2022年通信系统课群综合应用 .pdf

武汉理工大学通信系统课群综合应用报告I 学号：0121209320304 课程设计题目通信系统课群综合应用学院信息工程学院专业通信工程班级通信 1203 姓名成雪彬指导教师周建新2015 年7 月2 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告II 通信系统课群综合应用任务书学生姓名：成雪彬 专业班级：通信1203 班指导教师：周建新工作单位：信息工程学院题目: 通信系统课群综合应用初始条件：Matlab 软件/SystemView、信号与系统、通信处理等要求完成的主要任务 :（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1)通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。2)掌握示波器，频谱仪，失真度仪的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。3)完成指定方式的信源编码调制、信道编码、信道干扰、信宿解调译码的完整的通信系统仿真。参考书：1 刘泉. 通信电子线路 . 武汉理工大学出版社 . 2004年2 樊昌信 . 通信原理 . 国防科技出版社 . 2007 年3 孙青卉，董廷山 . 通信技术基础 m. 北京：人民邮电出版社，2008 4 张平.matlab 基础与应用 . 北京航空航天大学出版社.2007 5 刘卫国编 .MATLAB 程序设计教程 :中国水利水电出版社 .2003年6 陈怀琛编 . 数字信号处理教程 .MATLAB释义与实现 .2008 年时间安排：1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2、课程设计时间为2 周。（1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间 2 天；（2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6 天；（3）总结结果，完成课程设计报告，时间2 天。指导教师签名： 2015年 6 月 18日系主任（或责任教师）签名：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告III 目录摘要 . IVAbstract . V1 绪论. 61.1 设计目的 . 61.2 课程设计的内容 . 61.3 课程设计的要求 . 61.4 课程设计任务 . 72 通信系统原理分析 . 82.1 系统简述 . 82.2 主要步骤 . 82.3 系统框图 . 82.4 增量调制 . 92.5 AMI 码. 102.6 信道传输循环码 . 112.6.1 循环码介绍 . 112.6.2 循环码编码原理 . 132.6.3 循环码纠错原理 . 142.7 ASK调制 . 162.6 衰落信道 . 182.7 ASK解调 . 183 仿真方案设计 . 203.1 仿真方案的选用 . 203.2 ASK调制部分 . 203.3 ASK解调 . 214 实验方案实现与仿真 . 224.1 用 matlab 得到的仿真图形 . 224.2 仿真结果分析 . 285 总结. 29附录 . 30参考文献 . 36名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告IV 摘要本次课程设计主要是利用仿真软件或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统。一般的通信系统是由信源，发送设备，信道，接收设备，接收者构成。根据此次课程设计的要求，是将一模拟信号经过数字化，信源编码，信道编码，数字调制后再经过相应的解码调制后，得到原始信号。其中数字化方式为增量调制，基带码为 AMI码， 信道码为循环码，数字调制方式为ASK调制， 信道为衰落信道。要求完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源） ，计算误码率或失真度，并且分析原因。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告V Abstract This course is designed using simulation software or hardware experiment system platform design completed a typical communication system. The general communication system is by the source, send equipment, channel, receiving equipment, constitute the receiver. According to the requirements of the course design, it is a analog signal through digital, source coding, channel coding, digital modulation after after corresponding decoding modulation, get the original signal. The digital way as the delta modulation, baseband code for AMI code, channel code for cyclic code, digital modulation mode for ASK modulation, channel for fading channel. And asked to complete the whole system and each link of the whole system simulation, and finally at the receiving end or similar or accurate reproduction of the input (source), calculation Bit error rate or distortion, and reasons for analysis. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告6 1 绪论1.1 设计目的通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化； 加深对通信原理的理解， 提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。1.2 课程设计的内容以 THEX-1型实验系统为平台进行如下测试。1. 谐振放大电路的分析与测试。2. 变频电路的分析与测试。3. 模拟调制电路的分析与测试。4. 数字调制电路的分析与测试。5. 各种信号源的分析与测试。6. 模数转换系统分析与测试。7. 基带通信系统分析与测试。8. 信道编码电路分析与测试。9. 同步系统分析与测试。10综合通信系统的设计与测试。1.3 课程设计的要求要求：掌握以上各种电路与通信技术的基本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。1. 培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2. 通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。3. 掌握示波器，频谱仪，失真度仪的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告7 1.4 课程设计任务利用仿真软件（如Matlab 或 SystemView ） ，或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统。学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源），计算失真度，并且分析原因。 （信源为模拟信源，数字化方式为增量调制，基带码为 AMI 码，信道码为循环码，调制方式为ASK调制，信道类型为衰落信道）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告8 2 通信系统原理分析2.1 系统简述通信原理的主要内容就是怎样可靠而有效地实现信息的传输。要使这些传输方法成为现实，就需要制作出相应的发送设备及接收设备。然后在发送端，我们把欲传送的信息变换成某种适宜的信号并将之馈入传输媒体（电缆，光缆，无线电波等）。在接收端，信号又从媒体馈入接收设备，我们再以同发端相反的过程恢复出原来所发送的信息。根据所学的知识，我们知道在什么样的情况下应该选择什么样的传输方式，并能判断出噪声， 信道，传输方式等因素将会怎样影响对我们来说非常重要的一些通信指标，如信噪比，误码率等。2.2 主要步骤本通信传输系统的MATLAB仿真包括以下内容：单频正弦波模拟信号经过抽样、增量调制、AMI 码型变换基带传输， 循环码，ASK调制后发送到衰落信道， 然后经过 ASK解调，循环码译码、 AMI 码译码、增量调制解调后恢复出单频正弦波模拟信号。2.3 系统框图模数转换中有三个基本过程：抽样、量化、编码。根据编码的不同有几种调制方法，如脉冲振幅调制 （PAM） ，脉冲编码调制 （PCM） ，差分脉冲编码调制 （DPCM ） ，增量调制。基带传输的常用码型有AMI 码，HDB3码，PST码，曼彻斯特码，密勒码，CMI 码。图 2.1 通信系统模型模拟信源模 数 转 换信源编码信道编码器数字调制器数字解调器信道译码器信 源 译 码数模转换模拟信宿信道噪声数字信源数字信宿编码信道名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告9 信道编码的常用编码有汉明码，卷积码，循环码，BCH码。常见的数字调制方式有振幅键控（ASK ） ，频移键控（ FSK ） ，相移键控（ PSK ） 。常见的信道有加性高斯白噪声信道，多径衰落信道。根据题目要求，数字化方式为增量调制，基带码为AMI 码，信道码为循环码，数字调制方式为 ASK调制，信道为衰落信道，则有以下原理框图图 2.2 实验原理框图2.4 增量调制增量调制简称 M 或增量脉码调制方式（ DM），它是继 PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。它是一种把信号上一采样的样值作为预测值的单纯预测编码方式。增量调制是预测编码中最简单的一种。它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。因此量化只限于正和负两个电平，只用一比特传输一个样值。如果差值是正的，就发“1”码，若差值为负就发 “0”码。因此数码 “1”和“0”只是表示信号相对于前一时刻的增减，不代表信号的绝对值。 同样，在接收端，每收到一个 “1”码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量阶。每收到一个“0”码就下降一个量阶。当收到连“1”码时，表示信号连续增长，当收到连“0”码时，表示信号连续下降。译码器的输出再经过低通滤波器滤去高频量化噪声，从而恢复原信号，只要抽样频率足够高，量化阶距大小适当，收端恢复的信号与原信号非常接近，量化噪声可以很小。增量调制尽管有前面所述的不少优点，但它也有两个不足： 一个是一般量化噪声问题 ;另一个是过载噪声问题。两者可统一称为量化噪声。模拟信源衰落信道增量调制ASK调制循环编码AM 编码循环解码ASK解调模拟信源增量解调AM 解码名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告10 阶梯曲线（调制曲线）的最大上升和下降斜率是一个定值，只要增量和时间间隔 t给定，它们就不变。那么，如果原始模拟信号的变化率超过调制曲线的最大斜率，则调制曲线就跟不上原始信号的变化，从而造成误差。我们把这种因调制曲线跟不上原始信号变化的现象叫做过载现象，由此产生的波形失真或者信号误差叫做过载噪声。增量调制系统框图如图所示,其中量化器是一个零值比较器,根据输入的电平极性 ,输出为 ,预测器是一个单位延迟器,其输出为前一个采样时刻的解码样值,编码器也是一个零值比较器 ,若其输入为负值 ,则编码输出为0,否则输出为1。解码器将输入1,0 符号转换为,然后与预测值相加后得出解码样值输出,同时也作为预测器的输入。输入样值enen= sgn(en) 传输 sgn(en) xn=xn-1+ sgn(en) xn+- + +预测输出+ n-1+ 预测输出解码样值输出xn-1 预测输入xn=xn-1+ sgn(en) 图 2.3 增量调制原理框图另外，由于增量调制是利用调制曲线和原始信号的差值进行编码，也就是利用增量进行量化，因此在调制曲线和原始信号之间存在误差，这种误差称为一般量化误差或一般量化噪声。2.5 AMI 码AMI 码即传号交替反转码。 1 码通常称为传号， 0 码则叫空号， 这是沿用了早期电报通信中的叫法。从形态上看，它已是三状态信号，所以AMI 码是伪三进制码。一、编码规则 : 消息代码中的 0 传输码中的 0 消息代码中的 1 传输码中的 +1、-1 交替例如: 消息代码 :1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI 码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1 二、AMI 码的特点 : 1 由 AMI 码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0 电位保持不变 ;所以由 AMI 码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量; 解码编码二电平量化单 位延迟单 位延迟名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告11 2 不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0 串。三、解码规则从收到的符号序列中将所有的-1 变换成 +1 后，就可以得到原消息代码2.6 信道传输循环码2.6.1 循环码介绍循环码是线性分组码的一种， 所以它具有线性分组码的一般特性，此外还具有循环性。循环码的编码和解码设备都不太复杂，且检(纠)错能力强。它不但可以检测随机的错误，还可以检错突发的错误。 （n,k）循环码可以检测长为n-k 或更短的任何突发错误，包括首尾相接突发错误。循环码是一种无权码，循环码编排的特点是相邻两个数码之间符合卡诺图中的邻接条件，即相邻两个数码之间只有一位码元不同，码元就是组成数码的单元。符合这个特点的有多种方案，但循环码只能是表中的那种。循环码的优点是没有瞬时错误，因为在数码变换过程中，在速度上会有快有慢，中间经过其它一些数码形式，称它们为瞬时错误。这在某些数字系统中是不允许的，为此希望相邻两个数码之间仅有一位码元不同，即满足邻接条件，这样就不会产生瞬时错误。循环码就是这样一种编码，它可以在卡诺图中依次循环得到。循环码最大的特点就是码字的循环特性，所谓循环特性是指：循环码中任一许用码组经过循环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。若（0121aaaann）为一循环码组，则（1032nnnaaaa）、（2143nnnnaaaa） 还是许用码组。也就是说，不论是左移还是右移，也不论移多少位，仍然是许用的循环码组。（1）循环码的多项式表示设码长为 n 的循环码表示为（0121aaaaainn） ，其中ia为二进制数，通常把码 组 中 各码 元当 做二 进制 的 系 数 ，即 把 上 式中 长为n 的 各 个 分 量 看做 多 项 式 ：axaxaxaxaininnnnxT012211（21) 的各项系数，则码字与码多项式一一对应，这种多项式中，x 仅表示码元位置的标记 ,因此我们并不关心x 的取值，这种多项式称为码多项式。（2）(n,k)循环码的生成多项式(n,k)循环码的生成多项式写为g(x),它是(n,k)循环码码集中唯一的，幂次为n-k 的码多名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告12 项式，则)(xgxk是一个幂次为 n 的码多项式。按模 (1nx)运算，此时：（22）即)()(xRxgxk（23）且因kxg(x)也是 n 阶幂，故 Q(x)=1。由于它是循环码，故)(xgxk按模(1nx)运算后的“ 余式” 也是循环码的一个码字，它必能被g(x)整除，即：（24）由以上两式可以得到：)()() 1()() 1)()(xgxfxxRxxQxgxnnk（25）和)()()()(1xgxhxgxfxxkn（26）从上式中可以看出，生成多项式g(x)应该是1nx的一个因式，即循环码多项式应该是1nx的一个 n-k 次因式。（3）循环码的生成矩阵和一致校验矩阵对所有的 i=0,1,2,k-1，用生成多项式 g(x)除n k ix，有：)()()(xbxgxaxiiikn（27）式中)(xbi是余式，表示为：0,1 ,11,)(iiknkniibxbxbxb（28）因此，)( xbxikn是 g(x)的倍式，即)(1xbxikn是码多项式，由此得到系统形式的生成矩阵为：(29) 它是一个 k n 阶的矩阵。同样，由 GTH=0 可以得到系统形式的一致校验矩阵为：（210）0,01 ,01, 00,1, 21,20, 11, 11, 10000010001bbbbbbbbbGknxkkknkkkknk1000100010, 00,20,11 ,01, 21, 11, 01,21,1bbbbbbbbbHkkkkknknkknknxRxQnxgxk)()()()()()(xFxgxR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告13 如已知（ 7，4）循环码的生成多项式和校验多项式分别为：1)(3xxxg，1)(24xxxxh。写得其生成矩阵和校验矩阵分别为：（211）（212）2.6.2 循环码编码原理有信息码构成信息多项式011)(mxmxmkk，其中最高幂次为k-1；用knx乘以信息多项式m(x)，得到的)(xmxkn，最高幂次为 n-1，该过程相当于把信息码（1km，2km，1m，0m）移位到了码字德前k 个信息位，其后是r 个全为零的监督位；用 g(x)除)(xmxkn得到余式 r(x),其次数必小于 g(x)的次数，即小于（ n-k） ，将此 r(x)加于信息位后做监督位，即将r(x)于)(xmxkn相加，得到的多项式必为一码多项式。根据上面的讨论，可得到在（7，4）循环码编码的程序框图如图2.4所示：1101000011010000110100001101G101110001011100010111H名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告14 2.6.3 循环码纠错原理纠错码的译码是该编码能否得到实际应用的关键所在。译码器往往比编码较难实现，对于纠错能力强的纠错码更复杂。根据不同的纠错或检错目的，循环码译码器可分为用于纠错目的和用于检错目的的循环码译码器。通常，将接收到的循环码组进行除法运算，如果除尽，则说明正确传输；如果未除尽，则在寄存器中的内容就是错误图样，根据错误图样可以确定一种逻辑，来确定差错的位置，从而达到纠错的目的。用于纠错目的的循环码的译码算法比较复杂，感兴趣的话可以参考一些参考书。而用于检错目的循环码，一般使用ARQ 通信方式。检测过程也是将接受到的码组进行除法运算，如果除尽，则说明传输无误；如果未除尽，则表明传输出现差错，要求发送端重发。用于这种目的的循环码经常被成为循环冗余校验码， 即 CRC 校验码。CRC 校验码由于编码电路、检错电路简单且易于实现，因此得到广泛的应用。在通过MODEM 传输文件的协议如ZMODEM 、XMODEM协议中均用到了CRC 校验技术。在磁盘、光盘介质存储技术中也使用该方法。当码字 c 通过噪声信道传送时，会受到干扰而产生错误。如果信道产生的错误图样是e，译码器收到的 n 重接受矢量是 y,则表示为：初始化确定余式 r(x): )()()(xgxxmxrkn（213）确定 c(x): )()()(xrxxmxckn（214）图 2.4 编码程序框图存储 c(x) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告15 ecy（215）上式也可以写成多项式形式：)()()(xexcxy（216）译码器的任务就是从y(x)中得到)(xe，然后求的估值码字)()()(xexcxy（217）并从中得到信息组( )m x。循环码译码可按以下三个步骤进行：（1）有接收到的 y(x)计算伴随式 s(x); （2）根据伴随式 s(x)找出对应的估值错误图样( )e x；（3）计算)()()(xexcxy，得到估计码字( )c x。若)()(xcxc,则译码正确，否则，若)()(xcxc，则译码错误。由于 g(x) 的次数为 n - k 次，g(x) 除 E(x) 后得余式（即伴随式）的最高次数为n-k-1次，故 S(x) 共有 2n-k个可能的表达式，每一个表达式对应一个错误格式。可以知道(7,4）循环码的 S(x) 共有 2(7-4) = 8 个可能的表达式，可根据错误图样表来纠正(7,4）循环码中的一位错误，其伴随式如表1 所示。BCH（7，4）循环码错误图样表：错误图样错误图样码字伴随式 S(x) 伴随式E6(x)=x61000000 x2100 E5(x)=x50100000 x2+x 110 E4(x)=x40010000 x2+x+1 111 E3(x)=x30001000 x+1 011 E2(x)=x20000100 x2+1 101 E1(x)=x10000010 x 010 E0(x)=x00000001 1 001 E(x)=0 0000000 0 000 表 1 BCH （7，4）循环码错误图样名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告16 否上式指出了系统循环码的译码方法： 将收到的码字 R(x) 用g(x) 去除， 如果除尽则无错；否则有错。如果有错，可由余式S(x) 一一找出对应图样，然后将错误图样E(x) 与R(x) 模2 和，即为所求码字 C(x) ，从而实现纠错目的。根据前面的讨论，可得（ 7，4）循环码译码的程序框图如图2.5 所示：2.7 ASK调制ASK调制原理：理论上数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都属于正弦波调制。但是，数字调制是源信号为离散型的正弦波调制，而模拟调制则是源信号为连续型的正弦波调制，因而，数字调制具有由数字信号带来的一些特点。这些特点主要包括两个方面：第一，数字调制信号的产生，除把数字的调制信号当作模拟信号的特例而直接采用模拟调制方式产生数字调制信号外，还可以采用键控载波的方法。第二，对于数字调制信号的解调，为提初始化由 R(x)确定 S(x) ：S(x)=0，无误码由 S(x) 确定错误图样 E(x) 纠错)()()(XRXExc存储 c(x) 图 2.5 译码程序框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告17 高系统的抗噪声性能，通常采用与模拟调制系统中不同的解调方式。振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制，即源信号为“1”时，发送载波，源信号为“0”时，发送 0 电平。 所以也称这种调制为通、断键控（OOK ） 。当数字基带信号为二进制时，也称为二进制振幅键控（2ASK ） ，2ASK信号的调制方法有模拟幅度调制方法和键控方法两种。2ASK信号是数字调制方式中最早出现的，也是最简单的，但其抗噪声性能较差，因此实际应用并不广泛，但经常作为研究其它数字调制方式的基础。 2ASK的时域特征 2ASK信号的时域表示式为：其中， 为随机的单极性矩形脉冲序列，是经过基带成型处理之后的脉冲序列。2ASK信号的时域波形如图2.6 所示：图 2.6 2ASK时域波形ASK调制的 MATLAB 实现：先将循环码序列进行扩展，每个数据都重复8 次然后重组，与对应的余弦载波进行相乘，得到调制后的信号。调制后的部分波形图如图2.7 所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告18 图 2.7 ASK调制信号2.6 衰落信道瑞利衰落信道（ Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为“ 衰落” 特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N 个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为,则其包络概率密度函数为P(r)=2222rre(r0) 相位概率密度函数为：P( )=1/2（20）2.7 ASK解调本设计采用相干解调，即采用与载波信号同步的信号与已调信号相乘，再通过FIR 低通滤波器，即可解调出调制信号。解调框图如图2.8 所示：乘法器raskz 频率为 fc的相干波 car图2.8 ASK解调框图解调后的波形图如图2.9 所示：FIR 滤名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告19 图 2.9 ASK 相干解调后波形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告20 3 仿真方案设计3.1 仿真方案的选用方案一：采用 MATLAB下的 SIMULINK对各个模块进行建模仿真。方案二：运用 MATLAB编程语言来实现对各个模块的仿真。由于本次课设是对通信系统的仿真，若用SIMULINK来实验，则会涉及到大量的模块设计和参数的设置，在调试参数的过程中会很不方便，并且可能由于版本的问题导致有些模块不存在而给仿真带来不必要的麻烦。而用MATLAB编程语言则能比较简单方便地实现本次课程设计的任务，故选择方案二。3.2 ASK调制部分ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。方案一：模拟调制法使用乘法器实现S(t) 乘法器滤波器te0tccos图 3.1 模拟调制流程图方案二：键控法使用开关电路实现tccos1 K te00 图 3.2 键控法流程图因此，也称 OOK信号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告21 开关 K的动作由 S(t)决定，当1010接接KKts根据本次课程设计的要求，ASK调制之前有各种编码，模拟调制的只需要用乘法器来实现，编程实现比较简单。而键控法则需要设计一个开关电路，因为之前没有做过，所以选择方案一模拟调制法。3.3 ASK解调ASK有两种基本解调方法： 相干解调法（同步检测法）和非相干解调法（包络检波法）。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。方案一：相干解调输出teASK2图 3.3 相干解调流程图方案二：非相干解调teASK2ab c d 输出图 3.4 非相干解调流程图由图 3.3 和图 3.4 中的原理框图可以看出两者的不同就是相干解调中用到了相乘器，而和非相干解调中用到的是全波整流器，因为相乘器比较好用程序实现故选择方案一相干解调。带通滤波器低通滤波器抽 样 判决器相乘器带通滤波器全波整流器抽样判决器低通滤波器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告22 4 实验方案实现与仿真4.1 用 matlab 得到的仿真图形图 4.1 原始信号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告23 图 4.2 抽样信号图 4.3 增量调制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告24 图 4.4 AMI 编码图 4.5 三进制转换二进制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告25 图 4.6 循环编码图 4.7 载波ASK调制信号与ASK解调信号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告26 图 4.8 循环解码图 4.9 二进制转三进制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告27 图 4.10 AMI 解码图 4.11 增量解调名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告28 4.2 仿真结果分析由 4.3 到 4.11 对比可以看出经过增量调制， AMI 编码，三进制转换二进制， 循环编码，ASK调制， ASK解调，循环解码，二进制转换三进制，AMI 解码，增量解调后的波形与输入波形大致相似，与输入波形稍有出入。由计算得失真度为5.4417e-004。因为 AMI 编码后为 +1，-1，0 组成的一个三进制序列，没办法直接进行循环码编码，所以又将三进制序列转换成了二进制，即分别用00，01，10 来代替 -1，0，+1.从而码的长度增加了一倍。 在后面也有相应的二进制转三进制的解码。这里的循环编码用的是 （7， 4）码，所以在设置参数时要注意，码的长度应该是4 的倍数。刚开始调程序时没有注意到这个问题，导致在后面增量解调时一直报错，后来才发现是这个问题，设置好参数后就运行正常了。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 37 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学学科基础课群综合训练报告29 5 总结通信系统课程设计是培养我们综合运用所学知识, 发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节, 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，通过课程设计我能够比较系统的了解理论知识，把理论和实践相结合，并且用到生活当中。在做设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下我会努力寻求最佳路径解决问题，提高了我的思考解决能力。通过课程设计让我知道了，平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少，巩固我已经