通信系统建模与仿真课程设计2011 级通信工程专业1113071 班级 题目基于SIMULINK的基带传输系统的仿真姓名学号 指导教师胡娟 2014年6月27日
1任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 1.基带系统传输模型和工作原理 数字基带传输系统的基本组成框图如图1 所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。系统工作过程及各部分作用如下。 g T(t) n 定时信号 图 1 ：数字基带传输系统方框图 发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列变换成适合信道传输的波形g T(t)。这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。 基带传输系统的信道通常采用电缆、架空明线等。信道既传送信号，同时又因存在噪声n(t)和频率特性不理想而对数字信号造成损害，使得接收端得到的波形g R(t)与发送的波形g T(t)具有较大差异。 接收滤波器是收端为了减小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。 抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号y(t)在规定的时刻（由定时脉冲cp控制）进行抽样，获得抽样信号{r n}，然后对抽样值进行判决，以确定各码元是“1”码还是“0”码。 2.基带系统设计中的码间干扰和噪声干扰以及解决方案
数字通信系统的各部分作用 1、信源:把原始信息变换成原始电信号。 2、信源编码： ①实现模拟信号的数字化传输即完成A/D变化。 ②提高信号传输的有效性。即在保证一定传输质量的情况下，用竟可能少的数字脉冲来表示信源产生的信息。信源编码也称作频带压缩编码或数据压缩编码。 3、信道编码： ①信源编码的目的：信道编码主要解决数字通信的可靠性问题。 ②信道编码的原理：对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。 ③信道编码又称为差错控制编码、抗干扰编码、纠错编码。 4、数字调制 ①数字调制技术的概念：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。 ②数字调制的主要作用：提高信号在信道上传输的效率，达到信号远距离传输的目的。 ③基本的数字调制方式：振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。 5、同步 ①同步的概念：指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，使它们的工作“步调一致”。 ②同步的作用：对于数字通信时是至关重要的。如果同步存在误差或失去同步，通信过程中就会出现大量的误码，导致整个通信系统失效。 6、信道： 信道是信号传输媒介的总称，传输信道的类型有无线信道（如电缆、光纤）和有线信道（如自由空间）两种。 7、噪声源： 通信系统中各种设备以及信道中所固有的，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。
数字通信系统的优缺点 ?一、数字通信系统的优点 1、抗干扰能力强 数字通信抗噪声性能好，还表现在微波中继通信时，它可以消除噪声积累。 这是因为数字信号在每次再生后，只要不发生错码，它仍然像信源中发出的信号一样，没有噪声叠加在上面。因此中继站再多，数字通信仍具有良好的通信质量。 而模拟通信中继时，只能增加信号能量（对信号放大），而不能消除噪声。 2、差错可控 数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制，以提高传输的可靠性。 3、易加密 数字信号与模拟信号相比，它容易加密和解密。因此，数字通信保密性好。 4、易于与现代技术相结合 由于计算机技术、数字存贮技术、数字交换技术以及数字处理技术等现代技术飞速发展，许多设备、终端接口均是数字信号，因此极易与数字通信系统相连接。 二、数字通信系统的缺点 1、频带利用率不高 系统的频带利用率，可用系统允许最大传输带宽（信道的带宽）与每路信号的有效带宽之比来数字通信中，数字信号占用的频带宽。 2、系统设备比较复杂 数字通信中，要准确地恢复信号，接收端需要严格的同步系统，以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。因此，数字通信系统及设备一般都比较复杂，体积较大。
数字通信系统的模型 ? 数字通信系统的分类 ?数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。 1. 数字频带传输通信系统 数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。 另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。这是通过所谓的差错控制编码来实现的。于是，就需要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。 综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图1-3 所示。
需要说明的是，图中调制器/ 解调器、加密器/ 解密器、编码器/ 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。但在一个系统中，如果发端有调制/ 加密/ 编码，则收端必须有解调/ 解密/ 译码。通常把有调制器/ 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/ 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图1-4 所示。 图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。 3. 模拟信号数字化传输通信系统 上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号，实际上，在日常生活中大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号。那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须在发端将模拟信号数字化，即进行A/D 转换；在接收端需进行相反的转换，即D/A 转换。实现模拟信号数字化传输的系统如图1-5 所示。
题目基于SIMULINK的通信系统仿真 摘要 在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号，模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号；在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。 本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究，然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。 关键词通信系统调制 SIMULINK
目录 1. 前言 (1) 1.1选题的意义和目的 (1) 1.2通信系统及其仿真技术 (2) 3. 现代通信系统的介绍 (7) 3.1通信系统的一般模型 (7) 3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (7) 3.2.1 模拟通信系统模型 (7) 3.2.2 数字通信系统模型 (8) 3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (9) 4. 通信系统的仿真原理及框图 (12) 4.1模拟通信系统的仿真原理 (12) 4.1.1 DSB信号的调制解调原理 (12) 4.2数字通信系统的仿真原理 (16) 4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (16) 5. 通信系统仿真结果及分析 (21) 5.1模拟通信系统结果分析 (21) 5.1.1 DSB模拟通信系统 (21) 5.2仿真结果框图 (24) 5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 (24) 5.3数字通信系统结果分析 (28) 5.3.1 ASK数字通信系统 (28) 5.4仿真结果框图 (35) 5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (35)
第一章通信系统概述 1.1 通信系统模型 一、通信的定义 1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容 ﹙包括语音、图象、文字等﹚ 人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。 2.信号：与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。 3．通信就是由一地向另一地传递消息。 二、电通信 1．定义 利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。 2．特点 电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。 电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、
情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。 （1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。 模拟信号：信号的取值是连续的。 数字信号：信号的取值是离散的。 （2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。 基带信号：发信源发出的信号。 频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。 基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。 频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。（FM、AM、MODEM） 三、通信系统的模型 1.通信系统的一般模型 (1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。 (2)通信系统的基本模型
●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。变换：将 非电物理量转换为掂量。 信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。 ●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信 号。它要完成调制、放大、滤波、发射等。在数字通信系统中还要包括编码 和加密。 ●信道：是传输的媒介。信道的传输性能直接影响到通信质量。 ●噪声源：将各种噪声干扰集中在一起并归结为由信道引入，这样处理是为了 分析问题的方便。 ●接收设备：完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等，将接收到 的信号转换成信息信号。 ●收信者：把信息信号还原为相应的消息。 2．模拟通信系统模型。
通信系统模型 信源 信号源函数 Signal Sources randerr - Generate bit error patterns. randint - Generate matrix of uniformly distributed random integers. randsrc - Generate random matrix using prescribed alphabet. seqgen.pn - Generate pseudorandom noise sequences (See also: SEQGEN objects). wgn - Generate white Gaussian noise. 以randsrc (1,10,[0 1;0.5 0.5])为例 产生1*10的0、1矩阵，0、1出现的概率均为0.5； 此外Matlab产生随机数： rand rand(n)：生成0到1之间的n阶随机数方阵 rand(m,n)：生成0到1之间的m×n的随机数矩阵 randn randn（）命令是产生白噪声的，白噪声应该是0均值，方差为1的一组数； 同rand有randn(n)，randn(m,n) rand是0-1的均匀分布，randn是均值为0方差为1的正态分布 randint randint(m,n,[1 N])：生成m×n的在1到N之间的随机整数矩阵，其效果与randint(m,n,N+1)相同。 Matlab随机数生成函数：
betarnd 贝塔分布的随机数生成器 binornd 二项分布的随机数生成器 chi2rnd 卡方分布的随机数生成器 exprnd 指数分布的随机数生成器 frnd f分布的随机数生成器 gamrnd 伽玛分布的随机数生成器 geornd 几何分布的随机数生成器 hygernd 超几何分布的随机数生成器lognrnd 对数正态分布的随机数生成器nbinrnd 负二项分布的随机数生成器ncfrnd 非中心f分布的随机数生成器nctrnd 非中心t分布的随机数生成器 ncx2rnd 非中心卡方分布的随机数生成器normrnd 正态（高斯）分布的随机数生成器poissrnd 泊松分布的随机数生成器 raylrnd 瑞利分布的随机数生成器 trnd 学生氏t分布的随机数生成器unidrnd 离散均匀分布的随机数生成器unifrnd 连续均匀分布的随机数生成器weibrnd 威布尔分布的随机数生成器 Matlab取整： (1)fix(x) : 截尾取整. >> fix( [3.12 -3.12]) ans = 3 -3 (2)floor(x):不超过x 的最大整数.(高斯取整) >> floor( [3.12 -3.12]) ans = 3 -4 (3)ceil(x) : 大于x 的最小整数 >> ceil( [3.12 -3.12]) ans = 4 -3 (4) round (x) :四舍五入取整 >> round(3.12 -3.12) ans = >> round([3.12 -3.12]) ans = 3 -3
高速铁路通信系统方案研究综述 发表时间：2019-08-02T11:02:22.610Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘全 [导读] 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。 中铁十局集团电务工程有限公司山东济南 250000 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。未来高速铁路移动通信技术将要从那些方面发展，了解这些问题有助于我们更加切实有效地发展相关技术，也能为实践运用提供更多的帮助。 关键词：高速铁路；通信系统 引言：我国在高铁的硬件建设方面虽然领先全球，但对于高速铁路移动通信技术的掌握还不够成熟，因此，我国应具有一定的前瞻性，尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用移动通信技术。为此，在接下来的文章中，将围绕高速铁路通信系统方案方面进行详细分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。 1.国内高速铁路移动通信技术 我国在高速铁路移动通信技术发展的早起，也采用了GSM-R技术，其中较为具有代表性的是青藏线路和大秦线路，在这之后我国经济持续发展，相关技术也逐渐运用到了更多的线路，例如京沪、沪宁、沪杭等。GSM-R技术是一种较为成熟的技术，在应用方面具有较高的效率，但是无可避免的是，随着时间的推移，更多更高的要求被提出，GSM-R技术已经逐渐无法满足当下高速铁路通信技术发展的要求了。在此之外，出于实际情况的考虑，也有不同的线路采用了其他技术。比如在朔黄线路上，采用了LTE-R技术，而在台湾台北到高雄的线路则是采用了WiMax系统来进行通信系统网络的建设，随着时间的发展，这一线路逐渐不符合当下时代发展的要求，台湾方面正在进行有关新系统取代旧系统的研究。 2.高速铁路移动通信技术的发展 2.1基于5G的高速铁路移动通信技术 1）基于5G的高速铁路无线信道建模。以现在的技术水平来看，高速铁路在运行环境方面，对散射环境的要求并不复杂，并且多径数量也很少，LOS（服务水平）特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带，也就是说通信环境将更优质。当然，移动速度过快将极大地增强多普勒频移的情况，但LOS依然可以显著降低这一现象。2）基于分布式网络和云的架构。当前网络基站的实际资源使用率非常低，基站的位置决定了资源的使用状况，在高速铁路的环境中会产生相当显著的潮汐效应。而为了保证铁路在运行状态下的安全性，只能采取较大时间间隔发车的方法，如此一来，在同时段内，同一线路上运行的列车数量就会非常少，浪费资源。采用云无线接入网络架构就能有效解决这一难题，它的主要思想是集中基站间共用的资源到某一基带处理池中，然后集中控制这些资源。3）控制面和用户面分离。如图所示，一般情况下，服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接，也就是控制面和用户面，在这之中，控制面是承载用户与接入网的控制指令的，而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时，用户整体的移动性就都得到了保障。所以，在此结构中，用户的控制面会被保留于低频频段，因为次频段具备优质的传输性能，并且覆盖的范围也非常广泛。可是如果要考虑成本问题，这一频段也可以采取利用LTE-R遗留频段的方法已达到目的，但同时真正的用户面就应被搬离出去。应将数据的承载者放置在高频段处，以此扩大系统的容量。 4）频谱融合的异构网技术。就目前来看，可以采用增强频谱效率或扩大系统带宽的方式来提升系统所需的容量，当然，在这两种方法当中，采用扩大系统带宽的方法当然是最简单有效的。当然，合理利用非许可证频段是5G高速铁路移动通信增加带宽并提升系统容量的主要方法。此技术可能会遇到一些比较严重的挑战，例如协调方案受到干扰等，为妥善处理这一问题，建议分为两步进行，第一步，进行信道质量检测，检测应在接收端完成；第二步，对信道进行筛选，选择出满足最低要求的信道[1]。5）多天线及分布式天线技术。目前比较可行的方案为：大幅度增添车载台的天线阵列组数量，然后合并信号，此后再将不同组别天线阵列的权重进行适当调整，通过这种方法可以将不同天线阵列之间的关联性作改变。经过这些调整之后，LOS就能在高速铁路的环境下显著提升其系统容量。当前，高速铁路移动通信所要面对的最严重的问题就在于越区切换，如果进行频繁的越区切换不利于列车运行安全，因此，应采取分布式天线的技术，以尽可能减少切换次数。6）多普勒效应及快速切换技术。在高速铁路运行时，频繁切换是引起失误的主要原因，为此，高速铁路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术，此外，群切换也会存在一定问题，而这一技术应能够一并解决。以当下的情况来看，最好采用基于双播的切换方案。 2.2综合业务接入系统和承载平台 通信系统承载平台最主要的数字传输体制就是SDH体制，这种体制的使用适用于多种业务开展，例如ATM取款机、IP等业务的连接和处理;MSTP系统的特点就是对信息的接入和综合处理功能非常好，可将多种业务的信息网络集成一个网络设备，例如对公务电话、调度集中等业务数据的处理，可以把区间接入系统中的信息数据传动到目的车站。高速铁路业务信息不仅容量非常大，而且种类繁多，所以根据使用需要对承载平台的设计进行有效的更改，将承载平台的主要结构分为多业务传输系统和接入网系统。多业务传输系统主要任务是解决车站对业务通道的需求，并且为下一层的通道提供有效的保护;而接入网系统主要解决多种业务通道对信息采集点中对信息的接受和传输。MSTP的使用能为高铁客户提供相对的宽带业务，但是想使用语音业务就需要光节点对语音数据进行介入。高速铁路的传输系统不仅要为列车提供业务接口，还要为旅客的服务系统提供接口，把旅客的相关的服务业务储存到传输系统，根据采集的信息接入传输设备，构成传输
《电子信息系统仿真》课程设计 级电子信息工程专业班级 题目FM调制解调系统设计与仿真 姓名学号 指导教师胡娟 二О一年月日
内容摘要 频率调制(FM)通常应用通信系统中。FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。 FM调制解调系统设计是对模拟通信系统主要原理和技术进行研究，理解FM系统调制解调的基本过程和相关知识，利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号，非相干解调后信号和解调基带信号的时域波形；最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。在课程设计中，系统开发平台为Windows XP，使用工具软件为 7.0。在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。通过该课程设计，达到了实现FM信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。了解FM调制解调系统的优点和缺点，对以后实际需要有很好的理论基础。 关键词 FM；解调；调制；M ATL AB仿真；抗噪性
一、M ATLAB软件简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。其特点是： (1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab 源代码相当于70万行C代码。
流媒体隐蔽通信系统模型及性能优化 肖博 黄永峰 （清华大学电子工程系，北京，100084） 摘要：基于流媒体的隐蔽通信是信息隐藏领域一个重要研究方向。论文针对流媒体载体类型的多样性造成隐藏过程的不一致等问题，提出了一种流媒体隐蔽通信系统的三层模型，该模型将流媒体的隐蔽通信过程划分为适配与执行、传输管理和隐蔽应用三个层次，定义了各层的功能、服务和接口原语等规则。针对隐蔽通信系统中的主要参数建立了数学模型，得到了隐蔽信道有效利用率的表达式，利用求偏导数方法计算出给定条件下系统参数的最佳值。该模型已经在VoIP隐蔽通信系统中得到实现。实验和测试表明：分层模型很好地解决了不同载体下流媒体隐蔽通信隐藏过程的一致性问题，模型的理论计算值对实际系统的优化设计具有直接指导意义。 关键词：流媒体;信息隐藏;分层模型;性能优化 中图分类号：TN915.04 文献标识码：？ Modeling and Optimizing of Information Hiding Communication System over Streaming Media Xiao Bo Huang Yongfeng (Dept. of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084) Abstract: Information hiding communication (IHC) over streaming media is an important branch of information hiding (IH). Towards the problem of inconsistent hiding process caused by the diversity of streaming media data format, the paper proposed a three-layer system model, which divided the IHC process into adaption & execution, transmission management and IH application. The functionality, service and interface of each layer were defined. Analytical model for primary parameters was then established, obtaining the presentation of effective IH channel usage. Optimal system parameter was calculated using partial derivative method. The system model has been implemented on V oIP platform. Experiments and tests show that the layered model successfully solved the inconsistent problem due to different carriers for IHC. Theoretical value of optimal parameter serves the function of guiding the design of practical system. Key words: streaming media; information hiding; layered model; performance optimizing 0 引言 随着互联网飞速发展，信息传输的安全问题日益突出。信息隐藏是信息安全领域中的新兴技术，正引起越来越多研究者的关注，其应用也初现端倪[1,2,3]。早几年，信息隐藏的研究主要集中在基于传统通信理论、信息论等来研究信息隐藏的理论模型[4,5]；以及采用图像[6]、音频[7]、文本[8]等静态文件为载体研究隐藏算法等。但是最近2年来，基于音、视频流媒体[9,10,11]以及网络协议[12]的信息隐藏越来越多地受到重视。基于流媒体的信息隐藏最主要特点是可以实现实时的动态隐藏。较之静态的文件载体隐藏方式，流媒体的动态隐藏具有以下优点：1）流媒体应用的普遍性，为信息隐藏提供了广泛的隐藏载体，同时也为隐蔽机密信息提供了“天然保护屏障”。2）流媒体信息隐藏的实时性是实现隐蔽实时通信的基础，可以构建全双工的实时交互的隐蔽通信系统。3）流媒体信息隐藏的动态性，能保证隐秘数据即时嵌入，即时传输，即 作者简介：肖博（1984.10），男，陕西，硕士生；黄永峰（1967.12），男，湖北，副教授，博士 基金项目：863计划，项目编号2006AA01Z444；CNGI2006应用示范项目，基于WiFi/WiMax和SIP的IPv6分布式多媒体通信系统
CTBC的数据通信系统综述 陈顾远 摘要：基于通信的列车控制技术CBTC在保证行车安全的前提下，可以极大地提高行车效率，满足城市轨道交通列车高密度快速运行的需要，许多新建线路采用这一技术作为控车方案。尤其是在基于无线通信CBTC技术的新建项目中，采用了不同的车地通信方案，并且在具体工程项目上还没有形成统一的方案标准，哪一种方案最优，目前还无定论。针对这一情况，首先对广泛使用的无线CBTC系统的组成以及无线通信技术进行了分析，最后描述了相关单位在规划阶段需要考虑的问题。 关键词：CBTC；数据通信系统；车地通信；无线通信 目前，我国的城市轨道交通建设呈现了迅猛发展的趋势。首先，有20多个城市正在建设或规划建设地铁等轨道交通项目，在建线路总长则超过340km，北京、上海、广州、深圳、武汉、天津、南京、重庆、长春和大连等10个城市已建成轨道交通420km。其次，各领域的高新技术层出不穷。在通信信号领域，随着计算机和通信技术在运行控制领域的应用，基于通信的列车控制系统（CBTC）因其网络化、智能化以及通信信号一体化等特点，已经得到了业界广泛的认可。 基于无线通信的列车控制系统这一思想的萌芽出现在20世纪60年代。1999年9月，IEEE将CBTC定义为：“利用高精度的列车定位，双向连续、大容量的车－地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统”。 1CBTC概述 城市交通通信信号系统是一种故障安全系统，能够保证行车安全，并且对提高运输效率有很大的帮助．因此被人们誉为轨道交通的神经系统。从铁路出现初期的烛光信号到现在的ATS系统指挥列车的运行．城市轨道交通系统经过了一个漫长的过程。日前我国大多数城市轨道交通系统主要采用的是TBTC系统，然而当轨道交通运输发展到高速、高密度和重载的情况时，TBTC系统的缺点就表现了出来．它需要大量的信息设备来传输信息码，而其最大的特点就是利用轨道电路的占用情况来确定列车的位置．轨道电路的工作稳定性易受环境影响、传输信息量小、难以实现车对地的信息传输，以及一个固定分区只能被一列列车占用等特点都制约着城市轨道交通的运输效率。近年来随着无线通信技术的飞速发展．基于通信的列车控制系统的移动闭塞系统克服了固定闭塞的种种缺点，并打
通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型 实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）如图 1-1 所示。 图 1-1 通信系统的一 般模型 图中，信源（信息 源，也称发终端）的作 用是把待传输的消息转 换成原始电信号，如电 话系统中电话机可看成是信源。信源输出的信号称为基带信号。所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式，。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。 发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。 信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。 信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。 图 1-1 给出的是通信系统的一般模型，按照信道中所传信号的形式不同，可进一步具体化为模拟通信系统和数字通信系统。 1.2.2 模拟通信系统 我们把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。模拟通信系统的组成可由一般通信系统模型略加改变而成，如图 l-2 所示。这里，一般通信系统模型中的发送设备和接收设备分别为调制器、解调器所代替。 对于模拟通信系统，它主要 包含两种重要变换。一是把连续 消息变换成电信号（发端信息源 完成）和把电信号恢复成最初的 连续消息（收端信宿完成）。由 信源输出的电信号（基带信号） 由于它具有频率较低的频谱分 量，一般不能直接作为传输信号而送到信道中去。因此，模拟通信系统里常有第二种变换，即将基带信号转换成其适合信道传输的信号，这一变换由调制器完成；在收端同样需经相反的变换，它由解调器完成。经过调制后的信号通常称为已调信号。已调信号有三个基本特性：一是携带有消息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有带通形式，且中心频率远离零频。因而已调信号又常称为频带信号。 必须指出，从消息的发送到消息的恢复，事实上并非仅有以上两种变换，通常在一个通信系统里可能还有滤波、放大、天线辐射与接收、控制等过程。对信号传输而言，由于上面
1 任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号， 发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高 斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps ， 要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据 与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功 率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2 基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型及工作原理 基带系统传输模型如图1所示。 发送滤波器 传送信道 接收滤波器 {an} n(t) 图1 基带系统传输模型 1）系统总的传输特性为(w)()()()H GT w C w GR w ，n （t ）是信道中 的噪声。 2）基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号， 信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加
性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样 判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 码间干扰及噪声干扰将造成基带系统传输误码率的提升，影响基 带系统工作性能。 1）码间干扰及解决方案 a ) 码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形 将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 b) 解决方案： ① 要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则： 2(),||i i H w Ts w Ts Ts ππ+ =≤∑ 不出现码间干扰的条件：当码元间隔T 的数字信号在某一理想低通 信道中传输时，若信号的传输速率位Rb=2fc （fc 为理想低通截止频 率），各码元的间隔T=1/2fc ，则此时在码元响应的最大值处将不 产生码间干扰。传输数字信号所要求的信道带宽应是该信号传输速 率的一半:BW=fc=Rb/2=1/2T ② 基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。 如图2所示:滚降系数：a=[(fc+fa)-fc]/fc
高速铁路通信系统方案研究综述 摘要：高速铁路正是基础设施建设的重中之重当前，国家大力发展高速铁路，其总里程数已经仅次于美国，位居世界第二。与普通铁路相比，高速铁路具有通行车流量大、通行车速快为主等特点，这就对高速铁路的路况通行能力和服务质量提出了极为严格的要求。高速铁路通信监控系统是现代高速铁路的有效管理手段，肩负着管理调度高速铁路的重任，在提高高速铁路安全性和运行效率方面具有重要作用。畅通无阻高速铁路通信系统作为一个多种功能兼具的智能平台，不仅能实现高速铁路上实时信息的采集，接收，发送等基本功能，而且能汇总实时信息，协助铁路管理人员科学合理的利用高速铁路资源。在我国高速铁路里程数不断刷新的大背景下，实现高速铁路沿线路况的全线通信监控，对推进高速铁路的安全运营和智能化发展具有显著意义。高速铁路通信系统作为高速铁路机电系统最基础同时也是最重要的一环，作用是非常大的，能够在很大程度上保证整个高速铁路系统的正常运行。 关键词：高速铁路；通信系统；方案研究 引言 我国城市化的推进，高速铁路得到了快速发展，针对这种情况，相关单位应做好相应的管理工作，将高速铁路的作用充分的发挥出来。结合近年的高速铁路管理情况，相关单位认为在高速铁路上设置通信监控系统能够更加有效的采集路面信息，并及时为行车人员提供有关情况，确保高速铁路能够安全、畅通的运行。 一、高速铁路通信系统的现状分析 目前，我国高速铁路主要采用的是 SDH 光纤数字传输系统，在各大高速铁路上已经都有应用，比如，京珠高速铁路、京沪高速铁路和成渝高速铁路等等。随着高速铁路渐渐发展的通信体系，其信令形式、选型的设备、制式要尽量维持相同，方便于以后的统一维护与管理，同时也为中国交通的专用通信网打下优良的基础。将各种现代通信技术的融合运用，从而来推动我国高速铁路的智能化，现代化的飞速跨越式发展。高速铁路机电项目几乎是使用光纤通信体系，为了高速铁路通信而供应的远距离传输渠道的是光纤数字传输体系，通过所构建的通信网络，就可以将所收集到的信息逐级进行传输，从而确保了信息的快速传输与信
课程目的
现代计算机与通信新技术讲座
北京邮电大学 计算机科学与技术学院
2006年9月
北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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了解目前和未来计算机及通信领域中一些 主要新技术的基本原理,技术特点,发展 前景和应用范例. 拓展和弥补不同专业背景的学生有关计算 机及通信专业的技术知识.
课程内容(1)
现代通信网技术综述 主讲人:卞佳丽 时间:9月12日(1班),14日(2班) 网络管理的基本概念与技术发展趋势 主讲人:孟络明 时间:9月19日(1班),21日(2班) 网络安全及防火墙 主讲人:阙喜荣 时间:9月26日(1班),28日(2班) 嵌入式处理技术 主讲人:邝坚 时间:10月10日(1班),12日(2班) 多媒体通信技术 主讲人:马华东 时间:10月17日(1班),19日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(2)
电信网业务计量标准与问题 主讲人:魏更宇 时间: 10月24日(1班),26日(2班) 宽带接入技术 主讲人:卞佳丽 时间: 10月31日(1班),11月2日(2班) 宽带无线接入技术与无线Mesh网络 主讲人:卢美莲 时间: 11月7日(1班),9日(2班) Ad hoc and Sensor Networks 主讲人:罗红 时间: 11月14日(1班),16日(2班) 无线数据通信技术 主讲人:王文东 时间: 11月21日(1班),23日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(3)
智能化Web技术 主讲人:苏森 时间: 11月28日(1班),11月30日(2班) 网格技术 主讲人:徐六通 时间: 12月5日(1班),7日(2班) IMS与移动即时通信技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月12日(1班),14日(2班) Java2 platform技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月29日(1班),21日(2班) 机动
教学安排
授课: No.0~No.14周 复习考试:No.16~No.18 考试方法:开卷笔试
联系方式:E-mail: jlbian@https://www.doczj.com/doc/867378260.html,
北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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设计五 2FSK调制解调系统 一、设计目的 1．掌握2FSK信号的调制解调原理及MATLAB编程实现方法。 2．利用Simulink设计2FSK信号的调制解调系统。 3．画出2FSK信号的时域波形和频谱图。 二、设计原理 1．2FSK信号的调制解调原理 数字移频键控是用载波的频率来传送数字消息，或者说用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符 号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现，如图5.1所示。 图5.1 2FSK信号的调制 根据以上对2FSK信号的调制原理的分析，已调信号的数字表达式可以表示为 （5.1） 其中，是单个矩形脉冲，脉宽为，且 2FSK信号的常用解调方法采用如图5.2所示的非相干检测法和相干检测法。这里的取样判决器是判定哪一个输入样值大，此时可以不专门设置门限电平。 (a) 非相干方式 (b) 相干方式 图5.2 2FSK信号的解调 2FSK调制属于非线性调制，其频谱特性的研究常用把2FSK信号看成是两个2ASK信号相叠加的方法。2FSK信号的功率谱密度为： （5.2） 传输2FSK信号所需频带约为 （5.3）
【例5-1】用MATLAB产生独立等概的二进制信源，画出2FSK信号的波形及其功率谱。 解首先产生随机的二进制数字基带信号，然后根据2FSK信号的表达式产生二进制数字调制信号，最后通过FFT变换求解调制信号的功率谱。源程序如下： A=1; % 调制信号幅度 fc=2; % 载波频率 N_sample=8; % 每码元的采样点数 N=500; % 码元数目 Ts=1; % 采样间隔 dt=Ts/fc/N_sample; % 波形采样间隔 t=0:dt:N*Ts-dt; % 定义时间序列 L=length(t); % 计算时间序列长度 % 产生二进制信源 d=sign(randn(1,N)); dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample); gt=ones(1,fc*N_sample); d_NRZ=conv(dd,gt); [f,d_NRZf]=T2F(t,d_NRZ(1:L)); % 数字基带信号的傅里叶变换 sd_2fsk=2*d_NRZ-1; % 双极性基带信号 s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*sd_2fsk(1:L).*t); % 产生2FSK信号 [f,s_2fskf]=T2F(t,s_2fsk); % 2FSK信号的傅里叶变换 figure(1) subplot(2,2,1); plot(t,d_NRZ(1:L)); axis([0,10,0,1.2]); xlabel('(a) 输入信号'); subplot(2,2,2); plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/Ts)); axis([-2,2,-40,40]); xlabel('(b) 输入信号功率谱密度'); subplot(2,2,3); plot(t,s_2fsk); axis([0,10,-1.2,1.2]); xlabel('(c) 2FSK信号'); subplot(2,2,4); plot(f,10*log10(abs(s_2fskf).^2/Ts)); axis([-fc-4,fc+4,-40,40]); xlabel('(d) 2FSK信号功率谱密度'); %--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- function [out]=sigexpand(d,M) % 将输入的序列扩展成间隔为N-1个0的序列