數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測(cè)試器的MATLAB實(shí)現(xiàn)及性能分析通信原理畢業(yè)論文報(bào)告

1、(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！)數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測(cè)試器的MATLAB實(shí)現(xiàn)及性能分析摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要運(yùn)用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼率測(cè)試器的實(shí)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(duì)輸入隨機(jī)數(shù)字信號(hào)與m序列異或運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)信號(hào)加密，送入含噪信道，在接收端與相同序列再進(jìn)行異或運(yùn)算以解密，改變信道誤碼率大小，測(cè)試接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)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(jì)論文原創(chuàng)

2、性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是我個(gè)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(guò)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(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)奉獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)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(shuō)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(jì)論文的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學(xué)校可

3、以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡木植炕蛉?jī)?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(dú)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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承當(dāng)。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)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存并向國(guó)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

4、和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或局部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)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(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫設(shè)計(jì)過(guò)程1、學(xué)生在論文設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)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(jì)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(jì)期間的出勤情況 優(yōu) 良 中

5、 及格 不及格二、論文設(shè)計(jì)質(zhì)量1、論文設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標(biāo)準(zhǔn)？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文設(shè)計(jì)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(jì)水平1、論文設(shè)計(jì)的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)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(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文設(shè)計(jì)說(shuō)明書所表達(dá)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“指導(dǎo)教師： 簽名 單位： 蓋章年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文設(shè)計(jì)質(zhì)量1、論文設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標(biāo)準(zhǔn)？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否

6、完成指定的論文設(shè)計(jì)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(jì)水平1、論文設(shè)計(jì)的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)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(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文設(shè)計(jì)說(shuō)明書所表達(dá)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“評(píng)閱教師： 簽名 單位： 蓋章年 月 日教研室或辯論小組及教學(xué)系意見(jiàn)教研室或辯論小組評(píng)價(jià)：一、辯論過(guò)程1、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的根本要點(diǎn)和見(jiàn)解的表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)辯論問(wèn)題的反響、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生辯論過(guò)程中的精神狀態(tài)

7、優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文設(shè)計(jì)質(zhì)量1、論文設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標(biāo)準(zhǔn)？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文設(shè)計(jì)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(jì)水平1、論文設(shè)計(jì)的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)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(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文設(shè)計(jì)說(shuō)明書所表達(dá)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“教研室主任或辯論小組組長(zhǎng)： 簽名年 月 日教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： 簽名年 月 日1引言本次課程設(shè)計(jì)主要運(yùn)用MATLAB軟件，在Simulink平臺(tái)下建

8、立仿真模型。通過(guò)m序列進(jìn)行加解密過(guò)程，改變信道抗噪聲性能，測(cè)試收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)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(duì)誤碼率有影響的因素。觀察輸入與輸出的數(shù)字信號(hào)波形并對(duì)其進(jìn)行分析總結(jié)。課程設(shè)計(jì)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)課的根底。掌握通信原理課程的知識(shí)可使學(xué)生打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的專業(yè)根底，可提高處理通信系統(tǒng)問(wèn)題能力和素質(zhì)。由于通信工程專業(yè)理論深、實(shí)踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生掌握本專業(yè)的知識(shí)、提高其根本能力是非常重要的。 通信課程設(shè)計(jì)的目的是為了學(xué)生加深對(duì)所學(xué)的通信原理知識(shí)理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識(shí)處理通信系統(tǒng)問(wèn)題的能力，為今后

9、的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下良好的根底。使學(xué)生能比擬扎實(shí)地掌握本專業(yè)的根底知識(shí)和根本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開(kāi)發(fā)等根本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實(shí)踐訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決問(wèn)題的能力，了解本通信專業(yè)的新開(kāi)展。課程設(shè)計(jì)的根本任務(wù)和要求本次課程設(shè)計(jì)的根本任務(wù)：1本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)為MATLAB中的Simulink。2模型設(shè)計(jì)應(yīng)該符合工程實(shí)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。4獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)并按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。 課程設(shè)計(jì)中必須遵循以下要求：1利用通信原理中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，在Simulik仿真平臺(tái)中設(shè)計(jì)出15級(jí)m序

10、列，并實(shí)現(xiàn)加密、解密、送入含噪信道、誤碼率測(cè)試，并按題目要求運(yùn)行、檢測(cè)系統(tǒng)仿真結(jié)果。2通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊參數(shù)的設(shè)置來(lái)改變信道的抗噪聲性能，從而改變誤碼率。3通過(guò)調(diào)節(jié)噪聲的幅度來(lái)控制噪聲對(duì)數(shù)字信號(hào)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(jì)論文，正確闡述和分析設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)平臺(tái)Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)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(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)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(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控

11、制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)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(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)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(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同局部具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)立過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一

12、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(yǔ)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(yǔ)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根本的系統(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(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些根本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)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(jì)原理2.1 Simulink工作環(huán)境1模型庫(kù)翻開(kāi)MATLAB軟件，單擊工具欄上的按鈕，就

13、可進(jìn)入Simulink模型庫(kù)，或者在MATLAB命令窗口輸入“simulink并回車，也可進(jìn)入。Simulik模塊庫(kù)如圖2-1所示，它按功能進(jìn)行分為以下8類子庫(kù)：Continuous連續(xù)模塊Discrete離散模塊Function&Tables函數(shù)和平臺(tái)模塊Math數(shù)學(xué)模塊Nonlinear非線性模塊Signals&Systems信號(hào)和系統(tǒng)模塊Sinks接收器模塊Sources輸入源模塊用戶可以根據(jù)需要混合使用歌庫(kù)中的模塊來(lái)組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫(kù)、從而實(shí)現(xiàn)全圖形化仿真。Simulink模型庫(kù)中的仿真模塊組織成三級(jí)樹(shù)結(jié)構(gòu)Simulink子模型庫(kù)中包含了Continous、D

14、iscontinus等下一級(jí)模型庫(kù)Continous模型庫(kù)中又包含了假設(shè)干模塊，可直接參加仿真模型。圖2-1 Simulink工具箱2設(shè)計(jì)仿真模型在MATLAB子窗口或Simulink模型庫(kù)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(yùn)行仿真兩種方式分別是菜單方式和命令行方式，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(dòng)仿真進(jìn)程比擬這兩種不同的運(yùn)行方式：菜單方式的優(yōu)點(diǎn)在于交互性，通過(guò)設(shè)置示波器或顯示模塊即可在仿真過(guò)程中觀察輸出信號(hào)。命令行方式

15、啟動(dòng)模型后，不能觀察仿真進(jìn)程，但仍可通過(guò)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(cè)試器原理1m序列產(chǎn)生原理偽隨機(jī)序列可由線性移位存放器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，如圖2-3所示。該網(wǎng)絡(luò)由r級(jí)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(jí)移位存放器為例，說(shuō)明偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生。規(guī)定移位存放器的狀態(tài)是各級(jí)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(jiǎn)稱狀態(tài)。反之，稱移位存放器狀態(tài)是各級(jí)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。如果反響邏輯為an= an-3an-4，對(duì)于初始狀態(tài)為0001，經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘節(jié)

16、拍后，各級(jí)狀態(tài)自左向右移到下一級(jí)，未級(jí)輸出一位數(shù)，與此同時(shí)模2加法器輸出值加到移位存放器第一級(jí)，從而形成移位存放器的新?tīng)顟B(tài)，下一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍到來(lái)又繼續(xù)上述過(guò)程。未級(jí)輸出這是一個(gè)周期為15的周期序列，如圖2-4所示。改變反響邏輯的位置及數(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以下結(jié)論： 1、線性移位存放器的輸出序列是一個(gè)周期序列。2、當(dāng)初始狀態(tài)是0狀態(tài)時(shí)，線性移位存放器的輸出全0序列。3、級(jí)數(shù)相同的線性移位存放器的輸出序列和反響邏輯有關(guān)。4、同一個(gè)線性移位存放器的輸出序列還和起始狀態(tài)有關(guān)。5、對(duì)于級(jí)數(shù)為r的線性移位存放器，當(dāng)周期p2r1時(shí)，改變移位存放器初始狀態(tài)只改變序列的初相。這樣

17、的序列稱為最大長(zhǎng)度序列或m序列。圖2-3 線性移位存放器 圖2-4 15級(jí)的m序列2加密、解密原理 數(shù)字通信的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)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(hào)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(gè)周期很長(zhǎng)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(gè)序列。將這種加密序列在信道中傳輸，被他人竊聽(tīng)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。圖2-5 數(shù)字信號(hào)加解密原理3數(shù)字信號(hào)誤碼率測(cè)量原理 在數(shù)字通信中誤碼率是一項(xiàng)主要的質(zhì)量指標(biāo)。在實(shí)際測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時(shí)，一般說(shuō)來(lái)，測(cè)量結(jié)果與信源送出

18、信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。通常認(rèn)為二進(jìn)制信號(hào)中“0” 和“1”是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的。所以測(cè)量誤碼率時(shí)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(cè)量時(shí)，只適用于閉環(huán)線路測(cè)試。但是閉環(huán)測(cè)試法所用的信道不符合情況。因此，在實(shí)際過(guò)程中采用單程測(cè)試法。在測(cè)量單程數(shù)字通信誤碼率時(shí)，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(shí)，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(hào)控制，產(chǎn)生出相同的本地序列。本地序列和接收序列相比擬，就可檢測(cè)誤碼。圖2-6 單程測(cè)試法ITU建議用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)測(cè)量的m序

19、列周期是215-1=32767，其特征多項(xiàng)式建議采用x15+x14+1。因此，本課程設(shè)計(jì)采用15級(jí)的m序列。4時(shí)延測(cè)量原理有時(shí)我們需要測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)某一傳輸路徑所受到的時(shí)間延遲。由于模型框圖的最后，需要接一個(gè)誤碼率測(cè)試模塊，而送入其中的是通過(guò)信道加解密出來(lái)的信號(hào)和原輸入信號(hào)，它們是一個(gè)個(gè)碼元進(jìn)行比擬檢測(cè)出誤碼率的。如果有信號(hào)經(jīng)過(guò)此路徑產(chǎn)生了延遲那么會(huì)使誤碼率大大增加，因此要在誤碼率測(cè)試模塊輸入端加一個(gè)延時(shí)測(cè)量模塊，改變參數(shù)使其延時(shí)為零后再讀出誤碼率。3 設(shè)計(jì)步驟 熟悉MATLAB系統(tǒng)中Simulink模型庫(kù)翻開(kāi)MATLAB軟件，單擊工具欄上的按鈕，即可進(jìn)入斯simulink工具箱，查看simul

20、ink模塊庫(kù)中的每個(gè)模塊，通過(guò)查閱資料弄清楚每個(gè)模塊的功能和用法。用同樣的方法熟悉communication模塊庫(kù)中的常用模塊。3.2 根本設(shè)計(jì)思路 首先產(chǎn)生一個(gè)15級(jí)的m序列，輸入一個(gè)隨機(jī)數(shù)字信號(hào)，令它與15級(jí)m序列進(jìn)行異或運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)信號(hào)加密，然后送入含噪信道可通過(guò)加上一個(gè)噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)抽樣判決，在接收端輸出的信號(hào)與參加的相同15級(jí)m序列再進(jìn)行異或運(yùn)算以解密，把解密后的數(shù)字信號(hào)與原來(lái)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行波形比擬，并且送入誤碼率測(cè)試模塊計(jì)算信道的誤碼率注意延時(shí)問(wèn)題。設(shè)置各模塊參數(shù)，改變信道誤碼率大小，測(cè)試接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)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(jí)框圖1

21、15級(jí)m序列的繪制翻開(kāi)MATLAB軟件，單擊工具欄上的按鈕，翻開(kāi)simulink工具箱，點(diǎn)擊file圖標(biāo)，選擇新建中的model，新建一個(gè)仿真空白模型，將m序列所需要的模塊：延時(shí)模塊和異或模塊拖入空白模型中，也可點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵單擊“add to untitled 分別對(duì)每一級(jí)的m序列首尾相連。由于15級(jí)m序列的特征多項(xiàng)式為x15+x14+1，因此把第14和第15個(gè)延時(shí)單元的輸出端進(jìn)行模二和，然后送入第一個(gè)延時(shí)單元。如圖3-1所示。圖3-1 15級(jí)m序列的繪制2在含噪信道中傳輸過(guò)程的繪制 選出此過(guò)程稱所要用到的模塊，包括：異或運(yùn)算模塊、二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)字信號(hào)、高斯噪聲模塊、抽樣判決器、示波器。如圖3-

22、2所示。 圖3-2 信號(hào)在含噪信道傳輸過(guò)程中需要用到的模塊首先，對(duì)隨機(jī)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行加密，如圖3-3所示。把輸入的隨機(jī)數(shù)字信號(hào)與15級(jí)m序列的輸出端進(jìn)行模二和即異或運(yùn)算，得到加密后的信號(hào)。然后，把加密后的信號(hào)與高斯噪聲相加，表示送入含噪信道。從加法器輸出的信號(hào)由于參加了噪聲，因此會(huì)存在一定程度的干擾，這時(shí)為了最大程度的減小噪聲的干擾，應(yīng)在加法器后加一個(gè)抽樣判決器，用中間電平值代替實(shí)際電平。圖3-3 信號(hào)加密在含噪信道中傳輸接著，對(duì)輸出的信號(hào)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(hào)與同樣的15級(jí)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(yùn)算，所輸出的即是解密后的數(shù)字信號(hào)。圖 3-4

23、 繪制解密模塊3誤碼率測(cè)量和控制局部的繪制選出此過(guò)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(cè)試器模塊、顯示器、時(shí)延測(cè)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(lái)計(jì)算兩個(gè)輸入端之間的延時(shí)，從而防止誤碼率計(jì)算出錯(cuò)；顯示模塊是用來(lái)顯示延時(shí)個(gè)數(shù)和誤碼率大??；誤碼率計(jì)算模塊即是計(jì)算出輸入兩端的數(shù)字信號(hào)的誤碼率。圖3-5 誤碼率測(cè)試局部用到的模塊 誤碼率計(jì)算局部的模型圖如圖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(hào)和解密后輸出的數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)類型都是boolean，而誤碼率計(jì)算模塊的輸入應(yīng)是doub

24、le型的，所以需要參加一個(gè)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換器，通過(guò)它輸出的數(shù)據(jù)類型就是double型的。 然后便把轉(zhuǎn)換過(guò)數(shù)據(jù)類型的兩路數(shù)字信號(hào)分別與誤碼率計(jì)算器模塊的兩個(gè)輸入端相連，再把計(jì)算出的誤碼率輸出到一個(gè)顯示器上。 最后，由于信號(hào)在經(jīng)過(guò)傳輸以后有可能出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象，而誤碼率計(jì)算器是一對(duì)對(duì)碼元分別輸入進(jìn)行比擬的，那么假設(shè)有延時(shí)，那么誤碼率增大很多，因此查看系統(tǒng)是否有延時(shí)必不可少。在經(jīng)過(guò)find delay模塊后同樣接一個(gè)顯示模塊，把延時(shí)個(gè)數(shù)顯示出來(lái)，再作為依據(jù)設(shè)置誤碼率計(jì)算模塊的延時(shí)接收參數(shù)。圖3-6 誤碼率測(cè)量局部繪制4電路級(jí)框圖總體整合把三個(gè)局部的電路級(jí)框圖按順序連好，在需要觀察數(shù)字信號(hào)波形的地方加上示波器

25、以觀察波形變化和誤碼變化，得到圖3-7。圖3-7 總電路級(jí)框圖3.4 模塊參數(shù)設(shè)置電路級(jí)框圖完成后，需要對(duì)每個(gè)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。m序列參數(shù)設(shè)置 延時(shí)單元的設(shè)置如圖3-8所示，所有延時(shí)單元的sample time都取“1，表示延時(shí)一個(gè)時(shí)間間隔，而instial conditions表示所給的初值，此項(xiàng)設(shè)置為：從第一到第十三個(gè)延時(shí)單元初值都為“0。而第十四和第十五個(gè)延時(shí)單元初值為“1圖3-8 延時(shí)單元參數(shù)第一路為基帶信號(hào)波形，第二路為調(diào)制后波形，第三路為解調(diào)后輸出波形。如下圖，解調(diào)波形與基帶波形根本相同，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

26、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)的根底上，在調(diào)制信號(hào)上參加高斯噪聲，把Simulink噪聲源下的高斯噪聲模塊Gaussian Noise Generator參加到模型中。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參加高斯噪聲模型圖3-11 調(diào)制信號(hào)參加高斯噪聲波形圖如下圖，第一路為理想信道解調(diào)波形，第二路和第三路均為參加高斯噪聲的波形，可通過(guò)修改參數(shù)表中的方差來(lái)改變參加噪聲的大小，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擬可以看出，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

27、發(fā)生改變，方差越小，通過(guò)參加噪聲信道的波形就越接近理想信道的波形。3.4 參加瑞利噪聲的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(yùn)行。截圖如下：圖3-12 瑞利噪聲參數(shù)設(shè)置表圖3-13 DSB參加瑞利噪聲的模型圖3-14 調(diào)制信號(hào)加瑞利噪聲的波形圖如下圖，第一路為理想信道解調(diào)波形，第二路和第三路均為參加瑞利噪聲的波形，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擬可以看出，與高斯噪聲類似，方差越大，波形失真越厲害，Simga等于10時(shí)

28、，波形接近于理想波形，當(dāng)Simga等于100時(shí)，已出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。3.5 參加萊斯噪聲的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(yùn)行。截圖如下：圖3-15 萊斯噪聲參數(shù)設(shè)置表圖3-16 DSB參加萊斯噪聲模型圖3-17調(diào)制信號(hào)加萊斯噪聲的波形圖如下圖，第一路為理想信道解調(diào)波形，第二路和第三路均為參加萊斯噪聲的波形，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擬，方差越大，波形失真越厲害，Simga等于8時(shí)，波形接近于理想波形，當(dāng)Simga等于15時(shí)，已出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。綜上所述

29、，噪聲能對(duì)信道產(chǎn)生不同程度的影響，不同的噪聲使信號(hào)發(fā)生失真的參數(shù)各不相同。在現(xiàn)實(shí)生活中，無(wú)處不存在著噪聲，因此研究如何減小噪聲對(duì)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(hào)的功率定義為已調(diào)信號(hào)的均方值，即= (3-1) (3-2)顯然，DSB信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，為邊帶功率，為調(diào)制信號(hào)功率。這樣其調(diào)制效率為100%。由于雙邊帶信號(hào)的頻譜不存在載波分量，所有的功率都集中在兩個(gè)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(diǎn)。1基帶信號(hào)在理想信道下的功率譜如下所示。圖3-18 基帶信號(hào)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3-1

30、8和圖3-19可以看出通過(guò)雙邊帶調(diào)制后將原來(lái)基帶信號(hào)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(hào)的帶寬是原信號(hào)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。如下圖經(jīng)相干解調(diào)后，除由于系統(tǒng)誤差而產(chǎn)生的延時(shí)外，解調(diào)后信號(hào)功率譜與原信號(hào)功率譜是能一一對(duì)應(yīng)的。2在理想信道中參加高斯、瑞利和萊斯噪聲對(duì)解調(diào)結(jié)果的影響如下：圖3-21 參加高斯噪聲解調(diào)后的波形功率譜圖3-22 參加瑞利噪聲解調(diào)后的波形功率譜圖 3-23 參加萊斯噪聲解調(diào)后的波形功率譜如下圖，圖3-20中在理想信道下，DSB解調(diào)波形比照基帶信號(hào)波形發(fā)生延時(shí)，分別依此參加高斯、瑞利和萊斯噪聲，解調(diào)后波形收到了噪聲的干擾，波形

31、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。比擬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(shí)際生活中的噪聲不可防止，但我們應(yīng)當(dāng)減小噪聲的影響，以滿足我們對(duì)信號(hào)的需要。4出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法在本次課程設(shè)計(jì)運(yùn)用了MATLAB軟件建立工作模型，在仿真的過(guò)程中遇到了各種不同的問(wèn)題，通過(guò)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(yùn)行后如沒(méi)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(guò)小或過(guò)大，可以點(diǎn)擊scope菜單欄的或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇autoscale即可出現(xiàn)清晰波形。2假設(shè)出現(xiàn)波形很差

32、，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 importexport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(lái)說(shuō)載波頻率要比基帶頻率大得多。4假設(shè)波形出錯(cuò)，可以把濾波器級(jí)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(gè)仿真過(guò)程中，各模塊的參數(shù)設(shè)置十分重要，一定要設(shè)置適宜的參數(shù)，才會(huì)得出所需要的信號(hào)。 解決了上述問(wèn)題后，就能順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)了。5 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)為期兩周的課程設(shè)計(jì)，我順利的完成了任務(wù)

33、。不同于在教室里上的理論課，本次課程設(shè)計(jì)需要我們運(yùn)用到課本中學(xué)到的理論知識(shí)，和自己的實(shí)際操作來(lái)完成。因?yàn)槭且运鶎W(xué)理論為根底，所以在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我又重溫了模擬調(diào)制系統(tǒng)和相干解調(diào)等知識(shí)，更加熟悉了MATLAB里的Simulink工具箱，學(xué)會(huì)了獨(dú)立建立模型，分析調(diào)制與解調(diào)結(jié)果，和參加噪聲之后的情況，通過(guò)自己不斷的修改參數(shù)值，更好的理解參加噪聲對(duì)信道的影響。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到不少問(wèn)題，在自己的努力和與同學(xué)的交流中一一解決。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了實(shí)際操作能力，綜合素質(zhì)也得到了提高。我覺(jué)得安排課程設(shè)計(jì)的根本目的，在于通過(guò)理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺(jué)悟。尤其是觀察

34、、分析和解決問(wèn)題的實(shí)際工作能力。并且它的一個(gè)重要功能，就是在于運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果：把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)操作中，并學(xué)會(huì)理論結(jié)合實(shí)際來(lái)分析結(jié)果。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果：看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際到底有多大距離，并通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，找出學(xué)習(xí)中存在的缺乏，完善所學(xué)知識(shí)。在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我也認(rèn)識(shí)到實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)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(jì)工作打下根底。在課程設(shè)計(jì)結(jié)束之后，我感到不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問(wèn)題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)

35、。參考文獻(xiàn)1 樊昌信，曹麗娜. 通信原理. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20062 達(dá)新宇通信原理實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)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. MATLABSimulink實(shí)用教程. 北京：人民郵電出版社，20215 姚俊，馬松輝.Simulink建模與仿真根底. 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(shí)例詳解北京：國(guó)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

36、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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)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(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承當(dāng)。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(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程?、?中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程?(以下簡(jiǎn)稱“章程)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊光盤版電子雜志社在?中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)?、?中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)?中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開(kāi)出版，并同意編入CNKI?中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)?，在?中

37、國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)?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(jí)：公開(kāi)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(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)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當(dāng)。作者簽名: 二一年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)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