建中的model，新建一個仿真空白模型，將m序列所需要的模塊：延時模塊和異或模塊拖入空白模型中，也可點擊鼠標(biāo)左鍵單擊“add to untitled” 分別對每一級的m序列首尾相連。由于15級m序列的特征多項式為x15+x14+1，因此把第14和第15個延時單元的輸出端進(jìn)行模二和，然后送入第一個延時單元。如圖3-1

22、所示。圖3-1 15級m序列的繪制（2）在含噪信道中傳輸過程的繪制 選出此過程稱所要用到的模塊，包括：異或運算模塊、二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)字信號、高斯噪聲模塊、抽樣判決器、示波器。如圖3-2所示。 圖3-2 信號在含噪信道傳輸過程中需要用到的模塊首先，對隨機(jī)數(shù)字信號進(jìn)行加密，如圖3-3所示。把輸入的隨機(jī)數(shù)字信號與15級m序列的輸出端進(jìn)行模二和（即異或運算），得到加密后的信號。然后，把加密后的信號與高斯噪聲相加，表示送入含噪信道。從加法器輸出的信號由于加入了噪聲，因此會存在一定程度的干擾，這時為了最大程度的減小噪聲的干擾，應(yīng)在加法器后加一個抽樣判決器，用中間電平值代替實際電平。圖3-3 信號加密在含噪信道

23、中傳輸接著，對輸出的信號進(jìn)行解密如圖3-4所示，與加密類似，把抽樣判決后的信號與同樣的15級m序列（與加密所用的m序列初值應(yīng)相同）進(jìn)行模二和運算，所輸出的即是解密后的數(shù)字信號。圖 3-4 繪制解密模塊（3）誤碼率測量和控制部分的繪制選出此過程稱所要用到的模塊，包括：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換器、誤碼率測試器模塊、顯示器、時延測量模塊，如圖3-5所示。其中，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換模塊是把數(shù)據(jù)類型由boolean轉(zhuǎn)換成double型；find delay模塊是用來計算兩個輸入端之間的延時，從而防止誤碼率計算出錯；顯示模塊是用來顯示延時個數(shù)和誤碼率大小；誤碼率計算模塊即是計算出輸入兩端的數(shù)字信號的誤碼率。 圖3-5 誤碼率

24、測試部分用到的模塊 誤碼率計算部分的模型圖如圖3-6所示。首先，進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。由于原輸入的隨機(jī)數(shù)字信號和解密后輸出的數(shù)字信號的數(shù)據(jù)類型都是boolean，而誤碼率計算模塊的輸入應(yīng)是double型的，所以需要加入一個數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換器，通過它輸出的數(shù)據(jù)類型就是double型的。 然后便把轉(zhuǎn)換過數(shù)據(jù)類型的兩路數(shù)字信號分別與誤碼率計算器模塊的兩個輸入端相連，再把計算出的誤碼率輸出到一個顯示器上。 最后，由于信號在經(jīng)過傳輸以后有可能出現(xiàn)延時現(xiàn)象，而誤碼率計算器是一對對碼元分別輸入進(jìn)行比較的，那么若有延時，則誤碼率增大很多，因此查看系統(tǒng)是否有延時必不可少。在經(jīng)過find delay模塊后同樣接一個顯示模

25、塊，把延時個數(shù)顯示出來，再作為依據(jù)設(shè)置誤碼率計算模塊的延時接收參數(shù)。圖3-6 誤碼率測量部分繪制（4）電路級框圖總體整合把三個部分的電路級框圖按順序連好，在需要觀察數(shù)字信號波形的地方加上示波器以觀察波形變化和誤碼變化，得到圖3-7。圖3-7 總電路級框圖3.4 模塊參數(shù)設(shè)置電路級框圖完成后，需要對每個模塊的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置，這樣仿真出的結(jié)果才更加正確、合理。（1） m序列參數(shù)設(shè)置 延時單元的設(shè)置如圖3-8所示，所有延時單元的sample time都取“1”，表示延時一個時間間隔，而instial conditions表示所給的初值，此項設(shè)置為：從第一到第十三個延時單元初值都為“0”。而第十四

26、和第十五個延時單元初值為“1”圖3-8 延時單元參數(shù)第一路為基帶信號波形，第二路為調(diào)制后波形，第三路為解調(diào)后輸出波形。如圖所示，解調(diào)波形與基帶波形基本相同，只有系統(tǒng)誤差而產(chǎn)生的些延遲,所以解調(diào)成功。3.5 仿真結(jié)果 高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。在理想信道調(diào)制與解調(diào)的基礎(chǔ)上，在調(diào)制信號上加入高斯噪聲，把Simulink噪聲源下的高斯噪聲模塊（Gaussian Noise Generator）加入到模型中。噪聲參數(shù)設(shè)置、模型與波形圖如下圖3-9高斯噪聲參數(shù)設(shè)置圖3-10 DSB加入高斯噪聲模型圖3-11 調(diào)制信號加入高斯噪聲波形圖如圖所示，第一路為理想信道解調(diào)

27、波形，第二路和第三路均為加入高斯噪聲的波形，可通過修改參數(shù)表中的方差來改變加入噪聲的大小，把噪聲的方差分別設(shè)為50和1000，與理想信道的輸出波形相比較可以看出，波形均出現(xiàn)不同程度的失真，并且失真是隨著噪聲方差的變化而發(fā)生改變，方差越小，通過加入噪聲信道的波形就越接近理想信道的波形。3.4 加入瑞利噪聲的DSB相干解調(diào)在噪聲模塊中選擇瑞利噪聲模塊（Rayleigh Noise Generator）替換原高斯噪聲的位置，設(shè)置好參數(shù)，連線完畢后即可運行。截圖如下：圖3-12 瑞利噪聲參數(shù)設(shè)置表圖3-13 DSB加入瑞利噪聲的模型圖3-14 調(diào)制信號加瑞利噪聲的波形圖如圖所示，第一路為理想信道解調(diào)波

28、形，第二路和第三路均為加入瑞利噪聲的波形，修改圖中Sigma的參數(shù)，Simga的大小與方差成正比，將其分別設(shè)為10和100，再同理想信道的輸出波形相比較可以看出，與高斯噪聲類似，方差越大，波形失真越厲害，Simga等于10時，波形接近于理想波形，當(dāng)Simga等于100時，已出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。3.5 加入萊斯噪聲的DSB相干解調(diào)在噪聲模塊中選擇萊斯噪聲模塊（Rician Noise Generator）替換原噪聲的位置，設(shè)置好參數(shù)，連線完畢后即可運行。截圖如下：圖3-15 萊斯噪聲參數(shù)設(shè)置表圖3-16 DSB加入萊斯噪聲模型圖3-17調(diào)制信號加萊斯噪聲的波形圖如圖所示，第一路為理想信道解調(diào)波形，第

29、二路和第三路均為加入萊斯噪聲的波形，修改圖中Sigma的參數(shù)，將其分別設(shè)為8和15，再同理想信道的輸出波形相比較，方差越大，波形失真越厲害，Simga等于8時，波形接近于理想波形，當(dāng)Simga等于15時，已出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。綜上所述，噪聲能對信道產(chǎn)生不同程度的影響，不同的噪聲使信號發(fā)生失真的參數(shù)各不相同。在現(xiàn)實生活中，無處不存在著噪聲，因此研究如何減小噪聲對信道的影響有著重大意義。3.6 各路噪聲功率譜密度分析DSB信號的功率定義為已調(diào)信號的均方值，即= (3-1) (3-2)顯然，DSB信號的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，為邊帶功率，為調(diào)制信號功率。這樣其調(diào)制效率為100%。由于雙邊帶信號的頻譜不存在

30、載波分量，所有的功率都集中在兩個邊帶中，因此它的調(diào)制效率為百分之百，這是它的最大優(yōu)點。（1）基帶信號在理想信道下的功率譜如下所示。圖3-18 基帶信號功率譜圖3-19 DSB調(diào)制后波形功率譜圖3-20 相干解調(diào)后的波形功率譜由圖3-18和圖3-19可以看出通過雙邊帶調(diào)制后將原來基帶信號（設(shè)置為2）以載波（設(shè)置為20）為中心進(jìn)行頻譜的搬移，且調(diào)制后信號的帶寬是原信號的兩倍，相位發(fā)生了移位，波形表現(xiàn)為基帶與載波的乘積。如圖所示經(jīng)相干解調(diào)后，除由于系統(tǒng)誤差而產(chǎn)生的延時外，解調(diào)后信號功率譜與原信號功率譜是能一一對應(yīng)的。（2）在理想信道中加入高斯、瑞利和萊斯噪聲對解調(diào)結(jié)果的影響如下：圖3-21 加入高斯

31、噪聲解調(diào)后的波形功率譜圖3-22 加入瑞利噪聲解調(diào)后的波形功率譜圖 3-23 加入萊斯噪聲解調(diào)后的波形功率譜如圖所示，圖3-20中在理想信道下，DSB解調(diào)波形對比基帶信號波形發(fā)生延時，分別依此加入高斯、瑞利和萊斯噪聲，解調(diào)后波形收到了噪聲的干擾，波形發(fā)生畸變。三種噪聲參數(shù)設(shè)置不變，前者方差較小，后者方差較大。比較前后功率譜圖可以清楚發(fā)現(xiàn)，隨著方差的加大，失真也隨之變大，前者還較為接近理想信道功率譜圖，而后者已出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。雖然實際生活中的噪聲不可避免，但我們應(yīng)當(dāng)減小噪聲的影響，以滿足我們對信號的需要。4出現(xiàn)的問題及解決方法在本次課程設(shè)計運用了MATLAB軟件建立工作模型，在仿真的過程中遇到了

32、各種不同的問題，通過自己的探索和在同學(xué)的幫助下都一一解決，總結(jié)分析分析如下：（1）運行后如沒有出現(xiàn)波形、出現(xiàn)多路波形的混合或是出現(xiàn)波形的幅度過小或過大，可以點擊scope菜單欄的或者點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇autoscale即可出現(xiàn)清晰波形。（2）若出現(xiàn)波形很差，可以把修正因子（默認(rèn)為1）加大，具體步驟為選擇模型菜單中的“Simulink|configuration parameters|Data import/export”修改Decimation中數(shù)據(jù)（默認(rèn)為1），可加大為50或100。（3）調(diào)制模塊中，如調(diào)制結(jié)果不明顯，可以加大載波頻率，一般來說載波頻率要比基帶頻率大得多。（4）若波形出錯，可

33、以把濾波器級數(shù)(默認(rèn)為8)適當(dāng)減小，使濾波器精確度變小，允許誤差變大，便于波形的輸出。 （5）在整個仿真過程中，各模塊的參數(shù)設(shè)置十分重要，一定要設(shè)置合適的參數(shù)，才會得出所需要的信號。 解決了上述問題后，就能順利完成設(shè)計任務(wù)了。5 結(jié)束語經(jīng)過為期兩周的課程設(shè)計，我順利的完成了任務(wù)。不同于在教室里上的理論課，本次課程設(shè)計需要我們運用到課本中學(xué)到的理論知識，和自己的實際操作來完成。因為是以所學(xué)理論為基礎(chǔ)，所以在課程設(shè)計的過程中，我又重溫了模擬調(diào)制系統(tǒng)和相干解調(diào)等知識，更加熟悉了MATLAB里的Simulink工具箱，學(xué)會了獨立建立模型，分析調(diào)制與解調(diào)結(jié)果，和加入噪聲之后的情況，通過自己不斷的修改參數(shù)

34、值，更好的理解加入噪聲對信道的影響。在設(shè)計的過程中遇到不少問題，在自己的努力和與同學(xué)的交流中一一解決。通過這次課程設(shè)計，我拓寬了知識面，鍛煉了實際操作能力，綜合素質(zhì)也得到了提高。我覺得安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力。并且它的一個重要功能，就是在于運用學(xué)習(xí)成果，檢驗學(xué)習(xí)成果。運用學(xué)習(xí)成果：把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識，應(yīng)用于實際設(shè)計操作中，并學(xué)會理論結(jié)合實際來分析結(jié)果。檢驗學(xué)習(xí)成果：看一看課堂學(xué)習(xí)與實際到底有多大距離，并通過這次課程設(shè)計，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，完善所學(xué)知識。在做課程設(shè)計的過程中，我也認(rèn)

35、識到實際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這一次的學(xué)習(xí)也是為以后的畢業(yè)設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。在課程設(shè)計結(jié)束之后，我感到不僅實際動手能力有所提高，進(jìn)一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn)1 樊昌信，曹麗娜. 通信原理. 北京：國防工業(yè)出版社，20062 達(dá)新宇通信原理實驗與課程設(shè)計北京：北京郵電大學(xué)出版社，20033 徐遠(yuǎn)明. MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 20054 張化光, 孫秋野. MATLAB/Simulink實用教程. 北京：人民郵電出版

36、社，20095 姚俊，馬松輝.Simulink建模與仿真基礎(chǔ). 北京：西安電子科技大學(xué)出版社，20026 鄧華MATLAB通信仿真及應(yīng)用實例詳解北京：國防工業(yè)出版社，2003學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)

37、庫出版章程、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入CNKI中國知識資源總庫，在中國博碩士學(xué)位論文評價數(shù)據(jù)庫中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文密級：公開保密（_年_月至_年_月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_ 導(dǎo)師簽名：_年_月_日 _年_月_日獨 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在

38、知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 二一年九月二十日 畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理

39、使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名: 二一年九月二十日致 謝時間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個課題，為本人日后從事計算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。首先，我要

40、特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實，給我

41、留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去?；厥姿哪?，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)

42、條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感謝。9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8Kq

43、qfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpR89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxG89AmUE9aQGn8xp$R#&#849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYp

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