南昌工程学院
毕业设计(论文)
信息工程学院系（院）通信技术专业
毕业设计（论文）题目数字通信系统仿真研究（信源部分）
学生姓名郑兵华
班级10通信技术（2）班
学号2010011919
指导教师饶伟
完成日期2013 年 5 月10 日
数字通信系统仿真研究
The study of digital communication system Simulation
总计毕业设计（论文）44 页
表格34 个
插图45 幅
摘要
通信的数字化是它能与计算机技术和数字信号处理技术相结合的基础，而实现通信数字化的前提是信源能提供各种用于传递的消息，例如语音、图像、数据、文字等都必须以数字化形式表示。而信源编码是数字通信系统中的重要组成部分，它是保证信号有效传输的一种重要方式。本文阐述了通信系统的基础理论，着重分析了信源理论及信源编码技术。利用MATLAB 提供的可视化工具Simulink 建立了信源编码的仿真模型。
关键词：数字通信系统MATLAB 信源编码通信仿真。
I
Abstract
Digital communication is that it can be combined with computer technology and digital signal processing technology. The premise of realization of digital communication is that the information source can provide all kinds of message for delivering. Such as voice, images, data, characters and so on which must be expressed in digital form. And information source coding is an important part of the digital communication system; it is an important way to ensure the effective transmission of the signal.This paper expatiate on the basic theory of communication system, mainly analysis information source theory and information source coding technology, Provided by the use of MATLAB visualization tool Simulink to establish the information source code of the simulation model.
Key words: digital communication systems; MATLAB; source coding;
traffic simulation
II
目录
摘要................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章MATLAB软件与通信仿真 (1)
1.1 MATLAB软件 (1)
1.1.1 MATLAB的概述 (1)
1.1.2 MATLAB的特点 (1)
1.2 通信仿真 (2)
1.2.1 仿真的概述 (2)
1.2.2 通信仿真 (3)
1.2.3 通信仿真的基本步骤 (4)
第二章通信系统 (5)
2.1 通信的定义 (5)
2.2 通信系统的基本组成 (5)
2.3 通信系统的分类 (5)
第三章信源部分 (7)
3.1 信源的分类 (7)
3.2 信源仿真 (7)
3.2.1 锯齿信号 (7)
3.2.2 方波信号 (8)
3.2.3 扫频信号 (10)
3.3 信源编码 (11)
3.3.1 采样与采样定律 (12)
3.3.2 量化及编码 (15)
第四章调制部分 (17)
4.1 模拟调制部分 (17)
4.1.1 幅度调制 (17)
4.1.2 角度调制 (22)
4.2 数字调制部分 (25)
4.2.1 基带移频键控 (26)
4.2.2 基带移相键控 (31)
第五章总结 (37)
参考文献 (38)
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第一章MATLAB软件与通信仿真
1.1 MATLAB软件
1.1.1 MATLAB的概述
MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，是由美国的mathworks公司出品的一款商业性数学软件，三大数学软件包括MATLAB和MATHEMATICA、MAPLE[1]。MATLAB能够进行绘制函数与数据、运算矩阵、用户界面的创建、算法的实现、matlab的开发工作界面连到其它编程语言程序等等。可用于数据的可视化、算法的开发、数值的计算和数据分析的交互式的环境和高级的技术计算语言。其主要包括SIMULINK与MATLAB两大部分。其把科学数据可视化、数值计算，数值分析，矩阵计算，及其非线性动态系统的仿真与建模等众多的高级的功用统一于一个比较容易使用地视窗环境当中[2]。
早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算，现当今重点运用在控制设计、工程的计算、金融建模分析和设计、检测信号、处理图像、信号通讯和处理等方面，被誉为“巨人肩膀上的工具”[3]。研发人员借助MATLAB软件能迅速测试设计构想，综合评测系统性能，快速设计出更好的方案来确保更高技术的要求。
1.1.2 MATLAB的特点
（1）简单易用的程序语言，内涵丰富。
Matlab一个高级的距阵/阵列语言，它包含函数、控制语句、输入和输出、数据结构和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行[4]。
（2）语法简单，编程风格接近数学语言描述，是数学算法开发和验证的最佳工具。MATLAB以复数矩阵运算为基础，其是本编程单位是矩阵、使得编程简单，而功能极为强大，对于常规语言中必须使用许多语句才能实现的功能。
（3）具有强大的科学计算机数据处理能力。
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第一章MA TLAB软件与通信仿真
Matlab是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用Matlab的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集合包括从最简单最基本的函数到诸如距阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等[5]。
（4）良好的图形处理功能。
具有方便的数据可视化功能，以将向量和距阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图[6]。
（5）友好的工作平台和编程环境
这些工具方便用户使用Matlab的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括Matlab桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器[7]。
除此之外，Matlab还具有较高的编程效率，MATLAB把连接、编辑、编译及其执行融合为一体。可以使用户方便的使用，实用的程序接口和发布平台，应用软件开发（包括用户界面）等特点。
1.2 通信仿真
1.2.1 仿真的概述
仿真是一种衡量系统性能的工具，通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真，能使新系统失败的可能性降低，消除系统中潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可
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缺少的方法[8]。
1.2.2 通信仿真
实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，在对原有的通信系统做出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是通信仿真[9]。
通信仿真是用来衡量通信系统性能的工具，通常可以分成离散事件仿真和连续仿真。在离散事件仿真中，仿真系统只对离散事件做出响应，而在连续仿真中，仿真系统对输入信号产生连续的输出信号。离散事件仿真是对实际通信系统的一种简化，它的仿真建模比较简单，整个仿真过程需要花费的时间也比连续仿真少。虽然离散事件仿真舍弃了一些仿真细节，在有些场合显得不够具体，但仍然是通信仿真的主要形式。
与一般的仿真过程类似，在对通信系统实施仿真之前，首先需要研究通信系统的特性，通过归纳和抽象建立通信系统的仿真模型。图1—1所示是关于通信系统仿真流程的一个示意图。从图中可以看到，通信系统仿真是一个循环往复的过程，它从当前系统出发，通过分祈建立起一个能够在一定程度上描述原通信系统的仿真模型，然后通过仿真实验得到相关的数据。通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到对当前通信系统的改造中。如果改造后通信系统的性能并不像仿真结果那样令人满意，还需要重新实施通信系统仿真，这时候改造后的通信系统就成了当前系统，并且开始新一轮的通信系统仿真过程。
连续仿真两种类型。在连续仿真中，仿真系统对输入信号产生连续的输出信号；然而在离散事件仿真中，仿真系统只对离散事件做出响应。离散事件仿真是对实际通信系统的一种简化，它的仿真建模比较简单，整个仿真过程需要花费的时间也比连续仿真少。虽然离散事件仿真舍弃了一些仿真细节，在有些场合显得不够具体，但仍然是通信仿真的主要形式。
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第一章MA TLAB软件与通信仿真
1.2.3 通信仿真的基本步骤
通信仿真通常分为三个步骤，即：仿真建模、仿真实验和仿真分析。但通信仿真是一个螺旋式发展的过程，因此这三个步骤可能需要执行多次之后才能取得满意的结果。
(1)仿真建模
仿真建模就是按照实际通信系统建立仿真模型的过程，仿真建模的好坏直接关系到仿真结果的真实性，和可靠性，因此仿真建模是整个通信仿真中的关键一步骤。
(2)仿真实验
仿真实验是一个或一系列针对仿真模型的测试。在仿真实验中，为了便于观察和分析仿真模型对输入信号的反应，以及仿真系统在这个过程中表现出来的性能，常常需要多次改变仿真模型输入信号的数值。但需要注意的是，仿真过程中使用的输入数据必须具有一定的代表性，也就是能够从各个角度显著地改变仿真输出信号的数值。
(3)仿真分析
通信仿真的最后一个步骤是仿真分析，在这个过程中，仿真者已经从仿真建模、仿真实验过程中获得了足够的关于系统性能的信息，但这些信息只是一些原始数据，还需要经过数值分析和处理才能够获得衡量系统性能的尺度，从而得到对仿真系统性能的一个整体评价。常用的一些系统性能有平均值、方差、标准差、最大值、最小值等，它们从不同角度描绘了仿真系统的性能。
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第二章通信系统
2.1 通信的定义
通信按照传统的理解就是信息的传输，其目的是传递消息中所包含的信息。消息是物质或精神状态的一种反映，在不同时期具有不同的表现形式。人们接收消息，关心的是消息中所包含的有效内容，即信息。通信则是进行信息的时空转移，即把消息从一方传送到另一方。基于这种认识，“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。
2.2 通信系统的基本组成
通信系统基本组成包括三个部分：信源、信宿、发送设备、信道、接收设备。
图2.1 通信系统的基本组成
信源和信宿：信源是发出信息的源，信宿是传输信息的归宿点。
发送设备：职能是将携带信息的信号发送出去，又叫做发送机。
接收设备：职能是将接收发射来的信号然后传送给通信的对象，又叫接收机。
信道：信号从发射机到接收机之间的传输通道，职能是将信号由发射机传输到接收机。
因此，通信系统可以划分为发送机、信道、接收机三个子系统，发射机、信道、接收机是通信系统的核心部分。
2.3 通信系统的分类
从不同的角度，依据不同的标准，可以对各种通信系统进行不同的划分。根据信号特征分类，有模拟通信系统和数字通信系统。
实际中，通常用数学表达式来表征某个具体信号的特点。如果某个信号的数学表达式的自变量和函数取值是连续的，那么这个信号称为模拟信号；如果其数
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第二章通信系统
学表达式的自变量和函数取值是离散的，那么这个信号称为数字信号。一般情况下，将传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系统，传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。
按照调制方式，可以将通信系统分为基带信号传输系统和调制信号传输系统。从频域上分析大部分都是包含较低的频率分量，称为基带信号。直接传输基带信号的通信系统，称为基带传输系统；对基带信号先进行调制，后进行传输已调制信号，最后由接收机进行解调的通信系统，称为调制传输系统。
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第三章信源部分
从本文的第二章，我们知道信源就是发出信号的来源，是通信系统组成的一部分，它决定了通信系统的信号类型，不同的信源构成了不同的通信系统。本章针对MATLAB几种主要的信源进行分析。
3.1 信源的分类
1、确定信号源与随机信号源
若信号能够以确定的时间函数表示，它在定义域内任意时刻都有确定的函数值，那么这个信号就是确定的信号源；反之，若信号不能用确定的时间函数表示，则称为随机信号源。
2、模拟信号源与数字信号源
按函数自变量t取值的连续与否，可以将信号分为模拟信号源和数字信号源。如果某个信号的数学表达式的自变量和函数取值是连续的，那么这个信号称为模拟信号；如果其数学表达式的自变量和函数取值是离散的，那么这个信号称为数字信号。
3、周期信号源与非周期信号源
周期信号源是指按一定的时间间隔周而复始、无始无终的信号。不具有周期性的信号称为非周期信号源。
3.2 信源仿真
在信源仿真这部分内容里，针对几种主要的信源信号进行仿真，有锯齿信号，方波信号以及扫频信号。
3.2.1 锯齿信号
锯齿波信号由Repeating Sequence（重复序列模块）产生，该模块输出一个预先确定波形的标量信号，使用模块的Time values（时间值）和Output values （输出值）这两个参数，便可以得到任意的锯齿波波形。
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第三章 信源部分
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图3.1 锯齿波信号产生的仿真框图
表3.1 Repeating Sequence （重复序列模块）的主要参数
模块名称Repeating Sequence 位置 Simulink\sources
图3.2 锯齿波信号的时域图(左)和频谱图(右)
3.2.2 方波信号
方波信号由Signal Generator （信号发生器）产生，这次仿真中的幅度为2，
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频率为2THz 的方波。信号发生器能产生三种不同的波形：正玄波，方波及锯齿波。
图3.3 方波产生的仿真框图
表3.2 Signal Generator （信号发生器）模块的主要参数
图3.4 方波信号的时域图(左)和频域图(右)
第三章 信源部分
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3.2.3 扫频信号
扫频信号由Chirp Signal （扫频信号模块）产生一个正玄信号，它的频率随着时间的变化而线性增长，可以用此模块对系统进行分析。
该模块的三个参数，也就是初始频率、目标时间和目标时间的频率决定了模块的输出。这些设置既可以是标量，也可以是向量[10]。所有的参数要以 向量形势确定下来，就必须有相同的维数。
图3.5 扫频信号产生的仿真框图
表3.3 Chirp Signal （扫频信号模块）模块的主要参数
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图3.6 扫频信号的时域图
图3.7 扫频信号的频谱图
3.3 信源编码
在通信系统理论中，编码可以分为信源编码和信道编码。信源编码就是将 号源中多余的信息滤除掉，形成一个适合用于传输的信号。假如信源发出的是一个模拟信号，而在传输中又是采用数字信号方式，则必须进行A/D 的转换。
第三章 信源部分
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3.3.1 采样与采样定律
要使模拟信号在数字系统中传输，就需要进行A/D 转换，A/D 变换通常的三个步骤：一是采样（抽样），二是量化，三是编码。采样就是将信号由时间连续变成时间离散，量化是将信号的连续变化的取值离散化。经A/D 变换后的数字信号，一般还需要进行编码。
采样定律：对于一个基带信号，如果它的单边带宽为B ，那么只要以f >2B 进行采样或者只要以大于信号最高频率分量2倍的频率进行采样，就可以通过采样值完全无失真地恢复原信号[11]。
图3.8 模拟信号采样仿真框图
表3.4 Sine Wave(正玄信号发生器)的主要参数
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表3.5 Pulse Generator(脉冲信号发生器)的主要参数
表3.6 Constant(常数)的主要参数
表3.7 Scope(示波器)的主要参数
以上图3.8为模拟信号采样转换为离散样值信号的仿真框图，这个仿真模型是将一个正玄模拟信号转换为离散信号，采样脉冲是脉冲信号发生器的输出，表3.4是Sine wave(正玄信号发生器)的主要参数，表3.5是Pulse Generator(脉冲信号发生器)的主要参数，表3.6是Constant(常数)主要参数，表3.7是Scope(示波器)的主要参数。
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第三章 信源部分
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图3.9 连续、离散正玄波及脉冲信号波形的示波器显示图
下面图3.10是一个将连续锯齿信号转换为离散信号的过程，图3.3.4是连续锯齿信号经采样脉冲作用后转换为离散的信号及采样信号的波形。
图3.10 模拟信号采样仿真框图
图3.11 连续离散锯齿波及采样脉冲波形图 图3.12 离散锯齿波形频谱图
数字微波通信技术的发展及应用 摘要：数字微波通信技术是在时分复用技术的基础上发展而来的一种新技术， 不仅可以传输电话信号，还可以传输数据信号及图像信号，所以在十分广泛的领 域都得到了应用，特别是在科学技术日新月异的当今时代，数字微波通信技术大 的发展前景十分广阔，应用范围也越来越广泛。可见，对数字微波通信技术的发 展及应用进行研究具有十分重要的现实意义，本文主要对此进行探究。 关键词：数字微波通信技术；发展；应用 微波是当今时代应用范围十分广阔的一种通信传输方式，数字微波通信技术 就是利用微波来传输数字信息的一种方式，同时还能够利用电波空间传输各种信 息甚至是对相互之间没有任何关联的信息进行传输，而且还能够在此基础上再生 中继，不得不说这是一种发展十分迅速的一种通信方式，本文主要对数字微波通 信技术的发展及应用进行研究，希望能够有效促进数字微波通信技术的不断发展。 1 数字微波通信技术的特点 数字微波通信技术之所以发展迅速且应用范围十分广泛是因为其具有其独特 的优势。数字微波通信技术的特点及其具体表现详见下表： 表1 数字微波通信技术的特点及其具体表现 2 数字微波通信技术的发展 微波通信技术是微波频段借助于地面视距进行信息传播的一种无线通信技术，已经出现了近几十年的时间。在出现初期阶段，微波通信系统通常是模拟制式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统相同都是通信网长途传输干线的重要传输方式。具体而言，我国各个城市之间的电视节目是通过微波来进行传输的。20世纪70 年代初期随着科学技术的进步，人们开发出了几十兆比特每秒容量的数字微波通 信系统，可以说这个阶段是通信技术自模拟阶段向数字阶段转变的关键时期。20 世纪80年代末期，同步数字系列在传输系统中已经变得十分常见，可以说已经 被普遍应用，数字微波通信系统的容量也随之不断增大。当前，我们已经进入了 科学技术日新月异的新时代，数字微波通信技术与光纤、卫星一起被看作现代通 信技术的重中之重。 当今时代，数字微波通信技术不仅在传统传输领域内得到了关注，更在固定 宽带接入领域得到了众多专家学者的高度重视，可见数字微波通信技术发展态势 良好，发展前景十分广阔。 3 数字微波通信技术的主要发展方向 3.1 实现正交幅度调制级数的提升以及严格限带 要有效提升数字微波通信技术的频谱利用率一般需要应用到多电平正交幅度 调制技术，当前阶段，通常要应用到256与512正交幅度调制，未来还会应用到1024和2048正交幅度调制。此外，对于信号滤波器的设计要求也会变得越来越 严格，必须要确保其余弦滚降系数可以维持在一定范围内。 3.2 网格编码调制及维特比检测技术 采取复杂的纠错编码技术可以有效降低系统的误码率，但是这会导致系统的 频带利用率随之降低。这就要求我们必须采取有效措施来解决此问题，网格编码 调制技术就是不错的选择，可以有效处理该问题。需要注意的是，利用网格编码 调制技术需要使用维特比算法来进行解码。但是，在数字信号高速传输的当今时代，使用这种解码算法是具有一定难度的。
实验一频分复用和超外差接收机仿真实验 实验目的 1熟悉Simulink模型仿真设计方法 2掌握频分复用技术在实际通信系统中的应用 3理解超外差收音机的接收原理 实验内容 设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。 实验原理 超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示： 图1-1超外差收音机基本原理框图 从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下： 混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的
频率成分就是中频频率。其频谱搬移过程如下图所示： 图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱 中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。 解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。 实验步骤 1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示： 图1-2 信源子系统模型图 2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。 3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，
广西科技大学 课程设计说明书 课题名称：模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真 院（系）：计算机科学与通信工程学院 专业：通信工程 班级：121班 学生姓名：王永源 学号： 201200402016 指导教师：陈艳 2015年1月20日
目录 第一章课程设计的任务说明 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第二章 MATLAB/SIMULINK简介 (3) 第三章设计原理 (5) 3.1通信系统设计一般模型 (5) 3.2模拟通信系统 (5) 3.3数字通信系统 (5) 第四章 DSB的基本原理与实现 (6) 4.1 DSB信号的模型 (6) 4.2 DSB信号调制过程分析 (7) 第五章 PCM的基本原理与实现 (8) 5.1 PCM原理 (8) 5.2 PCM编码介绍 (8) 5.3 PCM编码电路设计 (12) 第六章 2ASK的基本原理及实现 (16) 6.2 ASK调制基本原理 (16) 6.2 2ASK的产生 (16) 6.3 2ASK解调 (17) 6.4 2ASK功率谱及带宽 (18) 第七章 Smulink的模型建立和仿真 (19) 7.1 模拟通信系统仿真图 (19) 7.2 数字通信系统仿真图 (22) 7.3 模拟通信系统仿真效果图 (23) 7.4 数字通信系统仿真效果图 (26) 第八章结束语 (27) 参考文献 (28)
第一章课程设计任务说明 1.1课程设计的目的 （1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。 （2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉模拟DSB、SSB、VSB和数字2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制与解调方法。 （3）通过实验掌握模拟信号转换为数字信号的方法和步骤。 （4）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 1.2.1模拟信号通信系统 （1）输入：输入模拟信号（例如正弦型单音频信号等），给出其时域波形和功率谱密度。 （2）调制：对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM（三选一）调制；给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。 （3）信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。 （4）解调： DSB、SSB、PM（与所选调制方式相对应）解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。 图1-1 模拟信号调制解调模型图 1.2.2数字信号通信系统 （1）输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。 （2）数字化：将模拟信号进行数字化，得到数字信号，可以选择PCM编码。
微波系统简介 1微波发信设备 1.1设备组成 从目前使用的数字微波通信设备来看，分为直接调制式发信机（使用微波调相器）和变频式发信机。中小容量的数字微波（480路以下）设备可以用前一种方案。而中大容量的数字微波设备大多数采用变频式发信机，这是因为这种发信机的数字基带信号调制是在中频上实现的，可得到较好的调制特性和较好的设备兼容性。 下面以一种典型的变频式发信机为例加以说明，如图所示。 变频式发信机方框图 由调制机或收信机送来的中频已调信号经发信机的中频放大器放大后，送到发信混频器，经发信混频，将中频已调信号变为微波已调信号。由单向器和滤波器取出混频后的一个边带（上边带或下边带）。由功率放大器把微波已调信号放大到额定电平，经分路滤波器送往天线。 微波功放及输出功放多采用场效应晶体管功率放大器。为了保证末级的线性工作范围，避免过大的非线性失真，常用自动电平控制电路使输出维持在一个合适的电平。 一种微波功率放大器 公务信号是采用复合调制方式传送的，这是目前数字微波通信中采用的一种传递方式。它是把公务信号通过变容器实现对发信本振浅调频的。可见这种调制方式设备简单，在没有复用设备的中继站也可以上、下公务信号。
1.2性能指标 ◆工作频段 从无线电频谱的划分来看，我们把频率为0.3GHz~300GHz的射频称为微波频率。目前使用的范围只有1GHz~40GHz，工作频率越高，越能获得较宽的通频带和较大的通信容量。也可以得到更尖锐的天线方向性和天线增益。但是，当频率较高时，雨、雾及水蒸气对电波的散射或吸收衰耗增加，造成电波衰落和收信电平下降。这些影响对12GHz以上的频段尤为明显，甚至随频率的增加而急剧增加。 目前我国基本使用2、4、6、7、8、11GHz频段。其中2、4、6GHz频段因电波传播比较稳定，故用于干线微波通信，而支线或专用网微波通信常用2、7、8、11GHz。当然，对频率的使用，还要经申请，由上级主管部门和国家无线电管理委员会批准才行。 ◆输出功率 输出功率是指发信机输出端口处功率的大小。输出功率的确定与设备的用途、站距、衰落影响及抗衰落方式等因素有关。由于数字微波的输出比模拟微波有较好的抗干扰性能，故在要求同样的通信质量时，数字微波的输出功率可以小些。当用场效应晶体管功率放大器作末级输出时，一般为几十毫瓦到1瓦左右。 ◆频率稳定度 发信机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率，用f0表示。工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳定度。设实际工作频率与标称工作频率的最大偏差值为Δf, 则频率稳定度的定义为 （3-1） 式中K为频率稳定度。 对于采用PSK调制方式的数字微波通信系统而言，若发信机工作频率不稳，即有频率漂移，将使解调的有效信号幅度下降，误码率增加。对于PSK调制方式，要求频率稳定度为1310-5~5310-6。 发信本振源的频率稳定度与本振源的类型有关。近年来由于微波介质稳频振荡源可以直接产生微波频率，并具有电路简单、杂波干扰及热噪声较小的优点，所以正在被广泛采用，其自身的频率稳定度可达到1310-5~2310-5左右。当用公务信号对介质稳频振荡源进行浅调制时，其频率稳定度会略有下降。对频率稳定度要求较高或较严格时，例如（1~5）310-6，可采用脉冲抽样锁相振荡源等形式的本振源。 除上述三项主要指标外，对发信机还有其他一些细节的技术要求，这里不再详述。2微波收信设备 2.1设备组成 数字微波的收信设备和解调设备组成了收信系统，这里所讲的收信设备只包括射频
第一章 1.你对信息技术如何理解？信息时代的概念是什么？ 答：信息技术是研究完成信息采集、加工、处理、传递、再生和控制的技术，是解放、扩展人的信息功能的技术。概念是信息技术为核心推动经济和社会形态发生重大变革。 2.NII GII的含义是什么？ 答：NII国家信息基础结构行动计划。GII全球信息基础设施。 3.现代通信的基本特征是什么？它的核心是什么？ 答：现代通信的基本特征是数字化，核心是计算机技术。 4.数字通信与模拟通信的主要区别是什么？试举例说明人们日常生活中的信息服务，哪些是模拟通信，哪些是数字通信。 答：模拟信号的电信号在时间上、瞬时值上是连续的，模拟信号技术简单，成本低，缺点是干扰严重，频带不宽、频带利用率不高、信号处理难、不易集成和设备庞大等。数字信号在时间，瞬时值上是离散的，编为1或0的脉冲信号。 5.数字通信的主要特点有哪些？ 答：数字通信便于存储、处理；数字信号便于交换和传输；数字信号便于组成多路通信系统；便于组成数字网；数字化技术便于通信设备小型化、微型化；数字通信抗干扰性强，噪声不积累。 6.为什么说数字通信抗干扰性强？噪声不积累？ 答：在模拟通信中，由于传输的信号是模拟信号，因此
很难把噪声干扰分开而去掉，随着传输距离的增加，信号的传输质量会越来越恶化。在数字通信中，传输的是脉冲信号，这些信号在传输过程中，也同样会有能量损失，受到噪声干扰，当信噪比还未恶化到一定程度时，可在适当距离或信号终端经过再生的方法，使之恢复原来的脉冲信号，消除干扰和噪声积累，就可以实现长距离高质量的通信。 7.你对网络全球化如何理解？它对人类生活将带来什么样的影响？ 答：我认为网络全球化是以内特网为全球范围的公共网，用户数量与日俱增，全球各大网络公司抢占内特网网络资源，各国政府高度重视，投资研发的网络，全球网络化的发展趋势是即能实现各国国情的应用服务，又能实现突破地区、国家界限的世界服务，使世界越来越小。 8.什么是现代通信？它与信息网关系如何？ 答：现代通信就是数字通信系统与计算机融合，实现信源到信宿之间完成数字信号处理、传输和交换全过程。 信息网是多种通信系统综合应用的产物，信息网源于通信系统，但高于通信系统，通信系统是各种网不可缺少的物质基础。通信系统可以独立地存在并组成网络，而通信网不可能离开系统而单独存在。 9.信息网的网络拓扑结构有哪几种类型，各自有何特点？ 答：有星型网，以一中点向四周辐射，现在的程控交换局与其所在的各电话用户的连线就是这种结构。
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
西南石油大学 “通信工程2012级专业综合实践” 报告 报告题目：数字通信系统仿真和实现 学院：电气信息学院 作者： 联系方式： 辅导老师：苏赋 完成日期 2016年 1月 12日
一、设计任务 （1）通过使用MATLAB中的SIMULINK仿真平台，搭建了仿真模型，来对比分析通信系统的性能， 设计要求： 选择2种以上合适的调制方式；选用2种以上噪声信道； 选择2种以上的信源编码方式；选用2种以上的信道编码方式。 性能分析要求： 比较不同信源、信道编码方式对系统的影响； 比较噪声信道变化时对系统的影响；比较不同的信道带宽对系统的影响； 比较不同调制方法对系统的影响。 性能指标包括：误码率、传输速率、流量。 （2）通过编写MATLAB程序，实现仿真中的具体调制方式、信源编码和信道编码。二、设计原理 图1 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1所示。它的主要组成结构为信源编/译码器、加密/解密模块、信道编/译码器，数字调制/解调器和信道。 由信源编码器输出的二进制数字序列成为信息序列，信源编码的主要目的其一是减少码元数目，降低码元速率，提高通信的有效性，其二可以使模拟信号数字化进行传输。之后它传送到加密模块，信息序列通过加密模块主要是为了保证通信的安全。加密后的序列送入信道编码器。信道编码器的目的是在二进制信息序列中以受控的方式引入一些冗余，以便于在接收机中用来克服信号在信道中传输时所遭受的噪声和干扰的影响。因此，所增加的冗余是用来提高接收数据的可靠性以及改善接受信号的逼真度的。 三、设计软件 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MA TLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接
微波培训 一、概述 1.微波通信是在微波频段，通过地面视距进行信息传播的一种无 线通信手段。所谓微波是指频率在300MHz至300GHz范围内的 电磁波！ 2.微波不像无线电广播那样从一个点向许多地点发送信号，微波 通信是一个点到点的通信系统，当两点间直线距离内无障碍物 的时候就可以使用微波通信。 3.微波通信设备对于无线通信的基站的互联具有较好的适应性， 体积小、重量轻、安装容易。其室外单元和天线可直接安装于 无线基站的轻型铁塔上，使用十分简便。配置也比较灵活，工 作频段和发射功率可以很容易的调整，我们在现场根据现场的 需要来进行调整即可，通信容量和备份配置也是多种多样，可 供用户选择。 4.备份最常用的就是1＋1。就是在一端的微波设备里有两个室内 单元，一个做主用，另外一个做备有，当主用的室内单元出现 故障，不能继续工作的时候，通信就会自动的切换到备用的室 内单元上进行，这样就不会中断通信，。 5.现在省内移动所使用最多的微波设备有3种，分别是地杰的 SUPER STAR、戴维斯的WaveLink PDH、爱立信的MINI LINK E!另外今年刚出现带有美化天线烽火科技的虹信微 波，这几种微波的基本组成结构是一样的，都是由天线、室 外单元、馈线、室内单元组成。 6.
戴维斯的WaveLink PDH是智能化中、短距离点对点PDH数字微波传输设备，频段是从7GHZ----38GHZ,容量为4/8/16 E1等类型。根据基站的需要，安装的IDU配置也不一样，有4个E1的，8个E1的，16个E1的，最常用的是8个E1的。戴维斯的WaveLink PDH具有全频段无损切换，前向误码纠错及自动功率增益控制等先进功能。 7．硬件组成 它们的硬件是由天线、软波导、室外单元（ODU）、馈线、避雷器、室内跳线、室内单元（IDU）组成。 (1)天线：也就是我们经常在塔上看到那个大锅，根据系统频率，传输距离，和系统的需求，可以被配置为不同直径的天线， 常用的有0.3m、0.6m、1.2m、2m等几种，当然还有更大的2.5m、3m的。天线还分为垂直极化和水平极化两种，电磁波垂直于地磁方向称为垂直极化，如果是水平于地磁方向的成为水平极化。一般多采用垂直极化，因为垂直极化的抗干扰能力要比水平极化的强。 (2)软波导：除了0.3m的天线不使用软波导采用硬连接以外，其余各型号的天线均使用软波导叫软连接，软波导就是起到一个连接天线和ODU的作用。 (3)室外单元( Out Door Unit:ODU ):微波的大部分功能都是由室外单元来完成的，通信的处理，微波容量的大小就是由ODU 来完成的，ODU里面的容量卡决定了这跳微波的容量，跟IDU上面的E1输出口数量是应该对应的，如果容量卡和IDU 对应不上就会出现E1不通的现象。
数字微波技术及建 设方案
泰立TL 数字电视系统 X X X X X X X X X X 数字电视MMDS传输覆盖系统 技术参考方案 7月
泰立TL 数字电视系统方案 一、数字电视的特点 1、概述 随着先进的计算机技术、集成电路技术、通信技术迅速向电视领域渗透，电视业正迎来一场革命性的变化，这种变化概括地说主要体现在两方面，即电视的数字化和网络化。电视的数字化是网络化的前提和必要条件，网络化是数字化的有益延伸和拓展。 电视技术从模拟向数字过渡是必然的发展方向，从技术角度来讲，数字电视技术具有的优点主要体现在以下几个方面： （1）数字信号在传输过程中经过再生技术和纠错编解码技术使噪声不逐步积累，基本不产生新的噪声，保持信噪比基本不变，收端图像质量基本保持与发端一致，适合多环节、长距离传输。 （2）利用数字压缩技术使传输信道带宽比模拟电视明显减少，一般为模拟电视的1/6左右，甚至更小，这样能够合理利用各种类型的频谱资源，传送更多的电视节目。 （3）采用数字编码方法，便于实现加扰和解扰技术，使收费电视在实际中得以应用。
2、数字电视系统组成的关键技术 数字有线电视是一个系统工程，它的关键技术包括：数字压缩、信道编码与调制、条件接收CA、用户管理系统SMS、中间件技术、机顶盒技术STB等。它们的成熟度不尽相同，在做系统集成方案时必须考虑到上述关键技术的彼此关联度及现实的应用与发展，并遵循总局对数字电视平台的统一规划，有重点、分阶段的实施。 信源压缩编码:主要包含离散余弦变换(DCT)、差分编码、运动补偿、熵编码等。对于运动图像的压缩编码,国际组织已制订了MPEG的国际标准(MPEG是运动图片专家组的简称)。 MPEG影视压缩过程包括滤波、彩色空间变换、数字化、分辨率转换、图像变换、量化和编码7个步骤。其中前4个步骤又称为图像预处理,以获得较大的压缩率与提高图像质量。后3个步骤为图像压缩,即将图像分成8×8个像素的图像块,然后用数学方法如离散余弦变换,把空间域表示的图像变成频率域中的系数,再对系数按不同等级量化,减少高频分量,最后再采用无损压缩技术
通信原理课程设计 实验报告 专业：通信工程 届别：07 B班 学号：0715232022 姓名：吴林桂 指导老师：陈东华
数字通信系统设计 一、 实验要求： 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ； 式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空
间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果：
课程设计报告 题目：基于MATLAB的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 专业：通信工程 姓名：XXX 学号：0730xxxx
基于MATLAB 的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。 关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能 一、引言 提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。【1】 二、信道编码理论 1、信道编码的目的 在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。 2、信道编码的实质 信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。【2】 3、 信道编码公式 令信息速率为f b ，经过编码以后的速率为f t ，定义：R ＝f b /f t 为编码率。则对于任何一个信道，总存在一个截止速率R 0，只要R SDH 数字微波通信技术 摘要：ＳＤＨ微波通信是新一代的数字微波传输体制。数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。它兼有ＳＤＨ数字通信和微波通信两者的优点，由于微波在空间直线传输的特点，故这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。本文主要介绍SDH数字微波通信技术的组成、特点及应用。 一、SDH数字微波通信系统的组成 （1）数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支。如图1所示是一条数字微波通信线路的示意图，其主干线可长达几千公里，另有若干条支线线路，除了线路两端的终端站外，还有大量中继站和分路站，构成一条数字微波中继通信线路。 组成此通信线路设备的连接方框图如图2所示。它分为以下几个部分： (2)用户终端，直接为用户所使用的终端设备，如自动电话机、电传机、计算机、调度电话等。 (3) 交换机。这是用于功能单元、信道或电路的暂时组合以保证所需通信动作的设备，用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道或电路。这种交换可以是模拟交换，也可以是数字交换。 (4) 数字电话终端复用设备（即数字终端机）。其基本功能是把来自交换机的多路信号变换为时分多路数字信号，送往数字微波传输信道，以及把数字微波传输信道收到的时分多路数字信号反变换为交换机所需的信号，送至交换机。 (5) 微波站。按工作性质不同，它可分成数字微波终端站、数字微波中继站和数字微波分路站。SDH微波终端站的发送端完成主信号的发信基带处理、调制、发信混频及发信功率放大等；终端站的收信端完成主信号的低噪声接收、解调、收信基带处理。终端站还具有备用倒换功能，包括倒换基准的识别，倒换指令的发送与接收，倒换动作的启动与证实等。 (6) 数字微波中继站。主要完成信号的双向接收和转发。有调制、解调设备的中 数字通信系统中信道编码技术的研究 xx (xx，湖北武汉，xx) 摘要：目前，中国固定和移动两大网络的规模都已位居世界第2位，上网用户也在不断增加，中国的信息通信制造业也得到很大的发展。中国将加快建设新一代信息通信网络技术、生产体系。在信息通信网络的高速发展下，要有效地提高传输速率，然而在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。 为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采取的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等； 另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。 关键词：信道；误码率；信道编码 1. 信道编码 在数字电视和通信系统中，为提高信息传输可靠性，广泛使用了具有一定纠错能力的信道编码技术，如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码（CRC）等编码技术。信道编码的本质是增加通信的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰性。对信道编码有以下要求：1.透明性：要求对所传消息的内容不加任何限制；2.有纠错能力；3.效率高：为了与信道频谱匹配和具有纠错能力，通常要向原信号添加一些码，要求加入最少的比特数而得到最大的利益；4.包含适当的定时信息。在这些要求中，除编码的必须信息外，所作的处理主要有两条：一是要求码列的频谱特性适应通道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小，提高信噪比。减少发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。 2.三种不同系统的无线信道 （1）数字微波中继通信系统中的无线信道 一般意义下的数字微波中继系统主要用于固定站点之间的无线通信，通常使用1GHZ以上的频段，采用视距通信。为了能够传输更远的距离，需要微波站建设在海拔较高的地方，通常在站点设计时使用微波链路满足自由空间传播条件，即视线距离地面有足够的余隙，此时信号的衰减近似看作只有由于距离的增加而带来的信号能量的扩散，信道条件比较稳定。 （2）短波电离层信道 对于短波电离层信道，电离层随机扰动和多径效应是最主要的特点。电离层扰动本质上决定了短波电离层反射通信的特点，即信道不稳定，信号的起伏和衰落较大。多径效应是指无线信号经过 实验一 带通信号和低通等效信号 实验目的：对带通信号及其低通等效信号进行分析和仿真。 实验内容： 1、参考教材P24面例子，考虑如下带通信号，编写仿真程序实现， 得出仿真结果。 （1） 画出该信号和它的幅度谱； （2） 求出该信号的解析信号，并画出它的幅度谱； （3） 求出并画出该信号的包络； （4） 分别假设和 ，求该信号的低通等效，并画出它的幅度谱。 2、设带通信号为： 通过Matlab编程仿真实现： （1） 画出该信号和他的谱函数（包括幅度和相位） （2） 确定并画出解析信号的谱函数（包括幅度和相位） （3） 画出该信号的包络。 （步骤一，二中，设采样间隔为ts=0.002s）。 实验二 滤波器的设计和仿真实现 实验目的：各种滤波器的设计与仿真实现。 实验内容： 1、试设计一个模拟低通滤波器，fp=3500Hz，fs=4500Hz，αp=3 dB，αs=25dB。分别用巴特沃斯和椭圆滤波器原型，求出其3dB截止频率和滤波器阶数，传递函数，并作出幅频、相频特性曲线。 2、试设计一个巴特沃斯型数字低通滤波器，设采样率为8000Hz， fp=2100Hz，fs=2500Hz，αp=3dB，αs=25dB。并作出幅频、相频特性曲线。 3、试设计一个切比雪夫1型高通数字滤波器，采样率为8000Hz， fp=1000Hz，fs=700Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 4、试设计一个椭圆型带通数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[600,1900] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 5、试设计一个切比雪夫2型带阻数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[1200,1300] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 6、在采样率为8000Hz下设计一个在500Hz，1000Hz，1500Hz， 2000Hz，...，n*500Hz的地方开槽陷波。陷波带宽(-3dB 处)为60Hz。试设计该滤波器。 7、用Matlab设计具有下列指标的线性相位FIR带通滤波器：阻带截止频率为0.45π和0.8π，通带截止频率为0.55π和0.7π，最大通带衰减为0.15dB，最小阻带衰减为40dB。分别用下面的窗函数来设计滤波器：海明窗、汉宁窗、布莱克曼窗和凯泽窗。对于每种情况，显示其冲激响应系数并画出设计的滤波器增益响应。分析设计结果。 南阳师范学院物理与电子工程学院《数字通信系统》 题目：基于MATLAB的通信系统仿真 完成人：张晓旭 班级：09通信四班 学号：09006510455 专业：通信工程 基于MATLAB 的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。 关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能 一、引言 提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。 二、信道编码理论 1、信道编码的目的 在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。 2、信道编码的实质 信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。 3、 信道编码公式 令信息速率为f b ，经过编码以后的速率为f t ，定义：R ＝f b /f t 为编码率。则对于任何一个信道，总存在一个截止速率R 0，只要R 通信系统仿真实验 一、实验目的 1、采用不同调制（QPSK 和8PSK ）时系统的误码率和误比特率性能仿真对比； 2、仿真研究信道编码对通信系统性能的影响； 3、信道编码对通信系统性能的影响，删余卷积码的Pb 性能(不同生成元，不同删余码，软硬判决)。 二、实验环境 Matlab 三、实验原理 1、实验（一） QPSK 和8PSK 的理论误码率以及误比特率公式: 采用Matlab 中自带函数pskdemod ，pskdemod 调制解调，信道为高斯白噪信道，采取自带函数awgn 加噪。以及biterr 和symerr 统计误比特率和误码率曲线； 2、实验（二） 1）对实验（一）所搭建的通信系统采用生成元为[171,133]的 [2,1,6]非系统码进行卷积编码。并采用硬判决和软判决，比较不同判24811[1] , (sin )228 e e r P erfc P erfc r π=--≈ 1/b 21(1),log k P Pe k M =--= 决方式下的误比特率性能 2）加入删余码的卷积编码。删余码是对对原卷积码有规律地删除一定数量码元符号，减少发送的比特数。如将1/2码率的卷积删成3/4码率的卷积码在译码时在删掉的位补零。分别用convenc函数编码、vitdec函数和译码。译码采用软判决，软判决则将波形进行多电平量化，再送往译码器。最后用biterr函数统计误比特率，比较不同删余图样下的误比特率性能； 3）采用第三代移动通信中用于话音业务的生成元为[561,753]的[2,1,8]非系统卷积码及其软判决译码。比较1）中的误比特率性能。 四、实验结果 1、QPSK和8PSK的误码率与误比特率性能比较（如下图所示）， 图1 误码率性能曲线 由图1可知，QPSK的误码率低于8PSK，其调制性能也优于8PSK，并且仿真次数达到50次，结果显示已经接近理想曲 SDH数字微波通信系统 摘要:SDH数字微波通信是新一代的数字微波传输体制。它兼有SDH数字通信和微 波通信两者的优点，本文简单介绍了SDH的速率和帧结构，阐明了SDH数字微波传输设备采用的关键技术以及SDH数字微波通信系统的组成。 关键字:SDH 微波通信数字 ABSTRACT:SDH digital microwave communication is the new generation of digital microwave transmission system. It both SDH digital communications and microwave communication advantage of the two, this article simply introduces the rate and frame structure SDH, expounds SDH digital microwave transmission equipment the key technologies used and SDH digital microwave communication system composition. Keywords:SDH digital microwave communication 1.SDH简介 SDH是新一代的数字传输体制。SDH有全世界统一的数字信号和帧结构标准，它把北美、日本和欧洲、中国流行的两大准同步数字体系(三个地区性标准)在STM—l等级上获得统一第一次实现了数字传输体制上的世界睦标准，因采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，避免对整个高速复用信号分解，达到一步复用特性，使上、下业务十分容易，也大大简化了数字交叉连接设备(DXC)；SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，大大加强了网络的运行管理和维护能力；不同厂家的产品可以互通，降低了联网成本。毫无疑问，传输网的发展方向应该是高度灵活和规范化的SDH网。SDH不仅可以应用于光纤通信系统中，而且还可以运用于微波通信系统之中，从而可以建立一个全新的SDH数字微波通信网络。 1、SDH的比特速率 同步数字体系最基本的模块信号(即同步传送模块)是STM—l，其比特速率为155．520Mbit ／s，更高级的STM-N信号可以按字节同步复接获得，其fbN=(155．520*N)Mbit／s，目前SDH只能支持一定的N值，即N为l、4、16、64等。 S rM—l l55．520Mbit／s STM-4 622．080Mbit／s sTM一16 2488．320Mbit／s STM一64 9953．280Mbit／s 2、s1M一1的帧结构 STM—l的帧结构为净负荷区域、段开销区域和管理单元指针区域组成。以矩阵结构表达，共为9行270列(字节)，帧长125us。SOH较为复杂，已经包含了定帧信息、公务、段误码监测、自动备用倒换、段数据通信等信息。 数字通信系统的应用与发展趋势 发表时间：2018-12-25T10:45:27.833Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：姜鹏张钊诚柴炯炯[导读] 摘要：数字通信是通信行业发展的必然趋势，也是万千用户的愿望所归。 河南理工大学河南焦作 454000 摘要：数字通信是通信行业发展的必然趋势，也是万千用户的愿望所归。数字通信可以大大改善通信质量、提高通信传播速率、丰富通信内容。数字通信也促进了经济的发展进步，本文介绍了数字通信系统的优点和数字通信系统的应用。并简述数字通信技术的发展趋势。希望能以此提高现代通信的稳定性与高效性，进而促进社会向着更好的方向发展。 关键词：数字通信；应用；发展趋势 1 引言 数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式[1]。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号[2]。无论在时间上还是幅度上，它都属于离散的负载数据信息的信号。数字通信的主要技术设备包括发射器、接收器以及传输介质[3]。数字通信系统的通信模式主要包括数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统以及模拟信号数字化传输通信系统三种[4]。 2 数字通信系统的优点 （1）数字信号具有极强的抗干涉能力。由于在信号传输的过程中不可避免的会受到系统外部以及系统内部的噪声干扰，而且噪声会跟随信号的传输而进行放大，这无疑会干扰到通信质量。但是数字通信系统传输的是离散性的数字信号，虽然在整个过程中也会受到的噪声干扰，但只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声干扰[5]。 （2）数字信号更适合进行高质量的远距离通信。在数字通信系统当中利用再生中继方式，能够消除长距离传输噪音对数字信号的影响，而且再生的数字信号和原来的数字信号一样，可以继续进行传输，这样一来数字通信的质量就不是因为距离的增加而产生强烈的影响，所以它也比传统的模拟信号更适合进行高质量的远距离通信，通信质量也依然能够得到有效保证。 （3）数字信号具有更强的保密性。与现代技术相结合的形式非常简便，目前的终端接口都采用数字信号。 （4）数字信号应用范围广。数字通信系统还能够适应各种类型的业务要求，例如电话、电报、图像以及数据传输等等，它的普及应用也方便实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现信息传输的保密处理，便于实现计算机通信网的管理等优点。 3 数字通信系统的应用 编码、调制、解调、解码以及过滤等都是数字通信系统的关键性技术，其中数字信号的调制以及解调更是被广泛各个行业广泛应用。当前，调幅、调相以及调频是最为常见的三种调制方式，数字调制可将信号源转换成符合信道传输数据的格式，通俗说来即是在保证信号传播安全、信息完整的前提下，通过数字调制，将基带信号转变为带通信号[6]。 通信系统向数字化时代的转变就是要从有线通信想无线通信，从公用移动网络到专用网络，从而实现全球化的数字通信理念[7]。并且，通过现有的综合业务数字网络为基础，通过一个多用途的用户网络接口就可以轻松实现信号发出端到接收端全程数字传输与交换的新型通信网。利用这种新型技术可以扩充通信业务的范围，而且还具有更加经济以及灵活的特点，能够与现有的计算机互联网、多媒体信息网、公共电话网以及分组交换数字网等进行任意转换。随着数字通信设备的发展和不断完善，利用微处理技术对数字通信系统的信号进行转变，还能够使设备更加灵活的应用到各种长途以及市话当中。由于长途通信线路的投资远大于终端设备，为了提高长距离传输的经济性，未来高度、大容量的数字通信系统也将成为主流趋势，而且随着数字集成电路技术的发展，数字通信系统的设备制造也越来越容易，成本更低、可靠性也更高。 此外，数字通信息系统还可为全球数字化的实现贡献一份力量。用户可通过网络接口，在一地方、任一时间与现有的综合业务数字网络连接，从中获取互联网、多媒体、通话等服务。我们日常生活中的电脑、手机上网、视频电话、网络会议以及数字电视等都是通过数字通信系统来进行信号传输。 4 数字通信技术的发展趋势 数字通信逐渐占主宰地位，接替原来的模拟通信。程控更换已占优势，取代原来的机电交换，计算机软件技术的重要性十分突出。信息时代的主要标志是电子计算机，而程控交换机又是通信与计算机的结合，这就促使通信的现代化不断前进。 终端技术将朝着数字化、智能化，高效率和多媒体方向发展。通信技术现代化首先要求信息业务的信号要数字化，随着光纤通信技术和交换技术的发展，新型的通信系统倾向于数字化。微电子技术和微处理技术应用于通信设备，必将使终端设备智能化和小型化。传输技术特朝着高速率、大容量远距离和用户线数字化方向发展。 5 总结 综上所述，数字通信网技术在现代社会发展中占有举足轻重的地位，直接影响着国民经济发展与人们的生活质量。目前，我国数字压缩技术已经日臻成熟，通信网中的数据业务也越来越完善，为数字通信网技术的快速发展奠定了坚实基础，有利于提高智能化水平，为人们带来更加优质的通信体验。在光纤传输媒介还没有完全普及以前，数字通信系统主要是利用电缆、微波等有限的媒介进行传输，但目前光纤技术的发展无疑将会推动数字通信的发展。随着数字通信系统的发展，它将真正便利我们的生活，促进经济的发展和社会的进步。 参考文献： [1]王小文，阎兵早.无线移动激光数字通信系统的设计[J].激光杂志，2017，38（08）：168-171. [2]蔡巧恋.常用数字通信信号的参数估计研究[D].电子科技大学，2013. [3]魏海红.基于数字通信系统特点及应用方法的探究[J].电子世界，2013（07）：10-11. [4]马俊杰.浅谈数字通信的优点以及应用[J].价值工程，2012，31（09）：145. [5]王方淳.数字通信信号模拟器的设计与实现技术[D].西安电子科技大学，2011. [6]张永芹.数字通信系统基带接收机的设计与实现[D].南京理工大学，2010.SDH 数字微波通信技术
数字通信系统中信道编码技术的研究
通信系统仿真实验
数字通信系统
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SDH数字微波通信系统
数字通信系统的应用与发展趋势
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