基于0FDM技术的低压电力线载波通信芯片的设计——LME2980芯片
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摘要（全组负责）
第一章绪论(1,3部分，负责，2部分负责)
1、低压电力线载波通信介绍
2、电力线通道特性
2.1电力线信道噪声特性分析
2.1.1电力线信道噪声特性分析
2.1.2同步于工频的周期脉冲噪声建模与仿真
2.1.3异步于工频的周期脉冲噪声建模与仿真
2.1.4随机脉冲噪声
2.1.5合成噪声与实测结果
2.2电力线信道传输与衰减特性
2.2.1电力传输线参数分析
2.2.2衰减特性的实际模拟
2.3低压电力线的阻抗特性
3.正交频分复用OFDM
3.1OFDM 介绍
3.2OFDM 技术的特点
第二章低压电力线载波通信模块硬件设计（全组负责）
1、OFDM电力线载波芯片LME2980概述
1.1 LME2980主要特点及技术指标
1.2 LME2980主要应用范围
1.3 LME2980引脚图
1.4引脚定义
1.5 主要电气特性
2、OFDM电力线载波硬件设计
2.1电力线载波数据传输系统
2.2电力线载波通信芯片电路模块
2.2．1 LME2980芯片
2.2.1.1晶体振荡器
2.2.1.2 编程使能控制
2.2.1.
3.其他部分外围电路
2.2.2网络地址管理
2.2.3接口电路
2.2.4微处理器部分
2.3信号发送和接收模块
2.3．1信号放大滤波电路
2.3.2过零检测电路
2.4电力线接口部分电路模块（耦合电路）
第三章低压电力线载波通信模块软件设计（1部分由彭柳负责，2，3部分由责）
1、软件模型层次设计
2、物理层
2.1 A/D 转化
2.2调相
3、链路层
3.1 CRC检错校验
3.2差错控制
3.3介质访问控制
3.3.1 CSMA
3.3.2带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD 3.3.3 CSMA/CA(Collision Avoid：冲突避免)协议第四章总结（全组负责）
参考文献（负责）
摘要
在绪论部分，介绍了低压电力线载波通信、电力线通道特性、OFDM技术三大内容。在低压电力线载波通信中，分析回顾了电力线在载波的历史，提出具有研究价值的OFDM电力线载波通信。在电力线通道特性中，通过对电力线信道噪声的分析，仿真与建模，得到异步于工频的周期脉冲噪声和随机噪声等合成噪声数据波形，然后用传输线模型分析了电力线传输和衰减特性，结合噪声分析得出实际上网络特性将决定信道的频率特性，信号传输的衰减通常会较严重。并在此基础上分析了阻抗特性。在OFDM技术中，对OFDM的特性进行了分析，得到结论采用正交频分复用（OFDM）调制技术的芯片设计的电力载波数据传输系统能很好的解决数据传输过程中信号衰减大、码间干扰严重、频谱利用率不高的应用难题。
在硬件电路部分，以LME2980为中心设计了电力线载波通信芯片电路模块、信号发送和接收模块、电力线接口部分电路模块三大模块。在电力线载波通信芯片电路模块中，对以LME2980为中心的电力载波电路进行了介绍，描述了晶体振荡电路、编程使能控制电路、网络管理芯片、退耦电路、接口电路。其次，介绍了微处理器与在信号发送和接收模块中，为了使信号能有足够的能量在电力线传输以及在进入电力线之前排除其他谐波的干扰，设计了信号输入滤波电路，信号放大滤波电路，过零检测电路。信号输入滤波电路过滤混入信号的谐波，对信号进行进一步的滤波。信号放大电路为信号进行放大和简单滤波，最后信号耦合电路将信号耦合到电力线上。过零检测电路为主芯片提供标准。
在软件部分，首次明确分析了软件模型的层次结构由物理层，链路层，应用层构成，其次对物理层和链路层进行了详细介绍。在物理层，主要功能是定义接口和介质的物理特性。对物理层的是主要是从编码、调制解调和复用三个方面进行的。设计中线路编码采用差分曼切斯特编码，调制方式采用相对调相，复用方式采用的是正交频分复用(OFDM)。在链路层，首先运用CPC校验码对信号进行检错和纠错，之后进行组帧，这里选用面向比特的成帧，组帧后，在LLC子层中选择ARQ协议（回退N帧ARQ协议）对帧进行差错控制，在MAC子层选择随机访问控制协议中的CSMA/CA协议（带冲突避免的载波侦听多路访问）协调多个设备对共享链路的访问，避免冲突，保证信号的正常传输。
第一章绪论
1.低压电力线载波通信介绍
低压电力线载波通信是利用220V输电线路作为高频信号传输通道的一种通信方法。根据频率搬移，频率分割原理，将原始信号对载波进行多次调制，搬移不同线路传输频带，然后送入线路进行传输，从而实现多路通信。低压电力线通信发展得较早，但由于低压电力线信道噪声干扰和时变衰减等固有缺陷的影响，传输数据率一直停留在kbit量级，主要用于实现远程抄表。最近一两年的技术发展及相关标准的推出，使利用低压电力线传输高速数据成为可能。在低压输电线路上进行数据传输时由于不能越过变压器，导致这一技术在一些地区（一个变压器带的用户不多，从合适的成本增加）的应用受到限制。最新耦合器的推出及在中压电力线上数据传输的开拓史的该项技术的推广应用市场目前基本明朗起
来。
随着低压电力线载波通信研究的发展，正交频分复用技术应用于220V 电力线用心成为了一个新的研究方向。OFDM 技术的应用已有近40年的历史，主要用于军用的无线高频通信系统。但是，一个OFDM 系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到70年代，人们提出了采用离散傅里叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统的结构，近年来DSP 技术的发展，使得OFDM 技术更趋于实用化。八十年代，人们开始研究如何将OFDM 技术应用于高速MODEM 。进入九十年代以来，OFDM 技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。OFDM 由于其具有能够有效克服多途径回声反射的特点，在无线通信尤其是移动通信领域获得了高度重视。目前，OFDM 技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中。针对低压电力线通信信道的多径效应和时变性，OFDM 技术应用于低压电力线通信也同样能够取得提高通信质量的效果，是一个很有价值的研究课题。
尽管由于有关技术问题尚需完善和改进，低压电力线载波通信尚未进入商业化运作阶段，但我们完全有理由相信，随着科学技术的不断发展和应用，低压电力线载波通信在未来几年有着极其诱人的前景和潜在的巨大市场。
2.电力线通道特性
电力线信道是电力线通信系统中非常重要的一部分，电力线载波通信的其他研究都是建立在信道特性研究的基础上。电力线信道具有复杂的噪声特性，衰减特性和阻抗特性，并且在不同地点以及不同的时间段，特性又有较大的不同，表现出时变性。为了能有效进行电力线载波通信，必须对电力线信道进行合理的假设，采取合适的模型来分析信道特性。由于电力线信道通信环境恶劣，信号传输可能经历多条路径并附有较大的起伏和波动，而OFDM 技术具有强大的抗多径衰落与抗干扰能力，能够在电力线中实现可靠的快速传输数据。
2.1电力线信道噪声特性分析
研究信道噪声特性，可以知道在实际通信过程中应该如何避免噪声对通信质量带来的影响，以使在硬件与编码等方面采取更有针对性的措施，从而提高通信质量。通过对电力线信道分析和建模，掌握信号在信道中的传输特性，才能有针对性的采用适合于电力线环境的通信方案。
2.1.1电力线信道噪声特性分析
低压电力线的网络结构复杂，连接的负载众多且经常变化，因此信道的噪声非常复杂，不能简单归结为加性高斯白噪声(AWGN)。电力线信道的噪声主要是由电网中工作的各种用电设备产生，不同地点、不同时间电网中用电设备不同，因此电力线信道的噪声必然随着时间和地点等不同而变化，主要分为以下5种噪声:
(1)窄带噪声:通常的频率范围为1-22MHz ，这类噪声大多为带调制幅值的干扰信号，主要由引入电力线的中短波无线广播频带信号所引起，在夜间有最高幅值，白天相对较低。
窄带噪声部分可通过N 个独立的正弦函数叠加来描述，如式2.1所示: ()()[]1sin 2N
narrow i i i i n t A t f t π?==+∑
其中，每一个正弦分量由它的频率i f 幅值()i A t 和相位i ?来描述。频率i f 通过国内中短波广播电台频率表可以知道，中波频率范围为531-1602KHz,频率间隔为9KHz ，短波频率范围为2.3-26MHz 。幅值Ai(t 在时间上既可以是常数，也可采用与AM 广播信号近似的调制幅值，在实验室环境测量的窄带噪声功率谱在-85-65dBm 之间缓慢变化。载波相位可在区间()0,2π上用独立于时间的随机数选择。
(2)有色背景噪声:这种噪声具有相对低的功率谱密度(PSD: Power Spectral Density)，且是频率的衰减函数，在较低的频段PSD 有显著的增加。它主要是由各种低功率的噪声源如电脑、调光器产生，可以造成频率高达3OMHz 及以上的干扰。它的功率谱密度随时间变化缓慢，可能在几分钟或几小时内保持平稳变化，可由不同幅度的在不同频段的一些白噪声源近似。从频域来看，下面的模型能较好的模拟背景噪声的功率谱密度，其表达式为:
()5( 3.9510)10k f N f --?=[W/Hz],
其中K 服从均值为-8.64，方差为0.5的正态分布。
(3)与工频同步的周期性脉冲噪声:它主要是由可控硅整流器件造成的，频率为5OHz 或其整数倍。该种脉冲持续时间一般很短，频谱较宽且PSD 随频率的变大而降低，噪声功率大。
与工频异步的周期性脉冲噪声:其重复频率一般为50-200Hz ，主要来源于计算机(扫频60-80Hz 或电视机等显示器，脉冲频率同步于这些显示器的扫描频率。 随机脉冲噪声:闪电或电网上负载(如电容器组、冰箱、空调等)的接入撤出操作都会产生脉冲噪声，每个脉冲噪声都有很宽的频带。它出现的时间是随机的，持续时间从几微秒到几毫秒，它的功率谱密度一般会比背景噪声高出50dB 以上。 通常窄带噪声和有色背景噪声的幅度均方根值随时间变化缓慢，它们可以归纳为背景噪声，而后三类噪声由于它们的幅度随时间变化较为迅速，可以认为它们是脉冲噪声。下面将对幅值较大且变化迅速的脉冲噪声进行分析并建立模型，然后用MATLAB 软件对该三类噪声环境进行仿真。
2.1.2同步于工频的周期脉冲噪声建模与仿真
同步于工频的周期脉冲噪声主要由可控硅(SCR)调节器件所产生，其主要重复频率为50Hz 和100Hz ，这种噪声持续时间短，甚至只有微秒级，其功率谱幅度随着频率增加而减小。目前SCR 器件在家庭、办公室中的电器使用很普遍如调光灯、电风扇、复印机等，产生了大量的谐波干扰，SCR 器件本身为非线性元件，每一个工频周期内在导通与截止各产生一次冲击电压。一个SCR 在一个工频周期内产生的噪声可以表示为:
1,0pisp period imp open imp close N N N t T ---=+≤≤ 其中，()sin 2open t
imp open open open open N A e f t t τπ?--??=-+??
总的同步于工频的周期脉冲噪声可以表示为:
()(),close,,,1close,close,,1sin 2sin 2open i i t l pisp open i open i open i i t l i i close i i N A e
f t t nT A e
f t t nT ττπ?π?--=-=??=--++????--+??
∑∑
n=1, 2, 3... 其中，T=0.02s ,l 为SCR 器件的数量。
同步于工频的周期脉冲噪声，它的重复周期为0.02s ，在一个周期中由于SCR 会产生开和关两次动作，因此在一个周期中产生的脉冲噪声与SCR 开关的数量有关。在仿真过程中利用随机过程产生脉冲噪声的幅度，到达时间等参数，来模拟同步于工频的周期脉冲噪声，各参数确定如下:
(1)脉冲频率f:取为50Hz 和100Hz 。
(2)脉冲幅度:脉冲幅度按照功率按不超过-45dB 对应的幅度范围内，即0—f(-45)范围内随机产生，其中f(-45)表示将-45dBm 转换成幅度后的对应值。
(3)脉冲宽度:导通时产生的脉冲宽度按SCR 导通时间范围为1.9~11.0微秒内随机产生，关断时产生的脉冲宽度按SCR 关断时间范围为15~150微秒内随机产生。
(4)脉冲时间:在一个周期内，假设给定第一个脉冲发生时间，第二个脉冲就可由周期和脉冲间隔确定。第一个脉冲的时间，可由周期和两个脉冲宽度之外的时间T-Topen-Tclose 来确定,T 是工频周期即0.02s,Topen,Tclose 分别是SCR 器件导通与关断时所产生的脉冲宽度)，即在[0,T-Topen-Tclose]内随机产生。
(5)脉冲间隔:对一个周期内的脉冲来说，是SCR 导通时和关断时产生的脉冲之间的间隔，该间隔可由两个脉冲的宽度、第一个脉冲的时间Ta:和周期T 来确定，即在[0,T-Tar-Topen-Tclose]内随机产生。
图2.1同步于工频周期脉冲噪声数据波形
假设SCR 开关的个数为10，完成以上参数确定后，利用Matlab 仿真得到的数据波形如图2.1所示，截取图中左方15.1w15.2ms 内的同步工频脉冲噪声，波形如图2.1右方所示。
2.1.3异步于工频的周期脉冲噪声建模与仿真
异步于工频的周期脉冲噪声的来源，一方面是由电脑、电视机等电器的显示
屏的行频扫描及相关谐波，如15.6KHz 频率的噪声由PAL 扫描制式产生;第二方面是由电脑等电器的开关电源产生的周期性脉冲噪声，它们都与工频50Hz 没有相关联，故称异步于工频的周期性脉冲噪声。一个周期内，由显示器产生的的 异步周期脉冲噪声，可表示如下:
1sin 2()piap t
piap period piap piap piap N A e f t t T τπ?--??=--+??(2.6)
其中,T 为脉冲的周期。
所有的异步工频脉冲噪声由各个周期内的脉冲噪声相加，可表示为:
1sin 2(),1,2,3piap t l piap piap piap piap i N A e
f t t T n τπ?-=??=--+=??∑ (2.7)
其中l 为显示器的个数，式中各参数确定如下:
(1)脉冲频率:通过查找脉冲重复频率可知，电视机显示器的行扫描频率分两部分，一种是固定的数值15.75KHz 和15.625KHz ，另外一种则是在28KHz~120KHz 随机产生，本仿真的脉冲频率在[28,120]KHz 内随机产生。
(2)脉冲宽度:由于重复频率为50KHz~200KHz ，脉冲宽度在[5,20]us 内随机产生。
(3)脉冲时间:对脉冲的一个周期而言，该时间可根据脉冲周期减去脉冲宽度,即在[0,T-tw]的时间内随机产生。
图2.2异步于工频的周期脉冲噪声数据波形
(4)脉冲幅度:测得最高的脉冲幅度可高出背景噪声40dB ，在用电的低峰期，与背景噪声相比，异步脉冲噪声功率谱高l0dB 左右，由背景噪声功率谱为-85dBm~-65dBm ，则脉冲幅度在-75dBm~25dBm 功率值对应的幅度区间内随机产生。
假设电视机显示器与电脑显示器都为5台，由于在观察区间内，同一台显示器可能产生多次脉冲周期噪声，所以在仿真过程中应包含同一台显示器产生的全部脉冲噪声，然后再将全部电视和电脑显示器所产生的脉冲噪声按脉冲出现时间合成噪声。通过Matlab 对噪声建模仿真，得到如图2.2所示的异步于工频的周期脉冲噪声数据波形。
2.1.4随机脉冲噪声
随机脉冲噪声由电网内开关瞬时的开断引起，如电器的开关操作、火花塞的放电过程等，它以无规律的间隔时间出现在局部电网中，持续时间从几微秒到几个毫
秒不等，与背景噪声相比，其功率谱通常高出50dB ，也就是说在脉冲噪声中，随机脉冲噪声一般具有最大的瞬时功率，这可能导致传输的数据部分甚至全部发生错误。
随机噪声有多种模型如Gilbert-Elliot 模型、马尔科夫模型等[25]，本文采用马尔科夫模型。Poisson 过程是一种具有独立增量的马氏过程，它的定义为:有一Poisson 分布的冲激脉冲串经过一线性时不变滤波器，则滤波器输出是一个随机过程，即
()()
1()N t i i t h t S ξ==-∑
其中()h t 是滤波器的冲激响应，
i S 是第1个冲激响应出现的时刻，()N t 是[0,T]内进入滤波器输入端的冲击响应的个数，它服从Poisson 分布，即 {}()
()!k t T P N T k e k λλ-== k =0,1,2,3…
其中λ是单位时间内的平均脉冲数。
由下式 代表的随机过程称为过滤的Poisson 过程，给定关于过滤的Poisson 过程的3个基本假设:
l)研究过程比h(t)的脉冲持续时间大得多;
2) h(t)是具有因果性的滤波器;
3)被研究的时刻t 大于h(t)的脉冲持续时间,在此假设条件下有:
()()(y)1t
jvh t T e dy f v e λ
ξφ--?=
由于()h t 具有因果性，其持续时间T>>z 。同时t>a τ，在(t-T, 0)和(t, T)内
有h(t)=0。，因此可以得到:
()()(y)10T
jvh e dy f v e λξφ-?=
在假设条件下，随机过程()t ξ的特征函数与时间t 无关，就是说()t ξ的一维概率密度与时间t 无关，这样的随机过程为严平稳过程，由此方法可以得到随机脉冲噪声。取脉冲宽度在1ms 以下，脉冲间隔在50ms 以下，采样频率为1MHz,得到仿真结果如图2.3所示:从图中可以看出脉冲噪声的随机性，且具有较大的幅度，其对通信质量影响较大。
图2.3随机噪声仿真波形
2.1.5合成噪声与实测结果
在相同的采样频率的条件下，将以上五种噪声仿真结果在时域上取一致并进行叠加，形成更加接近实际的低压电力线通信环境中的噪声信号，合成得到的在
0-2ms的时间内波形如图2.4所示。
图2.4合成噪声波形
用低频频谱仪观察室内电力线的噪声情况，测得结果有:(a)电力线中噪声频率分布很广，从几十Hz到几十MHz;(b)低频噪声的能量较大，且随时间和测量地点的不同而变化;(c)开关用电设备时(日光灯，电脑等)，可以观察到幅值很大的脉冲。(d)电网中用电器不同时，噪声有变化，各种噪声由不同的特定负载产生。从实际观测的结果来看，与前面的噪声理论分析是相符的。
2.2电力线信道传输与衰减特性
实际低压电网的线路可分为单相传输和三相传输两种，单相传输可用多径传输模型或传输矩阵模型进行分析，本节主要用传输矩阵模型分析单相传输的情形，并从传输线的角度来分析电力线对传输信号的衰减作用。
2.2.1电力传输线参数分析
电力线网络的物理特性不同于普通的通信介质(如双绞线、光纤、同轴电缆)，须对它的传输特性参数进行研究。电力线是分布参数网络，信号的幅度和相位在传输过程时都会发生一定的变化，电力线可通过其集总参数来描述，其集总参数等效电路如图2.5所示.图中集总参数由R,L,G,C四种元件构成，其中v(z,t)表
示z 点点t 时刻电线上的瞬时电压，相应的i(z,t)表示相应位置t 时刻的电流;R 是每米长度的电阻值,G 是每米长度的电导,L 是每米长度的电感(H/m)，C 是每米长度的电容(F/m)。
,
z ?+
-
+-(V z ,)z t ?
图2.5传输线的集总参数等效电路
传输线的两个参数传输常数Y 和特征阻抗Zo 表示如下
:
j γαβ=+=
0Z =(2.13)
由于现实中室内布线复杂，比如火线与零线之间可能相隔比较远、或者地线没有良好接地等，都会对传输线参数造成影响，因此以上的建模是在理想的情况下进行的，与实际测量情况有一定出入。实际情况中，针对长距离传输应用时，PLC 通信的等效电路图(包括电力线与负载部分)如图2.6所示图中Vs
Rs 为发射部分，C1为耦合电容，R1,L1为变压器线圈的等效，R2,L:为电力线的单位长度参数的分布参数，Z 为负载电阻。
S
V S R 2R
V
图2.6 PLC 通信系统等效电路图
设传输矩阵为A B T C D ??=????
根据上述等效电路计算有:
2112111
eq eq eq eq s C L sC R A s C L sC R ++=+
32122112211221211()()()eq eq eq eq eq eq s C L L s C R L C R L s C R R L L R R B s C L sC R +++++++=+11
1C sL R =+ 121211
()()s L L R R D sL R +++=+ 根据计算上面的ABCD 矩阵参数，可以得到图2.6的PLC 等效电路的一些重要性质，计算得出图中各参数的范围如下:24s R =-Ω ,121C C F μ== ，10.02R =Ω，10.5L mH =，20.001/R m m =Ω，20.001/L mH m =。由这些参数可以计算出传输函数，得到幅度响应和相位响应曲线。
2.2.2衰减特性的实际模拟
通过上面传输线参数的分析以及矩阵模型的计算，可以知道电力线的一些基本参数如分布电阻、分布电容等。在实际中，图2.7中的两种电路均能很好的模拟电力线的衰减特性，可以达到60dB 以上的衰减，模拟的传输距离相当于实际中几百米甚至几千米的距离。由于实际衰减是变化的，图中R, L 和C 为可变参数，并可加入噪声对传输线的电磁兼容及电网谐波对传输信号的影响。
图2.7两种电力线的衰减特性模型电路
为简单起见，采用图中右方的电路进行，通过改变开关即可得到不同的衰减特性。在空载时仅串联接入电阻电容测试结果如表2.1所示:从表中可以看出，无论是串联电阻还是电阻，还是电阻与电容同时接入，它们的输出都没有变化。
负载时，串联元件对输出有较大影响，与电阻电容的量值也有关系。接同样阻的电阻负载时，串联大电容对输出影响较小，因为大电容的电抗值要小。而串联的元件，可以是电阻和电容的并联，当串联电阻较小而负载电阻较大时，此时串联的电容量值大小对输出影响不大。
由于有各种电器及分布线会导致各种噪声和阻抗变化，此处的集总元件仅只能模拟电力线的衰减特性，对实际传输信号的幅度进行有效控制，实际上网络特性(分支长度，相应的位置，导线与负载类型)将决定信道的频率特性，信号传输的衰减通常会较严重。
2.3低压电力线的阻抗特性
低压电力线载波通信信道的输入阻抗是指在信号发送端与接收端耦合接触点处电力线的等效阻抗，它的大小对通信信号耦合的效率有直接影响，是低压配电网用作载波通信信道的一个非常重要的参数。电力线网络结构基本都是树型结构，网络中分支众多且电抗不匹配，复电抗随接口所插设备不同而变化。电抗值从几
欧姆到几千欧姆，不匹配的电抗其典型值是150-250欧姆，发送端、接收端的负载不匹配都会引起信号的损耗。电力线阻抗的时变性与复杂性体现在:
(1)输入阻抗是时间的函数。负载的接入和断开随时间不断变化，电力线的输入阻抗会发生较大幅度的改变。由于负载类型的不同，家用电器的开关，功率因数补偿电容的接人撤出，使电力线的阻抗变化剧烈，范围甚至超过1000倍。
(2)输入阻抗是传输信号频率的函数。在没有负载的情况下，理想的电力线可看成传输线，且具有均匀的阻抗分布。在负载电容及电力线的分布电感作用下，输入阻抗随频率的增大而减小;电力线接入用电器时，输入阻抗应该会减小。并且输入阻抗不一定是一般情况下的随频率的增大而减小，有时甚至与之相反。通过对100KHz 至2MHz 频率范围内的输入阻抗进行测量，并对数据进行最小二乘法拟合，得到输入阻抗与频率的关系为2|Z | 1.22100.06f -=??-，式中频率的单位为KHz,阻抗单位为欧姆。由式可知，在100KHz-400KHz 输入阻抗值较低。 由于电力线的输入阻抗随机变化且可能很剧烈，与阻抗测量的时间、地点、载波信号的频率及用电负载情况等都有关，在设计载波发射模块时，难以保证功率放大器的输出阻抗和电力线的输入阻抗相匹配，给电路设计带来一定的困难。
3.正交频分复用OFDM
由以上分析可知，电力线具有恶劣的信道特性，要利用电力线进行较为理想的通信，即达到专线通信的标准，必须从多方面(如频谱利用率、功率利用率、载波频率、噪声抑制能力等) 考虑，选择一种最佳通信方案。传统的窄带技术无法适应电力线的特性，特别是更难适应我国的电网特点，在工程中不宜选用。目前，低压电力线载波通信中应用的调制技术主要是正交频分复用OFDM 和扩频技术。
3.1 OFDM 介绍
OFDM （正交频分复用）技术实际上是MCM （Multi-CarrierModulation ，多载波调制）的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ICI ）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带 宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
3.2 OFDM 技术的特点
1） 有效降低衰减对通信质量的影响
低压电力线上普遍存在着频率选择性衰落，而且这种衰减还具有时变性。电力线网络中的各种不确定性因素使得网络中经常发生突发性的衰减。OFDM 系统将突发性的衰减造成的误码分散到了各个互不相关的子信道上，从而变为随机性的误码。这样就可以利用编码纠错技术恢复出所传输的信息。
2） 抗码间干扰（ISI ）能力强
在电力线信道中，由于存在多径效应，多个信号在不同的路径传输，所以到达接收机时会有一定时延，这就造成ISI 。OFDM 将高速的串行数据分割为Ⅳ个子信号．这样分割后码元的速率降低了Ⅳ倍。周期延长Ⅳ倍。同时再在码元间加入保护间隙和循环前缀，这样只要数字码元周期大于最大延时时间就可以有效抑制
ISI 干扰。
3）频谱利用率高
OFDM 允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。
4）OFDM 对频率偏移比较敏感。
由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求。由于信道的时变性，在传输过程中出现的信号频谱偏移或发射机与接收机本地振荡器之间存在的频率偏差，都会使OFDM 系统子载波之间的正交性遭到破坏，导致载波间干扰（ICI）。因此，采用正交频分复用（OFDM）调制技术的芯片设计的电力载波数据传输系统能很好的解决数据传输过程中信号衰减大、码间干扰严重、频谱利用率不高的应用难题。
但在电力线上的数据传输，还未达到令人满意的水平，这在一定程度上限制了电力载波通信的广泛应用。因此，利用电力线载波的方式传输数据时，需要进行以下几方面考虑：
1）较高的频谱利用率，以适应电力线信道有效带宽窄的特点。
2）较好的功率利用率，能把功率集中在有效的频带中，降低功率损失。
3）较强的噪声抑制能力，并能在信噪比很低的情况下正常工作。
4）载波频率的选取，尽可能使电力线呈现较高的输入阻抗，减小对载波信号的衰减。
第二章低压电力线载波通信模块硬件设计
1.OFDM电力线载波芯片LME2980概述
LME2980是力合微电子推出的全球领先的高性能1280子载波OFDM电力线载波芯片，也是国内首款窄带OFDM低压电力线载波芯片，针对国内电网环境及低压电力线载波通信应用需求而优化设计，具有国际领先的技术及性能。
LME2980通信芯片是专门为电力线介质作为通信信道而设计的OFDM通信芯片。该芯片通信可靠性高，采用高效帧中继转发策略，在大大提高载波通信通信数据速率的同时，具有对电力线信道的自适应能力以及有效的抗频率选择性衰减和抗干扰能力。芯片内置MCU,可以运行各种用户定义的MACA层协议及载波通信应用程序。同时，芯片集成宽动态范围自动增益控制接收前端放大器，低功耗设计，使用简单，方便，为智能电网用户用电信息采集系统和电力线通信载波提高了高性能的芯片解决方案。
1.1 LME2980主要特点及技术指标：
■载波频率及带宽：在500kHz范围内支持用户定义的任意起始及终止频率。完全支持中国电力线载波专用频段（3-500kHz），欧洲CENELEC A/B/C波段，ARIB 及FCC波段。
■调制技术：1280子载波OPDM
■数据速率：与工作带宽及子载波数有关，最多1280子载波，最高用户数据速率306kbps
■子载波调制方式：BPSK,QPSK,16QAM，具有鲁棒模式
■FEC编码：RS码及卷积双重编码
■交织方式：时域及频域双重交织
■正常模式：增强模式
■支持50Hz及60Hz电力网络
■内置MCU，48KB程序存储器，4KB数据RAM
■可运行用户定义的各种MAC协议及应用程序
■内置宽动态范围自动增益接收放大器
■内置RTC及看门狗
■串行通信接口
■3.3V DC供电，低功耗设计
■64PIN LQFP 小型封装
总体性能上，芯片具有以下特点：
1）抗干扰能力强，对电网信道具有自适应能力，通信可靠、稳定。这主要是由于OFDM 采用多个正交子载波（通常数百个甚至上千个）同时传输数据。
2）通信速率高，因而通信效率高，实时性强。OFDM 典型的通信速率在几十kbps。
1.2 LME2980主要应用范围
◆电力线进行数据传输应用PLC
◆载波智能电表，用电信息采集系统，AMI/AMR
◆家居及楼宇能源管理
◆中压配电自动化
1.3 LME2980引脚图
◆
◆说明：
◆信号经第4脚SSCIN输入后，经过低噪声放大器进行放大，放大后的信
号经第5脚输出，经过C41、C42、C52构成的滤波器滤波后，由第6脚
输入，再经过两级可编程增益放大器放大后，进入模数转换器转换成数
字信号。
◆
2.OFDM电力线载波硬件设计
2.1电力线载波数据传输系统
利用电力线载波进行数据传输，可以充分发挥电力资源优势，从而推动电力线载波通信的广泛应用，电力载波的数据传输系统框图如图3.1所示。
图3.1电力载波的数据传输系统框图
各个部分的功能说明：
A ） EEPROM 存储器电路
用于存储需要长期保存，掉电非遗失的信息，比如MAC 地址
B)信号输入滤波电路
对从电力线上引入的信号进行滤波，从而提高载波信号的接收性能
C)信号输出放大滤波电路
对LME2980输出的小信号进行放大，从而提高载波通信的距离
D)过零监测电路
用于检测工频交流电的过零点信息，为零点同步提供依据
E)接口电路
为载波模块与智能电表之间建立信号通路
F)微处理器
微处理器加在通信设备与电力线载波通信芯片之间
2.2电力线载波通信芯片电路模块
2.2．1 LME2980芯片
VSS
10K Ω
2.2.1.1．晶体振荡器
石英晶体振荡器，石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件
LME2980的时钟频率为200MHz ，其内部时基信号由内部的振荡电路与外部的石英晶体组成的振荡器提供。其振荡的频率为220MHz 晶体振荡电路如下图所示，下图中，石英谐振器外壳接地，其引脚周围应该有大面积 的铺铜接地区域，以取得抑制各种干扰的效果。
VSS
图2-1 晶体振荡电路
由于LME2980的初始信号捕获的基准时钟完全依赖系统的时基信号，因此对系统的时钟频率的稳定性要求相对较高，具体参数如下：
吉林工程技术师范学院 信息工程学院 《数字通信系统》 课程设计报告 题目：基于MATLAB数字基带调制 专业：电子信息工程 班级：电子信息1041班 姓名：唐欢 学号： 25 号 指导教师：范珩王冬梅 时间： 2013/11/25----2013/12/13
目录 第一章绪论 (1) 1.1通信的发展史简介 (1) 1.2设计的目的及意义 (2) 第二章数字基带信号 (3) 2.1数字基带调制原理 (3) 2.2单极性不归零波形 (4) 2.3双极性不归零波形 (4) 2.4单极性归零波形 (5) 2.5双极性归零波形 (6) 第三章载波调制的数字传输 (7) 3.1载波调制的原理 (7) 3.2 二进制2ASK的调制与解调仿真 (8) 3.3二进制2FSK的调制与解调仿真 (15) 3.4二进制2PSK的调制与解调仿真 (20) 第四章总结 (25) 参考文献.............................................. I 附录：................................................ I
第一章绪论 1.1通信的发展史简介 随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪和世界的新的强大推动力。信息是一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，而欣喜的传播与交流，是依靠各种通信方式与技术来实现的。学习和掌握现代通信原理与技术是信息社会每一位成员，尤其是未来通信工作者的迫切需求。 通信就是从一地向另一地传递消息。通信的目的是传递消息中所包含的信息。人们可以用语言、文字、数据、图片或活动图像等不同形式的消息来表达信息。信息是消息的内涵，即消息中所包含的人们原来不知而待知的内容于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。实现通信的方式很多，如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台、金鼓和译码传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等，这些都是消息传递方式和信息交流的手段。随着社会的进步和科学技术的发展，目前使用最广泛的通信方式是电通信。由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，自然科学领域凡是涉及“通信”这一术语时，一般均值“电通信”。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1-1所示。
课 程 设 计 课程设计名称： 通信综合课程设计 专业班级： 电科0902 学生姓名： 张晓彬 学 号： 200948360223 指导教师： 王珂 课程设计时间： 2012.12.24至 2012.12.30
电子信息科学与技术专业课程设计任务书 学生姓名张晓彬专业班级电科0902 班 学号200948360223 题目抑制载波的双边带调制的仿真分析设计 课题性质 A 课题来源 D 指导教师王珂同组姓名张晓彬、陈凯亮、李飞、高亚飞、胡佳楠、孙浩铭、赵自振、马高超 主要内容 综合运用信号与系统、数字信号处理、通信原理等课程中学习的知识，利用Matlab软件编程，完成抑制载波的双边带调制的仿真分析设计。 任务要求 1．利用Matlab软件编程实现抑制载波的双边带调制的设计； 2．要求模拟基带信号是频率为2Hz、幅度为0.5V的余弦信号，载波频率为16Hz； 3．分别画出模拟基带信号、模拟基带信号的功率谱密度、抑制载波的双边带调制的调制信号，并进行分析； 4．认真撰写课程设计报告（论文），内容、结构要完整； 5．在规定的时间内上交课程设计报告（论文），字数不少于学校的要求。 参考文献1.樊昌信，曹丽娜. 通信原理（第六版），国防教育出版社. 2.Sanjit K.Mitra. 数字信号处理——基于计算机的方法（第三版），清华大 学出版社. 3.邱关源，罗先觉. 电路（第五版），高等教育出版社. 4.童诗白，华成英. 模拟电子技术基础（第四版），高等教育出版社. 5.阎石. 数字电子技术基础（第四版），高等教育出版社. 6.吴大正. 信号与线性系统分析（第四版），高等教育出版社. 审查意见 指导教师签字：王珂
摘要 电力线载波通信是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。这次的课程设计通过电力线在波芯片设计一个电力线载波通信系统。 电力线载波通信具有广阔的应用前景但由于电力线的噪声和干扰对信道的污染很大，严重影响了低压电线载波通信的质量。本文就电力线载波通信的优点缺点及发展现状进行了讨论，并分析了电力信道的噪声分类，特性及对我们信号的影响。以及我们对噪声的滤波耦合等。并且详细的介绍了电力线载波通信的具体实现形式方法和步骤最终形成一个系统达到我们的要求。 课程设计选用青岛东软的SSC1641的电力线载波芯片该芯片具有调制解条，a/d，d/a通信的功能，该芯片直接对信号数字信号处理，极大地提高了通信的可靠性。文中包括了他的外围电路，信号放大，耦合，滤波等最终实现功能。 实现了接收电力线的含有噪声的信号，然后对这个信号滤波模数转换等处理后通过串行通信的方式发送到过单片机，单片机经过数据处理后通过LCD1602显示出来，并且也通过串行通信发送到PC机显示出来。PC机或开关电路输入信号经过SSC1641处理后通过电力线发送。这样一个系统阶完成了接收与发送信号，形成了一个通信系统。 关键字：电力线载波通信系统SSC1641 调制解调 1、绪论 1.1设计任务及要求 电力线载波通信系统设计基本要求：下图一个电力线载波通信模块的结构组成，请看懂，并查阅资料了解电力线载波通信的原理和电力线载波芯片的技术资料。根据系统结构，完成载波芯片外的其他器件选型、配套硬件电路设计（包括原理图、PCB图）、软件设计和仿真调试。系统至少具备以下特性： 1）开关量输入和输出各5路； 2）系统24V供电； 3）具有通信状态指示功能； 4）有232、485或USB有线通信接口； 5）断电继续工作能力； 6）其他自己发挥的功能。
通信原理课程设计 题目：脉冲编码调制（PCM）系统设计与仿真 院（系）：电气与信息工程学院 班级：电信04-6班 姓名：朱明录 学号： 0402020608 指导教师：赵金宪 教师职称：教授
摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM ）是现 代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView 具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView 具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。 本文主要阐述了如何利用SystemView 实现脉冲编码调制（PCM ）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM 编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM 即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM 的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 图1 PCM 原理框图 下面将介绍PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a) 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电
抄表系统及其方法 本发明公开了一种抄表系统包括电力线宽带载波通信单元、无线通信单元、时钟单元、控制单元以及存储单元；所述电力线宽带载波通信单元用于收发通过电力线载波方式传送的抄表信号；所述无线通信单元用于收发通过无线通信方式传送的抄表信号；控制单元用于信道状况的侦测，根据侦测结果控制抄表系统在电力线宽带载波通信以及无线通信之间的信道自动切换，切换信道后进行自动组网，并将从电力线宽带载波通信单元以及无线通信单元接收到的抄表信号进行格式转换生成电表数据。本抄表系统利用宽带载波通信可靠性高、数据传输率高、数据容量大、双向传输等特点，将无线通信方式以及电力线通信方式相互结合，使抄表布线等现场施工工作变得简便灵活。 电力线载波Power Line Carrier - PLC通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指 35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式 PLC = Power Line Carrier,电力线载波 电力线载波(PLC)是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。 近年来电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。 但是电力线载波通讯因为有以下缺点，导致PLC主要应用－－“电力上网”未能大规模应用： 1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送； 2、三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输； 3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用； 4、电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和 60HZ，则周期为20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，
通信原理课程设计 --基于FPGA的时分多路数字基带传输系统的设计与开发 指导老师：戴慧洁武卫华 班级：通信111班 组长：徐震震 组员：胡彬、韦景山、谢留香、 徐勇、周晶晶、张秋红 日期：
一、课程设计目的 通信系统课程设计是一门综合设计性实践课程。使大家在综合已学现代通信系统理论知识的基础上，借助可编程逻辑器件及EDA技术的灵活性和可编程性，充分发挥自主创新意识，在规定时间内完成符合实际需求的通信系统电路设计与调试任务。 它不仅能够提高大家对所学理论知识的理解能力，更重要的是能够提高和挖掘大家对所学知识的实际运用能力，为将来进入社会从事相关工作奠定较好的“能力”基础。 二、课程设计内容 时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发 三、课程设计要求任务 1、64Kb/S的A律PCM数字话音编译码器的开发设计 2、PCM 30/32一次群时分复接与分接器的开发设计 3、数字基带编码HDB3编译码器的开发设计 4、同步（帧、位、载波同步（可选））电路的开发设计
四、小组分工 小组成员负责项目 徐震震同步（帧同步、位同步） 谢留香PCM 30/32一次群时分复接 韦景山64Kb/S的A律PCM数字话音编码 胡彬PCM 30/32一次群时分分接 徐勇64Kb/S的A律PCM数字话音译码 周晶晶数字基带编码HDB3译码 张秋红数字基带编码HDB3编码 五、时分多路数字电话基带传输系统框图
PCM编码设计 一、设计要求 1、PCM编码器输入信号为: 一个13位逻辑矢量的均匀量化值:D0,D1…D12 其中:D0为极性位,取值范围在-4096～+4096之间； 一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号； 一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号； 2、PCM编码器输出信号为: 一个8位逻辑矢量的13折线非均匀量化值:C0,C1…C7 其中:C0为极性位.C0=1为正,C0=0为负； 一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号； 一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号； 二、PCM编码分析 脉冲编码调制(PCM)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8个位，总共64kbps。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，本设计采用了A律方式。 在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示
通信领域中电力线载波通信的应用及其原理 Power Line Carrier 电力线载波Power Line Carrier - PLC通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。 近年来高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及所涉及的一些技术问题的讨论，阐明电力线载波通信的发展历程特点及技术关键。 电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的，它同电力系统的安全稳定控制系统，调度自动化系统，被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全稳定经济运行的重要手段，是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网[1]。长期以来，电力线载波通信网一直是电力通信网的基础网络。目前，在长达670000km的35kV以上电压等级的输电线路上，多数已开通电力线载波通道[1]。形成了庞大的电力线载波通信网，该网络主要用于地市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信远动及综合自动化通道使用。 近年来，随着光纤通信的发展，电力线载波通信已从主导的电力通信方式改变为辅助通信方式，但是由于我国电力通信发展水平的不平衡，由于电力通信规程要求主要变电站必须具有两条
长沙理工大学 《通信原理》课程设计报告 学院 业通信工程班级号 学生姓名 课程成绩2016年1月1日
课程设计成绩评定 指导教师对学生在课程设计中的评价 指导教师对课程设计的评定意见
课程设计任务书 计算机与通信工程学院通信工程专业
基于MATLAB/simulink的汉明码编码技术 仿真与性能分析 学生姓名：孙琦指导老师：胡双红 摘要本课程设计主要是仿真通信系统中基带传输信道纠错编码技术中的汉明码编码技术。利用MATLAB中SIMULINK通信系统仿真模型库进行汉明码的仿真，并调用通信系统功能函数进行编程，绘制时域波形，频谱及误码率。产生一段随机的二进制非归零码的基带信号，对其进行汉明码编码后再送入二进制对称信道传输，在接收端对其进行汉明解码以恢复原信号，观察还原是否成功，改变二进制对称信道的差错率，计算传输前后的误码率，绘制信道差错率-误码率曲线，并与理论曲线比较进行说明。在此基础上，对汉明码的性能进行分析，得出本次课程设计的成果。 关键词通信原理；汉明码；SIMULINK 1引言 MATLAB：MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，其中，MATLAB通信工具箱是一套用于在通信领域进行理论研究、系统开发、分析设计和仿真的专业化工具软件包。主要包括MATLAB和Simulink 两大部分。 MATLAB通信系统功能函数库由七十多个函数组成，每个函数有多种选择参数、函数功能覆盖了现代通信系统的各个方面。这些函数包括：信号源产生函数、信源编码／解码函数、纠错控制编码／解码函数、调制／解调函数（基带和通带）、滤波器函数、传输信道模型函数（基带和通带）、TDMA、FDMA、CDMA函数、同步函数、工具函数等。以纠错控制编解码函数为例：函数库提供了线性分组码、汉明码、循环码、BCH码、里德一索洛蒙码（REED—SOLOMON）、卷积码等6种纠错控制编码，每种编码又有编码、解码、矢量输入输出、序列输入输出等四种形式的函数表达。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB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
西南科技大学通信原理设计报告 课程名称：通信原理课程设计 设计名称：奇偶校验编码仿真 姓名：王雷 学号: 班级：通信1004 指导教师：秦明伟 起止日期：2013年7月5日星期五 西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书 学生班级：通信1004 学生姓名：王雷学号：20105615 设计名称：奇偶校验编码仿真 起止日期：2013年7月5日星期五指导教师：秦明伟 方向设计学生日志
奇偶校验编码仿真 一、摘要（150-250字） 奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。采用何种校验是事先规定好的。通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中“1”的个数为奇数或偶数。若用奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验“1”的个数是否为奇数，从而确定传输代码的正确性。 二、设计目的和意义 认识matlab软件，学习掌握matlab的基本操作方法，熟悉M文件和simulink的具体实现方法，了解数据奇偶校验的原理和在matlab中的基本仿真，通过对简单的通信实验设计，提高了动手能力和对matlab操作，巩固了课程知识。 三、设计原理 在数据传输前附加一位奇校验位，用来表示传输的数据中"1"的个数是奇数还是偶数，为奇数时，校验位置为"0"，否则置为"1"，用以保持数据的奇偶性不变。例如，需要传输"11001110"，数据中含5个"1"，所以其奇校验位为"0"，同时把"110011100"传输给接收方，接收方收到数据后再一次计算奇偶性，"110011100"中仍然含有5个"1"，所以接收方计算出的奇校验位还是"0"，与发送方一致，表示在此次传输过程中未发生错误。奇偶校验就是接收方用来验证发送方在传输过程中所传数据是否由于某些原因造成破坏。 奇偶校验原理是基于异或的逻辑功能。奇偶校验的编码方法是在原信号码组后面添加以为监督码元，奇偶校验分为奇校验和偶校验，奇校验是原信息码元加上监督码元后，使整个组成的数码组中，1的个数为奇数个。偶校验的工作原理则正好与奇校验相反。 对于n位二进码a1a2a3a4……a n奇校验有如下表示： a1⊕a2⊕a3⊕a4……⊕a n⊕C=1 偶校验的表达式为： a1⊕a2⊕a3⊕a4……⊕a n⊕C =1 其中，C为监督码元，在本设计中n为8，可以推出C的表达式为： C =a1⊕a2⊕a3⊕a4……⊕a8 在发送端让其监督码和信息码一起发送，在信息接收端，计算校验因子的表达式为： 、 S=a1⊕a2⊕a3⊕a4……⊕a n⊕C
PL2102--功能特征 PL2000A/B 是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器，是PL2000 的升级产品。它仅由单一的 +5V 电源供电，以及一个外部的接口电路与电力线耦合。PL2000A/B 除具备原有系统基本的通讯控制功能外，还内置了四种常用的功能电路：32 Bytes SRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，它们通过标准的 I2C接口与外部的微处理器相联。PL2000B内建高灵敏度放大器及四象限模拟乘法器，进一步提高了集成度（无需外部模拟混频器）。 PL2000A/B 是特别针对中国电力网恶劣的信道环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片，低信噪比数据传输性能比 PL2000 有了大幅度的提高，同时将数据传输速率提升一倍。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，以及大规模数字 /模拟混合 0.5um CMOS 工艺制作，所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现。
■0.35um CMOS 数摸混合集成电路 ■直序扩频半双工异步调制解调器 ■二相相移键控，120KHz载频，带宽15KHz，传输速率500 bps ■接收灵敏度：100μVRMS ■15位伪码长度,可编程同步捕获门限 ■I2C串行通信接口 ■32Bytes SRAM (电池维护) ■可编程实时钟(秒/分/时/日/月/星期/年) (电池维护),支持数字频率校正 ■上电复位/电压监测电路及看门狗定时器 ■单+5V供电，I/O 口带 2500V ESD 保护 ■工业级温度标准: -40oC ~ +85oC ■SOP20 / SOP24 / SOP28 封装 典型应用图： 基于PL2101的单片机低压电力线载波通信接口扩展 发布:2011-09-05 | 作者: | 来源: menglongfei | 查看:328次 | 用户关注： 本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差，且多为国外产品，性价比低，因此，单片机系统较少采用低压电力线载波通信。随着通信技术的发展，新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点，使得单片机系统采用低压电
通信原理课程设计 院（系）：通信工程系 班级：通信10-1班 姓名： 学号： 1 课程设计要求
产生两路模拟语音信号，经过pcm编码、时分复用、DPSK调制经过同一个信道单向传输到对应的接收端。常用的三个模块;simulink、通信模块、信号处理模块。 2 数字通信系统的组成原理说明 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。又因数字通信系统拥有如下特点：⑴抗干扰能力强，无噪声积累。⑵保密性能好。⑶便于组成现代化数字通信网，便于实现多媒体通信。得到了广泛的应用。 实现数字通信，首先必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模数转换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，可以以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值，也可以不等间隔抽取。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。在传输数字信号时候，为了提高传输质量，提高传输的可靠性，通常要进行调制，调制的方式有多种，例如二进制相移键控2PSK，二进制频移键控2FSK，二进制振幅键控2ASK，差分二进制相移键控2DPSK 等等。为了提高传输是新到的利用率，在调制之前，可将多路信号进行复用，包括频分复用，时分复用等等，通常数字通信系统中常用的的是时分复用。在接收端则是一个还原过程，把接收到得信号进行解调制，解复用申城多路数字信号。再把每一路数字信号解码变为模拟信号，即“数模转换”，从而再现原始信号。数字通信系统模型如图所示。 3 PCM基本原理
班级： _________________ 学号：_____________________ 姓名：____________________ 通信原理课程设计报告 一、课程设计目的 1?学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证； 2?学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统 出现的问题； 3.通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。 二、课程设计时间 1周 三、课程设计环境 Systemview5.0 四、课程设计内容 1.Systemview 软件简介： Systemview是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。Systemview以模块化和交互式的界面， 在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。 其仿真系统的特点： (1)能仿真大量的应用系统 (2)快速方便的动态系统设计与仿真 (3)在报告中方便的加入Systemview的结论 (4)提供基于组织结构图方式的设计 (5)多速率系统和并行系统 (6)完备的滤波器和线性系统设计 (7)先进的信号分析和数据块处理 (8)可扩展性 (9)完善的自我诊断功能 2.使用systemview进行通信系统设计。列举 FSK调制解调实验进行详细说明。 具体包括： (1) 设计内容分析与方案选择，画出系统原理框图。 FSK的调制方式有：调频法、开关法。
W 8.6 2F5Kf；町T产牛帧理柿周 二at制数 据 21 、相干解调。 FSK的解调方式有非相干解调(包络检波法和过零点检测法) (2) 画出完整的仿真电路图，并说明电路的工作原理。
` 课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期：
课程设计任务书 学生班级：学生姓名：学号： 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 起止日期：指导教师： 课程设计学生日志
课程设计考勤表 课程设计评语表
2FSK 的调制解调仿真实现 一、 设计目的和意义 1、 熟练地掌握matlab 在数字通信工程方面的应用。 2、 了解信号处理系统的设计方法和步骤。 3、 理解2FSK 调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK 的调制解调，画出各个阶段的波形。 4、 学习信号调制与解调的相关知识。 5、 通过编程、调试掌握matlab 软件的一些应用，掌握2FSK 调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣； 二、 设计原理 1．2FSK 介绍： 数字频率调制又称频移键控（FSK ），二进制频移键控记作2FSK 。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即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f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为： { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成： ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ z
塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计 2016届课程设计 《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分 析》 课程设计说明书 学生姓名 学号 所属学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信16-1 指导教师蒋霎
塔里木大学教务处制 摘要 本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。本文首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型，并通过比较最终选择双极性不归零码。然后介绍了MATLAB仿真软件。之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。 关键字：数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真；
目录 1.前言 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 数字基带信号 (1) 2.2.1基本的基带信号波形 (1) 2.2.2基带传输的常用码型 (2) 2.3实验原理 (5) 2.3.1数字通信系统模型 (5) 2.3.2数字基带传输系统模型 (5) 3.1MATLAB软件简介 (6) 3.1．1软件介绍 (6) 3.1.2 Matlab语言的特点 (7) 4.1实验内容 (7) 4.1.1理想低通特性 (8) 4.1.2余弦滚降特性 (8) 4.1.3 Matlab设计流程图 (9) 4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9) 致谢 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)
目录 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1第1章设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3第2章 QuartusⅡ软件介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第3章汉明码的构造原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.1 （7，4）汉明码的构造原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.2 监督矩阵H与生成矩阵G．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.3 校正子（伴随式S）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8第4章（7，4）汉明码编码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.1 （7，4）汉明码的编码原理及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.2 （7，4）汉明码编码程序的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.3 （7，4）汉明码编码程序的编译及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第5章（7，4）汉明码译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.1 （7，4）汉明码的译码方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.2 （7，4）汉明码译码程序的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 5.3 （7，4）汉明码译码程序的编译及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第6章（7，4）汉明码编译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 6.1 （7，4）汉明码编译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18体会与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
课程名称： 通信原理设计 班级：电1005-2班 学号：20102484 姓名：张涛
一、实验目的 在本实验中使用的软件工具是MATLAB。设计本实验的目的是希望在以下几方面有所收获： 1.会MATLAB软件的最基本运用。 MATLAB是一种很实用的数学软件，它易学易用。MATLAB对于许多的通信仿真类问题来说是比较合适的。 2.了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样通过仿真的方法去 研究通信问题。 3.加深对信号与系统和通信原理及其相关课程内容的理解。 二、实验特点 与硬件实验相比，软件实验具如下一些特点： 1.软件实验具有广泛的实用性和极好的灵活性。在硬件实验中改变系统参数也许意味着要重做硬件，而在软件实验中这只是该一两个数据，或者只是在屏幕上按几下鼠标。 2.软件实验更有助于我们较为全面地研究通信系统。有许多问题，通过硬件试验来研究可能非常困难，但在软件实验中却易于解决。 3.硬件实验的精确度取决于元器件及工艺水平，软件实现的精确度取决于CPU的运算速度或者说是程序的运算量。 4.软件实验开发周期短，成本低。 三、上机实验要求 1掌握matlab的基本操作及了解基本的仿真方法，分析运行范例程序。 2按以下要求编制仿真程序并调试运行
（1）基本信号的仿真 （2）模拟调制与解调的仿真 （3）数字基带传输码型的仿真 （4）数字基带系统的仿真 （5）数字调制与解调的仿真 （6）脉冲编码调制仿真 四、实验内容 1、编程实现基本信号的仿真 （1）产生并绘出以下信号: a单位脉冲序列 b单位阶跃序列 c正弦信号及其频谱 d周期锯齿波sawtooth() e周期方波square() f实指数序列y(n)=2n g sin2πf1t*cos2πf2t f1=50Hz f2=2000Hz （2）产生一条-2到2之间的Sa(200t)曲线。 （3）产生下面信号，并绘出频谱 t 0 通信原理课程设计 通信原理课程设计 专业 学号 学生姓名 指导教师 完成日期 1 月 5 日 一、课程设计目的 在本课程设计中使用的软件工具是MATLAB。目的是希望在以下几方面有所收获： 1.会MATLAB软件的最基本运用。 MATLAB是一种很实用的数学软件，它易学易用。MATLAB对于许多的通信仿真类问题来说是比较合适的。 2.了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样经过仿真的方 法去研究通信问题。 3.加深对信号与系统和通信原理及其相关课程内容的理解。 二软件实现特点 与硬件实验相比，软件实验具如下一些特点： 1.软件实验具有广泛的实用性和极好的灵活性。在硬件实验中改变系统参数可能意味着要重做硬件，而在软件实验中这只是 该一两个数据，或者只是在屏幕上按几下鼠标。 2.软件实验更有助于我们较为全面地研究通信系统。有许多问题，经过硬件试验来研究可能非常困难，但在软件实验中却易于解决。 3.硬件实验的精确度取决于元器件及工艺水平，软件实现的精确度取决于CPU的运算速度或者说是程序的运算量。 4.软件实验开发周期短，成本低。 三基本要求 1掌握matlab的基本操作及了解基本的仿真方法。 2按以下要求编制仿真程序并调试运行 （1）基本信号的仿真 （2）数字基带传输码型的仿真 （3）调制解调系统设计及仿真 （4）数字基带系统设计及仿真 四课程设计内容 1、编程实现基本信号的仿真 （1）产生并绘出以下信号 单位阶跃序列 k= -30:30; uk=[zeros(1,30),ones(1,31)]; stem(k,uk) 图1 单位阶跃序列图 周期方波square() t=-2*pi/100:pi/1024:2*pi/100; y=square(2*pi*30*t,50); plot(t,y); ylim([-1.5 1.5]) 信息工程学院 2014 / 2015学年第一学期 课程设计报告 课程名称：通信原理课程设计 专业班级：统本电信1201 学生学号： 12610405152126 12410911159017 学生姓名：李菊红 张鹤 指导教师：田亚楠 摘要 8PSK(8 Phase Shift Keying，8移相键控)是八进制相移键控，它是一种相位调制算法。相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。 8PSK中的“PSK”表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其2倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号(symbol)可以编码3个比特(bits)。8PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。本次课程设计过程中，利用了MATLAB7.1仿真实现了8PSK信号的调制与解调，并仿真8PSK载波调制信号在高斯白噪声信道下的误码率及误比特率性能，并用MATLAB仿真出了调制信号、载波信号及已调信号的波形图和频谱图。并在高斯白噪声下，讨论了8PSK 误码率及误比特率性能。 关键字：8PSK;载波的调制；解调; 一．设计内容及要求（PSK信号的仿真） 仿真8-PSK载波调制信号在AWGN信道下的误码率和误比特率性能，并与理论值相比较。假设符号周期为1s，载波频率为10Hz，每个符号周期内采样100个点。 二．相关理论知识的论述分析 2. 1.1、8PSK的概念 相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。"8PSK"中的"PSK 表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其2倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号(symbol)可以编码3个比特(bits)。8PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。 2. 1.2、 8PSK的特点 (1)传输效率高。码元速率相同时，信息速率比二进制高。 (2)抗衰落能力差。8PSK信号只宜在恒参信道(如有线信道)中使用。 (3)在接收机输入平均信噪比相等的情况下，8PSK系统的误码率比2PSK系统要高。 2.2.1 PSK的调制 对于一个通信系统来说，相移键控(QPSK)是一个数字频率调制技术，用于发送数据通过同轴电缆网络。在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，理论上都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。但是由于实际信道传输数字信号时，不可避免地会产生误码。因此我们需要借助于MATLAB这个工具模拟出这种在信号传送过程中加入噪声信号，并进行通信调制模拟出MATLAB图形，调制8PSK，从而获得较好的效果。 通信原理课程设计 设计题目：卷积码编码 专业：电子信息工程 班级：09级电子2班 学生姓名：代洪浩郭俊 提交日期： 摘要 卷积码是P.Elias于1955年发明的一种非分组码。分组码在编码的时候，先将输入信息码元序列分成长度为k的段，然后按照编码规则给每段附加上r位监督码元，构成长度为n的码组。各个码组间没有约束关系，及监督码元只监督本码组的码元有无错码。因此在解码时各个接收码组也是分别独立地进行解码的。卷积码则不同。卷积码在编码是虽然也是把k个比特的信息段编成n个比特的码组，但是监督码元不仅和当前的k比特信息段有关，而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。所以一个码组中的监督码元监督着N个信息段。通常将N称为码组的约束度。一般来说，对于卷积码，k和n的值是比较小的整数。通常将卷积码记做（n,k,m）,其码率为k/n。 卷积码的编码 1.1卷积码编码原理框图 图1-1所示为卷积码编码器的一般原理方框图。编码器有3种主要元件构成，即移存器、模2加法器和旋转开关。移存器共有Nk级，模2加法器共有n个。每个模2加法器的输入端数目不等，它连接到某些移存器的输出端；模2加法器的输出端接到旋转开关上。在每个时隙中，一次有k个比特从左端进入移存器，并且移存器各级暂存的内容向右移k位。在此时隙中，旋转开关旋转一周，输出n个比特（n>k）。 Nk级 k个比特移存器 2 每输入k 比特 旋转一周 图1-1 卷积码编码器原理方框图 下面我们用两种方法来实现如下题目： 设（2，1，2）卷积码的输入、输出关系为112c b b =+，223c b b =+，若输入序列为[1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1]，试编写输出卷积码。 根据题意，我们可得卷积码（2,1,2）的框图如下： 图1-2 （2,1,2）卷积码编码器方框图 左边是信息的输入，每个时隙中，只有1个比特的输入信息进入移存器，并且移存器各级暂存的内容向右移1位，开关旋转一周输出2个比特。所以，它的码率等于1/2。每当输入1比特时，该编码器输出3比特C1C2，输入和输出的关系如下： C1=b1⊕b2 C2=b2⊕b3 上式中，b1是当前输入信息位，b2和b3是移存器存储的前两个信息位。 对于（2,1,2）卷积码，有4个状态：00 01 10 11 ，分别用a, b, c, d 来表示，则我们可得移存器状态和输入输出码元的关系，如表1-1通信原理课程设计
《通信原理课程设计》
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