通信原理項目報告

XX大學2023～2023學年冬季學期“通信原理”課程項目報告課程名稱：《通信原理》課程編號：XXXXXXXX項目名稱和內(nèi)容：搭建一個在高斯信道中傳輸?shù)臅r分（或頻分或碼分）復用頻帶傳輸系統(tǒng)，并測試其性能。（碼速率、調(diào)制方式、時分復用路數(shù)、信號功率和噪聲功率自定）。規(guī)定：搭建涉及發(fā)送、信道、接受在內(nèi)的完整系統(tǒng)。系統(tǒng)性能用表格或曲線表達。鼓勵運用硬件完畢。撰寫項目報告（含摘要、概述、內(nèi)容、測試結(jié)果與分析、結(jié)論與感想）。使用教學專用實驗平臺上交項目報告。評語:成績:任課教師:評閱日期:

通信原理項-------時分復用2023/2/25摘要：本通信系統(tǒng)綜合訓練對MATLAB軟件以及Simulimk工具的特點及其應用進行了簡樸介紹及說明，具體的介紹了時分多路系統(tǒng)的原理和所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，最后運Simulink工具模塊搭建時分復用系統(tǒng)，對本系統(tǒng)進行了仿真。1.引言1.1Matlab概述MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的重要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大限度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。1.2Simulink概述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，而只需要通過簡樸直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應面廣、結(jié)構(gòu)和流程清楚及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號解決的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被規(guī)定應用于Simulink。Simulink應用及特點Simulink®是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，涉及通訊、控制、信號解決、視頻解決和圖像解決系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。構(gòu)架在Simulink基礎之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB®緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批解決腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。2.課程項目的目的課程項目的規(guī)定和目的是搭建一個在高斯信道中傳輸?shù)臅r分（或頻分或碼分）復用頻帶傳輸系統(tǒng)，并測試其性能。我們小組通過討論，覺得通過時分復用的的方式實現(xiàn)對于課本知識的使用更加豐富。重要用的是模擬信號的數(shù)字化，數(shù)字信號的頻帶傳輸以及同步應用。本次項目我們通過simulink進行搭建，無需代碼，通過簡易的視窗來搭建時分復用系統(tǒng)。其基本框架參照了課表現(xiàn)代通信原理P136-138。通過抽樣，時分復用，編碼，調(diào)制，高斯信道，解調(diào)，驛馬，分路器，低通濾波實現(xiàn)兩路信號的時分復用。通過示波器觀看輸入輸出波形，通過顯示器查看誤碼率。3.概述時分復用是多路信號在時間位置上分開，它們所占用的頻帶是公共的，時分復用信號在頻率上重疊，但在時間上是不重疊的。在相鄰抽樣脈沖之間存在時間上的空隙，運用這種空隙便可以在同一信道中傳輸其它路信號的抽樣脈沖，只要抽樣脈沖之間互相不混淆.在時間上分開的，在接受端就可以想法把各種信號分開，最后實現(xiàn)恢復各路原始信號。這就是時分復用原理。如圖3.1，圖3.2。值得注意的是抽樣脈沖要符合抽樣定理：一個頻帶限制在0到fm以內(nèi)的低通模擬信號x(t),可以用時間上離散的抽樣值來傳輸，抽樣值中包具有x(t)的所有信息。當抽樣頻率fs≧2fm時，可以從已抽樣的輸出信號中用一個帶寬為fm≦B≦fs—fm的抱負低通濾波器不失真地恢復出原始信號。圖3.1時分復用示意圖圖3.2時分復用的幀結(jié)構(gòu)4.基本原理介紹假設有N路PCM信號進行時分多路復用，系統(tǒng)框圖如圖4.1所示。各路信號一方面通過相應的低通濾波器使之變?yōu)橄迬盘?，然后送到抽樣電子開關(guān)，電子開關(guān)每Ts秒將各路信號依次抽樣一次，這樣N個樣值按先后順序錯開插入抽樣間隔Ts，之內(nèi)，最后得到的復用信號是N個抽樣信號之和。在接受端，合成的多路復用信號由與發(fā)送端同步的分路轉(zhuǎn)換開關(guān)區(qū)分不同路的信號，把各路信號的抽樣脈沖序列分離出來，再用低通濾波器恢復各路所用的信號。圖4.1時分復用系統(tǒng)框圖多路復用信號可以直接送到某些信道傳輸，或者通過調(diào)制變換成適合于某些信道傳輸?shù)男问皆谶M行傳輸。傳輸接受端的任務是將接受到的信號通過解調(diào)或通過適當?shù)姆醋儞Q后恢復出原始多路信號。本項目就是實現(xiàn)調(diào)制后再通過高斯信道，通過解調(diào)后再譯碼。5.仿真實驗方法用simulink進行多路時分復用的搭建，分為以下模塊。編碼調(diào)制時分復用TDM低通限頻濾波器器信號發(fā)生器編碼調(diào)制時分復用TDM低通限頻濾波器器信號發(fā)生器高斯信道高斯信道解調(diào)譯碼分路器低通濾波器示波器解調(diào)譯碼分路器低通濾波器示波器其整個simulink搭建的系統(tǒng)如下：5.1信號發(fā)生器本項目時分復用采用兩路信號正弦波與鋸齒波。正弦波（sinewave）幅度為1，頻率為10*pi；鋸齒波周期為0.1。正弦波鋸齒波5.2低通限帶濾波器通過低通濾波器將信號頻帶限制fH以內(nèi)，以防止高于f低通限帶濾波器5.3時分復用TDM下圖所示是時分多址通信系統(tǒng)的仿真模型：二個信號發(fā)生器分別產(chǎn)生正弦波、鋸齒波，分別進入Subsystem（時分多址）模塊（Subsystem（時分多址）模塊的結(jié)構(gòu)。Subsystem（時分多址）模塊中，PulseGenerator（脈沖發(fā)生器）產(chǎn)生占空比為50%，頻率為1/400的周期方波。方波提成二路：自身是一路；延遲1個方波寬度的信號是此外一路，參看。兩路時間錯開1/800的方波，被用作二個觸發(fā)門控電路的門控信號，相稱于把二路信號分派到寬度為1/800的相鄰的時隙中。時分多址MergeMerge二路合一，輸入編碼模塊。5.4編碼通過量化，編碼，二進制轉(zhuǎn)變比特率。編碼QuantizerQuantizersampletime為1/800。5.5調(diào)制調(diào)制zero-orderholdzero-orderholdsampletime為1/800。5.6高斯白噪聲信道高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指它的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號在時間上的相關(guān)性。5.7解調(diào)解調(diào)模塊zero-orderholdzero-orderholdsampletime為1/800。5.8譯碼5.9分路器這里用到的和時分復用TDM相同，它將收到的時分復用信號中各路信號樣值序列分離并送到響應的通路上。5.10低通濾波器通過低通濾波器生成原始信號6.測試結(jié)果與分析Scope顯示結(jié)果如下Display顯示誤碼率如下從波形上看失真不大。誤碼率為0.02左右。本次仿真基本上算成功的，存在誤碼的因素是由于加入了干擾量。我們添加限帶濾波器和低通濾波器就是為了減少干擾。正由于這些元素的加入，本次仿真效果還是不錯的。7.結(jié)論與感想本次實驗我們學會了simulink的應用，熟悉軟件功能與特點。通過時分復用的設計，對于模擬信號數(shù)字化的過程理解更加透徹，抽樣，量化，編碼。時分復用中抽樣時必須注意其采樣頻率，這樣才干最后恢復原信號。時分多路復用是按傳輸信號的時間進行分割的，它使不同的信號在不同的時間內(nèi)傳送，將整個傳輸時間分為多時間間隔，即時隙。每個時間片被一路信號占用，通過在時間上交叉發(fā)送每一路信號的一部分來實現(xiàn)一條電路傳送多路信號的。完畢本次課設需要在掌握Simulink仿真軟件的基礎上運用該軟件對時分多路復用系統(tǒng)進行仿真，實現(xiàn)對輸入信號的復用和解復用。當然在使用simulink時也碰到很多問題，在時分復用時，由于延時設定的有誤差，導致仿真犯錯，后來選擇選擇占空比為50%，時延半個周期后才得以成功，在編碼譯碼時的sampletime也要有相同的延時。在編碼后我曾經(jīng)直接通過高斯信道，仿真犯錯，后來征詢了其別人后，知道