通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練與設(shè)計說明

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級：指導(dǎo)教師： 工作單位：信息工程學(xué)院題目：通信系統(tǒng)學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合訓(xùn)練初始條件：PC機(jī)一臺、Matlab軟件要求完成的主要任務(wù)：掌握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理， 掌握實驗的設(shè)計、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. 通過對實驗電路的分析計算，了解簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。3. 掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測試方法，提高動手能力設(shè)計內(nèi)容：模擬信源（模擬話音）數(shù)字化方式基帶碼信道碼

2、調(diào)制方式信道解調(diào)信道解碼基帶解碼數(shù)模轉(zhuǎn)換自己構(gòu)造一時間函數(shù)PCMMiller 碼漢明碼ASKAWGN與發(fā)送端對應(yīng)時間安排:1根據(jù)設(shè)計任務(wù)，分析電路原理，確定實驗方案2天2根據(jù)實驗條件進(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)計報告1天指導(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 1ABSTRACT 21課程設(shè)計要求 32數(shù)字通信系統(tǒng)模型 43通信系統(tǒng)原理 63.1 PCM編譯碼原理 63.2 MLLER編譯碼原理 93.3漢明碼 103.4二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK調(diào)制與解調(diào)原理 143.5 AWG信道 154系統(tǒng)仿真分析 165總結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23附錄：程序 24通信

3、的目的是傳輸信息。通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地。 對于電通信來說，首先要把消息轉(zhuǎn)變成電信號，然后經(jīng)過發(fā)送設(shè)備，將信號送入信道，在 接收端利用接收設(shè)備對接收信號作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來的消息。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖所示。數(shù)字通信涉及的技 術(shù)問題很多，其中主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及 加密與解密等。本次課程設(shè)計主要是利用 Matlab仿真軟件設(shè)計完成一個典型的通信系統(tǒng)。按照此次 課程設(shè)計的要求，將一模擬話音信號經(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

4、化方式為PCMS碼，基帶碼為Miller碼， 信道碼為漢明碼，數(shù)字調(diào)制方式為ASK調(diào)制，信道為AWG信道。按照這一流程利用Matlab 的腳本語句編寫出各系統(tǒng)模塊，然后按照逆過程實現(xiàn)信號的解調(diào)與解碼，最后對系統(tǒng)進(jìn)行 分析。關(guān)鍵字：通信系統(tǒng)，ASK仿真，PCM仿真，Miller碼仿真，漢明碼仿真AbstractThe purpose of com muni catio n is the tran smissi on of in formatio n. The role ofcom muni cati on systems that send in formatio nfrom the sourc

5、e to one or moredesti nati ons. For electrical commun icatio n, the message should first con verted into electrical signals, and then through the transmission device, the signal is fed into the cha nn el, the receiver uses the recei ving apparatus corresp onding to the received sig nal process ing,

6、and the n sent to the sink into the orig inal message .The course is primarily desig ned using Matlab simulati on software desig nedto complete a typical com muni cati on system. After the course in accorda nee withthe design requirements, an analog voice signal will be digitized, source coding, cha

7、 nnel cod ing, digital modulati on and the n through the corresp onding decodi ng modulation, the original signal. Way in which the digital PCM encoded baseband code Miller codes, Hamming code cha nn el, digital modulati on of ASK modulatio n, the channel is AWGNLn accordance with this process to us

8、e Matlab script statement to write each system module, and the nfollow the reverse process to achievedemodulatio n and decod ing sig nals the end of the system for an alysis.Key words : Communication systems, ASK simulation, PCM simulation, Miller code simulation , Hamming code simulation1課程設(shè)計要求要求：掌

9、握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌握實驗的設(shè)計、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. 通過對實驗電路的分析計算，了解簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。3. 掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和整機(jī) 指標(biāo)測試方法，提高動手能力。2數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖所示。數(shù)字通信涉及的技 術(shù)問題很多，其中主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及 加密與解密等。1）信源編碼與譯碼信源

10、編碼有兩個基本功能：一是提高信息傳輸?shù)挠行?，即通過某種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)設(shè) 法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率。碼元速率決定傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬反映了通信 的有效性。二是完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即當(dāng)信息源給出的是模擬信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字話傳輸。信源譯碼是信源編碼的逆過程。2）信道編碼與譯碼信道編碼的目的是增強(qiáng)數(shù)字信號的抗干擾能力。數(shù)字信號在信道傳輸時受到噪聲等影 響后將會引起差錯。為了減小差錯，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù) 成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干擾碼”。接收端的信道譯碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行解碼, 從中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，提高通信系統(tǒng)的可靠性

11、。3）加密與解密在需要實現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，人為地將被傳輸?shù)臄?shù)字序列 擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收 到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來信息。4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ?號?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控、頻移鍵控、絕對相移鍵控、相對相移鍵控。在接收 端可以采用相干解調(diào)或者非相干解調(diào)還原數(shù)字基帶信號。對高斯噪聲下的信號檢測，一般 采用相關(guān)器或匹配濾波器來實現(xiàn)。5）同步同步是使收發(fā)兩端的信號在時間上保持一致，是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠 工作的前提條件。按照同步

12、的功用不同，分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。數(shù)字通信系統(tǒng)的特點有：（1）抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累(2) 傳輸差錯可控(3) 便于用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信息進(jìn)行處理、變換、存儲(4) 利于集成，是通信設(shè)備微型化，重量輕。(5) 易于加密處理，且保密性好。3通信系統(tǒng)原理3.1 PCM編譯碼原理3.1.1 PCM 概述脈沖編碼調(diào)制(PCM簡稱脈碼調(diào)制，它是一種用二進(jìn)制數(shù)字代碼來代替連續(xù)信號的 抽樣值，從而實現(xiàn)通信的方式。由于這種通信方式抗干擾能力強(qiáng)，因此在光釬通信、數(shù)字 微波通信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的運(yùn)用。PCM言號的形成是模擬信號經(jīng)過“抽樣、 量化、編碼”三個步驟實現(xiàn)的。分別

13、完成時間上離散、幅度上離散、及量化信號的二進(jìn)制 表示。根據(jù)CCITT的建議，為改善小信號量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建議方 式，分別為A律和卩律方式，我國采用了 A律方式，由于A律壓縮實現(xiàn)復(fù)雜，常使用13折 線法編碼。抽樣所謂抽樣，就是對模擬信號進(jìn)行周期性掃描，把時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的 信號。該模擬信號經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原 模擬信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在一個頻帶限制在(0，f h )內(nèi)的時間連續(xù)信號f (t)，如果以1/2 f h 的時間間隔對它進(jìn)行抽樣，那么根據(jù)這些抽樣值就 能完全恢復(fù)原信號?；蛘哒f，如果一個連續(xù)

14、信號 f (t)的頻譜中最高頻率不超過f h，當(dāng) 抽樣頻率fs 2 f h時，抽樣后的信號就包含原連續(xù)的全部信息。這就是抽樣定理。量化方式從數(shù)學(xué)上來看，量化就是把一個連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個離散幅度值的有 限數(shù)集合。量化器Q輸出L個量化值yk，k=1，2，3，L。yk常稱為重建電平或量化電 平。當(dāng)量化器輸入信號幅度x落在xk與xk 1之間時，量化器輸出電平為yk。這個量化過程 可以表達(dá)為：(式 3-1 )y Q(x) Q Xk x Xkyk，k 1,2,3,.丄這里Xk稱為分層電平或判決閾值。通常 k Xk 1 Xk稱為量化間隔。量化后的抽樣信號于量化前的抽樣信號相比較，當(dāng)然有所失真，

15、且不再是模擬信號。 這種失真在接收端還原模擬信號是變現(xiàn)為噪聲，并稱為量化噪聲。量化噪聲的大小取決于 把樣值分級“取整”的方式，分的級數(shù)越多，即量化極差或間隔越小，量化噪聲也越小。模擬信號的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點是：無論 抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號m（t）較小時，則信號量化噪聲功率比也就很小，這樣的話化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比 要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍，可見，對于弱信號時，均勻量化時的信號動態(tài) 范圍將受到較大的限制。為了克服這個缺點，實際中，往往采用非均勻量化。非均勻量化是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定

16、量化間隔的。對于信號取值小的區(qū)間，其量 化間隔v也?。环粗?，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個突出的優(yōu)點。首先，當(dāng) 輸入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度（實際中常常是這樣）時，非均勻量化器的 輸出端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時，量化噪聲功率的 均方根值基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改 善了小信號時的量化信噪比。實際中，非均勻量化的實際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用 的壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國采用 壓縮律，我國和歐洲各國均采用 A壓縮律，因此，PCM

17、編碼方式采用的也是 A 壓縮律。所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：Ax0 |x| 丄1 1nAAy1 1nA|x|1 ，|x | 11 1nAA（式 3-2）式中，X為歸一化輸入，y為歸一化輸出，A、卩為壓縮系數(shù)。A律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，A值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實際中，往 往都采用近似于A律函數(shù)規(guī)律的13折線（A=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了 連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點，又便于用電路實現(xiàn)，本設(shè)計中所用到的PCMS碼正是采用這種壓擴(kuò)特性來進(jìn)行編碼的。實際中A律常采用13折線近似如圖2-2所示圖3-1區(qū)間0,1/16 分為二，中點為1/

18、32,取區(qū)間1/32,1/16 作為第四段;區(qū)間0,1/32 一分為二，中點為1/64,取區(qū)間1/64,1/32 作為第三段;區(qū)間0,1/64 一分為二，中點為1/128,區(qū)間1/128,1/64作為第二段;區(qū)間0,1/128作為第一段。然后將丫軸的0,1區(qū)間均勻地分成八段，從第一段到第八段分別0,1/8,(1/8,2/8,(2/8,3/8,(3/8,4/8,(4/8,5/8,(5/8,6/8,(6/8,7/8,(7/8,1分別與X軸對應(yīng)。編碼所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編 碼和譯碼與差錯控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。量化后的

19、抽樣信號在一定的取值范圍內(nèi)僅有有限個可取的樣值，且信號正、負(fù)幅度分 布的對稱性使正、負(fù)樣值的個數(shù)相等，正、負(fù)向的量化級對稱分布。若將有限個量化樣值 的絕對值從小到大依次排列，并對應(yīng)的依次賦予一個十進(jìn)制數(shù)字代碼，在碼前以“ +”、“一” 號為前綴，來區(qū)分樣值的正負(fù)，則量化后的抽樣信號就轉(zhuǎn)化為按抽樣時序排列的一串十進(jìn) 制數(shù)字碼流，即十進(jìn)制數(shù)字信號。把量化的抽樣信號變換成給定字長的二進(jìn)制碼流的過程 為編碼。目前國際上普遍采用8位非線性編碼。例如PCM 30/32路終端機(jī)中最大輸入信號幅度 對應(yīng)4 096個量化單位（最小的量化間隔稱為一個量化單位）在4 096單位的輸入幅度范圍 內(nèi)，被分成256個量化

20、級，因此須用8位碼表示每一個量化級。用于13折線A律特性的8 位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)如表 2-1所示：表3-1 8位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)極性碼段落碼段內(nèi)碼M1M2M3M4M5M6M7M8其中，第1位碼M1的數(shù)值“ 1”或“ 0”分別代表信號的正、負(fù)極性，稱為極性碼。從 折疊二進(jìn)制碼的規(guī)律可知，對于兩個極性不同，但絕對值相同的樣值脈沖，用折疊碼表示 時，除極性碼 M1不同外，其余幾位碼是完全一樣的。因此在編碼過程中，只要將樣值脈 沖的極性判出后，編碼器便是以樣值脈沖的絕對值進(jìn)行量化和輸出碼組的。這樣只要考慮 13折線中對應(yīng)于正輸入信號的8段折線就行了。用M2至M4位表示段落碼，它的8種可能 狀態(tài)

21、來分別代表8個段落的起點電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來分別代表每一段落的16個均勻劃分的量化級。這樣處理的結(jié)果，8個段落被劃分成128個量化 級。3.2 Miller編譯碼原理Miller碼也稱延遲調(diào)制碼，是一種變形雙向碼。其編碼規(guī)則為：對原始符號“ 1”碼元起始不躍變，中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用10或01表示。對原始符號“ 0”則分成單個“ 0”還是連續(xù)“ 0”予以不同處理；單個“ 0” 時，保持0前的電平不變，即在碼元邊界處電平不躍變，在碼元中間點電平也不躍變；對 于連續(xù)“ 0”，則使連續(xù)兩個“ 0”的邊界處發(fā)生電平躍變。Miller 碼具有這樣的性質(zhì)：若兩個“ 1”碼中間

22、有一個“ 0”碼時，Miller 碼流中會 出現(xiàn)最大寬度為兩倍碼元周期的波形，根據(jù)這一性質(zhì)可以用來進(jìn)行宏觀檢錯。3.3漢明碼331漢明碼編譯碼原理一般來說，若漢明碼長為n,信息位數(shù)為k，則監(jiān)督位數(shù)r=n-k。若希望用r個監(jiān)督位 構(gòu)造出r個監(jiān)督關(guān)系式來指示一位錯碼的n種可能位置，則要求rr21 n 或 21 k r 1（式 3-3）下面以（7, 4）漢明碼為例說明原理：設(shè)漢明碼（n,k ）中k=4,為了糾正一位錯碼，由式（3-1 ）可知，要求監(jiān)督位數(shù)r 3。 若取r=3,則n=k+r=7。我們用比比印比比冃卞來表示這7個碼元，用S?S3的值表示3個監(jiān) 督關(guān)系式中的校正子，則$S2S3的值與錯誤碼

23、元位置的對應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表 3-1所列。表3-2校正子和錯碼位置的關(guān)系S|S2 S3錯碼位置S1S2S3錯碼位置001a。101a4010a1110a100a2111a011a3000無錯碼則由表1可得監(jiān)督關(guān)系式:Sa6a5a4a2S2a6a5a3a1（式 3-4）S3a6a4a3a。邊緣檢測的實質(zhì)是采用某種算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線。我們將邊緣定義為圖像中灰度發(fā)生急劇變化的區(qū)域邊界。圖像灰度的變化情況可以在發(fā)送端編碼時，信息位玄比印比的值決定于輸入信號，因此它們是隨機(jī)的。監(jiān)督位a2、a1、ao應(yīng)根據(jù)信息位的取值按監(jiān)督關(guān)系來確定，即監(jiān)督位應(yīng)使（式3-4 ）中S1、S2、S3的值為

24、0 （表示編成的碼組中應(yīng)無錯碼）a6a5a4a20a6a5a3a10a6a4a3a。0（式 3-5）（4-3）經(jīng)過移項運(yùn)算，解出監(jiān)督位a2a6a5a4aia6a5a3a。a6a4a3（式 3-6）（4-4）其等價形式為：a6a1i i0 1050a4011 01 010a3010 11 001a20a1（式 3-7）式（3-7）還可以簡記為H ?At0T或,a?ht0（式 3-8）其中1 1101 00H 1 1010 101 0110 01（式 3-9）A鬼學(xué)4a3a2a1a0（式 3-10）0 000（式 3-11）111 0P110 1101 1（式 3-12）100Ir010001（式

25、 3-13）所以有H PIr（式 3-14）式（3-14）等價于a?a-i3o其中Q為P的轉(zhuǎn)置，即111110605.101011Q PTa6 Os a4 a3 Q（式 3-15）（式 3-16）式（3-9）表示，信息位給定后，用信息位的行矩陣乘矩陣 我們將Q的左邊加上一個k x k階單位方陣，就構(gòu)成一個矩陣Q就產(chǎn)生出監(jiān)督位。G1000111k0100110G I kQ00101010001011（式 3-17）G稱為生成矩陣，因為由它可以產(chǎn)生整個碼組，即有60504302100（式 3-18）或者A06 05 04 03 ?G式（3-19）即漢明碼的編碼原理。（式 3-19）解碼和糾錯原理當(dāng)

26、數(shù)字信號編碼成漢明碼形式（本文中即 A）后在信道中傳輸，由于信道中噪聲的干 擾，可能由于干擾引入差錯，使得接收端收到錯碼，因此在接收端進(jìn)行漢明碼糾錯，以提 高通信系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。般來說接收碼組與A不一定相同。若設(shè)接收碼組為一 n列的行矩陣B,即B匕6匕5匕41：3帥0（式 3-20）則發(fā)送碼組和接收碼組之差為B A EE就是傳輸中產(chǎn)生的錯碼行矩陣（式 3-21 ）（式 3-22） 若ei=0 ,表示接收碼元無錯誤，若ei=1，則表示該接收碼元有錯。式（4-19）可改寫成B A E（式 3-23）若E=0,即接收碼組無錯,則，將它代人式（4-19），該是仍成立，即有B?HT 0（式 3

27、-24）當(dāng)接收碼組有錯時，Em 0，將B帶入式（3-8 ）后，該式不一定成立。在未超過檢錯 能力時，式（3-24）不成立。假設(shè)此時式（3-24 ）的右端為S,即B?Ht S（式 3-25）將B A E代入式（3-25 ），可得S （A E）Ht A?Ht E?Ht（式 3-26）由式（3-6）可知，所以S e?ht（式 3-25）此處S與前面的有著一一對應(yīng)關(guān)系，則S能代表錯碼位置。因此，糾錯原理即，接收端收到碼組后按式（3-25）計算出S,再根據(jù)表1判斷錯碼情 況，進(jìn)行差錯糾正。3.4二進(jìn)制幅移鍵控(2ASK調(diào)制與解調(diào)原理2ASK是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。

28、其信號表達(dá)式為：e(t) S(t) cos，S (t)為單極性數(shù)字基帶信號。幅移鍵控(ASK相當(dāng)于模擬信號中的調(diào)幅，只不過與載頻信號相乘的是二進(jìn)數(shù)碼而 已。幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過載波的幅度來 傳遞的。由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接 通，它的實際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號1時，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為0時，不傳輸載波。圖3-3由圖可以看出2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1bc圖3-43.5 AWGN 信道加性高斯白

29、噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最基本的噪聲與干擾模型。它的幅度分布服從高斯分布，而功率譜密度是均勻分布的。加性高斯白噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲：疊加在信號上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無論有無信號，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。白噪聲：噪聲的功率譜密度在 所有的頻率上均為一常數(shù)，貝U稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高 斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。AWGN在通信上指的是一種通道模型(channel m

30、odel )，此通道模型唯一的信號減損 是來自于寬帶(Wideband)的線性加成或是穩(wěn)定譜密度(以每赫茲瓦特的帶寬表示)與高 斯分布振幅的白噪聲。白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲，即其功率譜密度為常數(shù)。AWG從統(tǒng)計上而言是隨機(jī)無線噪聲，其特點是其通信信道上的信號分布在很寬的頻帶 范圍內(nèi)。高斯白噪聲的概念：“白”指功率譜恒定；高斯指幅度取各種值時的概率p(x)是高斯函數(shù)。功率譜密度恒定的話，自相關(guān)系數(shù)則是功率譜密度的反變換，高斯白噪聲的自相關(guān) 系數(shù)為無延時的沖擊函數(shù)，則在時間差不等于零的時候，自相關(guān)等于0，也就是不同時間的高斯白噪聲的幅度是不相關(guān)的。4系統(tǒng)仿真分析原信號為單一頻率

31、300Hz信號，是一般定義的話音信號頻率的最低值0D.511.522.533.544 5Time(S)原始輸入信號圖4-1原始信號PGM編碼倍號圖4-2 PCM編碼信號Mill編碼信號2JIIHg| 010020030400500600圖4-3 Miller編碼信號Hamming編硝信號ASK調(diào)制信號圖4-5 ASK調(diào)制信號加AWGN后信號3 I I I li I I3 IIILI|JJ010D0 20003000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000Hamnning解礎(chǔ)信號21|r_ 010&20Q30Q400 5QQ 6QQMiller解碼信號圖4-9 M

32、iller解碼信號00.51.522.533.5Time(S)4.5 Sx 10 FU解硝信號5-Oopnl一一dEvG0.511.5225Time(S)x 1(PCLI解碼信號阪篡的原始信號J圖4-11原始信號與恢復(fù)出的原始信號對比由輸出的圖像可以看出，編碼前和解碼后的數(shù)據(jù)是一致的，可以判斷PCM編解碼，Miller編解碼，漢明編解碼程序是正確的。由圖7-11，并比較PCMS碼信號、Miller碼編碼信號、漢明碼編碼信號、 ASK調(diào)制信 號與2ASK解調(diào)信號可看出，2ASK調(diào)制與解調(diào)代碼正確，可實現(xiàn) 2ASK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，

33、實現(xiàn)整個通信系 統(tǒng)的仿真。5總結(jié)從上大學(xué)以來，我接觸 Matlab軟件已經(jīng)很多次，當(dāng)時也學(xué)了部分這個軟件基本操作并且能很熟練的使用這個軟件。通過這次本次課程設(shè)計，我更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了Matlab語言，發(fā)現(xiàn)其要比C語言相對簡單多。但是 Matlab語言中的函數(shù)還是比較多的，在編程的 時候，一定要借助 Matlab幫助。另外當(dāng)一個函數(shù)看不懂時，要把它代到程序中去，單獨 實現(xiàn)結(jié)果，通過結(jié)果來分析函數(shù)，象像很多函數(shù)是單憑看理論是看不懂的。另外，當(dāng)看懂 一個函數(shù)時，一定要在程序中注釋，否則過一段時間就忘記了其功能。在這次課程設(shè)計中，我主要學(xué)習(xí)了如何通過MATLAE程序進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真，對任意的信號進(jìn)行信

34、源編碼，信道編碼，通過信道，再經(jīng)過相應(yīng)的解碼來恢復(fù)原信號。通過仿 真，更加深刻的理解了通信原理中學(xué)到的信源編碼、信道編碼、調(diào)制等的相關(guān)理論知識， 對這些知識點有了進(jìn)一步的掌握，對通信系統(tǒng)的流程更有了宏觀的把握。參考文獻(xiàn)1 樊昌信等通信原理（第6版）.國防工業(yè)出版社.20082 趙鴻圖等.通信原理MATLA仿真教程.人民郵電出版社.20103 劉保柱等.MATLAB7.0從入門到精通.人民郵電出版社.20104 陳懷琛等.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.20075 郭文彬等.通信原理一基于Matlab的計算機(jī)仿真.北京郵電大學(xué)出版社.20066 張德豐等.MATLABS信工

35、程仿真.機(jī)械工業(yè)出版社.20107 西瑞克斯.無線通信的MATLA和FPGA實現(xiàn).人民郵電出版社.2009附錄:程序clcclose allclear all%t*%原信號產(chǎn)生% ( y )%t*fs=8000;dt=1/fs;N=21;n=0:N-1;t=n *dt;fc=400;y=s in (2*pi*fc*t);figure (1)stem(t,y)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title( 原始輸入信號)xlabel(Time(S);ylabel(Amplitude);%t*%PC編碼% (PCMcode1%t*PCMcode仁PCMENC(y,1);PCMcode2=

36、PCMcode1;figure stairs(O:le ngth(PCMcode2(1:N*8)-1,PCMcode2(1:N*8);axis(O len gth(PCMcode2(1:N*8) -0.2 1.2);title(PCM 編碼信號)%(*%Miller 編碼% (millercode)%t*millercode=MillerENC(PCMcode1,N);figure)stem(millercode)title(Miller編碼信號)axis(0 len gth(millercode) -0.2 1.2);%t*%Hammin碼編碼(7,4)% (ham min gcode)Q%

37、*n=7;k=4;ham min gcode = en code(millercode, n,k,hammi ng/bi nary);figure(4)stem(hammi ngcode)title(Hamming編碼信號)axis(0 length(hammingcode) -0.2 1.2);Q%*%AS調(diào)制% (askcode)%(*fc=1000;Tc=1/fc;baud num=le ngth(ham min geode);re=8; %原信號每比特重復(fù)re次bit=; c=1:baud nu m*re;for i=1:baud numif ham min gcode(i)=0bit

38、1=zeros(1,re);elsebit1= on es(1,re);endbit=bit,bit1;endt1=li nspace(1.25*10A-4,baud nu m*Tc,baud num*re);c=si n(2*pi*t1*fc);askcode=c.*bit;figure(5);plot(askcode);axis(0 baudnum*re -1.2 1.2);title(ASK調(diào)制信號);%t*%AWGN% (awg n)%t*no ise=4;awg n= AWGN(askcode, no ise);figure(6)stairs(awg n)title( 加AWG后信號

39、)%(*%ASK Demodulatio n% (askdecode)%t*yn 仁askcode.*c;for i=1:le ngth( yn1)if(y n1(i)=0.2)%抽樣判決yn 1(i)=1;else yn 1(i)=0;endendaskdecode=zeros(1,le ngth(hammi ngcode);i1=1;for i2=1:8:length(yn1)%每隔 8 個點askdecode(i1)=y n1(i2);i1=i1+1;endfigure(7);stem(askdecode)title(ASK 解調(diào)后信號)axis(0 len gth(askdecode)

40、 -0.2 1.2);Q%*%Ham ming Decode% (ham min gdecode)Q%*n=7;k=4;ham min gdecode = decode(askdecode, n,k,hammi ng/bi nary); figure(8)stem(hammi ngdecode)title(Hamming解碼信號)axis(0 length(hammingdecode) -0.2 1.2);%t*%Miller Decode% (millerdecode)%t*millerdecode=MillerDEC(ham min gdecode);figure(9)stem(mille

41、rdecode)title(Miller 解碼信號)axis(0 len gth(millerdecode) -0.2 1.2);%t*%PCM Decode% (PCMdecode)Q%*figure(10)PCMdecode=PCMDEC(millerdecode,N); stem(t,PCMdecode)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title(PCM 解碼信號)xlabel(Time(S);ylabel(Amplitude);Q%*%寸比%(*figure(11)subplot(2,1,1);stem(t,y)axis(O N*dt -1.2 1.2);title(原始輸

42、入信號)xlabel(Time(S);ylabel(Amplitude);subplot(2,1,2);stem(t,PCMdecode)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title(PCM 解碼信號(恢復(fù)的原始信號)xlabel(Time(S);ylabel(Amplitude);figure(12)subplot(2,1,1);stairs(0:le ngth(PCMcode2(1:N*8)-1,PCMcode2(1:N*8);axis(0 len gth(PCMcode2(1:N*8) -0.2 1.2);title(PCM 編碼信號)subplot(2,1,2);stairs

43、(0:le ngth(millerdecode)-1,millerdecode); title(Miller解碼信號(PCM碼)axis(0 len gth(millerdecode) -0.2 1.2);figure(13)subplot(2,1,1);stem(millercode)title(Miller編碼信號)axis(O length(millercode) -0.2 1.2); subplot(2,1,2);stem(hammi ngdecode) title(Hamming解碼信號(Miller 碼)axis(0 length(hammingdecode) -0.2 1.2);figure(14)subplot(2,1,1);stem(hammi ngcode)title(Hamming編碼信號)axis(0 length(hammingcode) -0.2 1.2); subplot(2,1,2);stem(askdecode)titl