模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真分析解析

第6章模拟信号数字化通信系统的建模仿真一、抽样定理实验用System view 建立一个低通抽样定理仿真电路,通过观察各个模块输出波形变化,理解低通抽样定理原理.。

电路构成如图所示：实验结果1.模拟信号2.抽样信号3.低通滤波器输出信号4.模拟信号功率谱5.抽样信号功率谱六.实验结果说明当抽样频率=100HZ(最小抽样速率)时,低通滤波器输出信号如图所示:由图可以看出,输出信号与模拟信号一致,没有发生畸形变.当抽样速率<100HZ时(例如f=80HZ),低通滤波器输出信号如图所示:由图可以看出,输出信号与模拟信号不一致,发生畸变.当抽样速率>100HZ时(例如F=200HZ),低通滤波器输出信号波形如图所示:由图可以看出,输出信号与模拟信号不一致,发生畸变.观察模拟信号与抽样信号的功率谱密度.由图可以看出,模拟信号功率谱密度在F=50HZ 处有一个冲击响应,而抽样信号的功率谱密度是模拟信号的功率谱密度在N倍抽样频率上的频谱搬移(N=0,1,2….),并且包络为sa(x)的函数.二、低通与带通抽样定理仿真与验证用System view 建立一个低通与带通抽样定理仿真电路,通过观察各个模块输出波形变化,理解低通与带通抽样定理原理.。

电路构成如图所示：其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样；通过带通滤波产生带通型信号，再进行带通滤波产生带通抽样，最后分别滤波重建原始信号。

仿真分析时，设低通滤波器的上限频率为10Hz，带通滤波器下限频率为100Hz、上限频率为120Hz，低通抽样频率选为30Hz；带通型信号上限频率fH = 6×20=120Hz（B=20Hz，n=6），带通抽样频率至少应取40Hz，现取60 Hz的带通抽样频率。

下图为四个“Real Time”图符块显示框中的波形：由以上个图及理论知识可知，低通信号波形和重建的低通信号波形是一样的，带通信号和重建带通信号的波形也是一样的低通信号抽样前信号的功率谱：低通信号抽样后信号的功率谱：低通信号重建信号的功率谱：由上图可知，低通抽样信号的功率谱包括了低通信号的功率，而且带宽很宽。

院系班级姓名学号实验名称模拟通信、数字基带通信系统的建模仿真实验日期一、实验目的及原理1、学会使用System View、Simulink软件，了解各部分功能模块的操作和使用方法。

2、通过实验进一步观察了解各种数字基带信号的功率频谱密度和带宽，并对他们进行比较说明。

3、根据通信理论，以解调输出信噪比衡量的同步相干解调性能总是优于包络检波性能。

在输入高信噪比条件下，包络检波接近同步相干解调的性能，而随着输入信噪比逐渐降低，包络检波性能也逐渐变坏，当输入信噪比下降到某一值时，包络检波输出信噪比将急剧下降，这种现象称为包络检波的门限效应。

二、实验内容1、调幅的包络检波与相干解调性能仿真比较以中波调幅广播传输系统仿真模型为传输模型，在不同输入信噪比条件下仿真测量包络检波解调和同步相干解调对调幅波的解调输出信噪比，观察包络检波解调的门限效应。

（1）解调输出信噪比近似量子系统“SNR Detection”的内部结构1、输入噪声信号为0.5Hz时的实验结果2、输入噪声信号为1Hz时的实验结果结果：在输入高信噪比的情况下，相干解调方法下的输出解调信噪比大致比包络检波好。

2、数字基带传输基本码型分析及结果用System View构造一个数字基带信号产生电路，使其能够产生三种码型信号：单极性不归零码，单极性归零码（占空比为50%）和双极性归零码（占空比为50%）。

一、实验原理图（1）单极性不归零码波形（2）单极性归零码波形（占空比50%）（3）、双极性归零码波形（占空比50%）（4）、单极性归零码的功率谱（5）、单极性归零码的功率谱（占空比为50%）三、实验小结1、单极性不归零码的带宽为50Hz，零点频率一次为50 Hz、100 Hz、150 Hz、200 Hz……2、单极性归零码和双极性归零码的带宽为100HZ，零点频率依次100HZ,200HZ,300HZ……3、单极性归零码中有同步信号，即f=50 Hz处有冲激响应。

数字通信系统的设计与仿真摘要：本次设计的是一种数字通信系统，该通信系统主要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP信道、2FSK的调制和非相干解调技术。

利用system view对系统进行仿真，并分析眼图和误码率。

关键字：system view,仿真，数字通信1 数字通信系统基本原理1.1 数字通信系统的模型图1 数字通信系统的模型1.2 信息源它的作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模拟信源和数字信源。

本文的输入信号采用模拟信源，通过A/D转换把输入的模拟信号转换为数字信号，模拟信号转化为数字信号包括三个步骤：抽样、量化和编码。

模拟信号首先被抽样。

通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。

模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。

第二步是量化。

量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。

故量化信号已是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。

第三步是编码。

第一步抽样的定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率<H f 且带宽受到限制时，则以间隔时间为1/2H T f ≤的周期性冲击脉冲对它抽样时，()m t 将被这些抽样值所安全确定。

由于抽样时间间隔相等。

），低通滤波107中的最低频率是10Hz ，108的增益为300Hz 。

即奈奎斯特的定理。

第二步：量化。

模拟信号的抽样值为m(KT)，其中T 是抽样周期，k 是整数。

量化原理公式：,()q i m kT q =≤i-1i 当m m(kT)<m （1.1-2）在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值的不同而变化的。

信号抽样值小时，量化间隔 v 也小；信号抽样值大时，量化间隔 v 也大。

非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前，先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。

其压缩是用一个非线性电路将输入电压x 变换成输出电压y ：()x y f = （1.1-3）第三步：通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的过程，称为脉冲编码调制。

淮海工学院课程设计报告书课程名称：通信综合课程设计题目：数字通信系统的性能分析与仿真系（院）:电子工程系学期：2011-12-01专业班级：姓名：学号：1课程设计的目的本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。

综合课程设计是通信工程专业的学生在学完所有专业课后进行的综合性课程设计。

其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。

课程设计的任务是（1 ）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。

（2）训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。

2教学要求课程设计要求的主要步骤有：1、明确所选课题的设计目的和任务，对设计课题进行具体分析，充分了解系统的性能，指标，内容等。

2、进行方案选择。

根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。

从多个方案中选择出设计合理，可靠，满足要求的一个方案。

并且对方案要不断的进行可行性和优缺点的分析，最后设计一个完整框图。

3、原理设计。

4、调试阶段。

5、说明书编制。

3设计内容本次综合课程设计内容为数字通信系统的性能分析与仿真。

应该包括以下设计内容：1、使用一种分组码进行信道纠错编码。

2、使用格雷码对数据进行映射。

3、使用MQAM进行调制，M可选择8、16、32、64、128。

4、选择合适的升余弦函数，使用升余弦对基带信号进行滤波。

5、在解调端，进行滤波，MQAM的解调，格雷码的逆映射，纠错解码。

&改变信噪比，分析系统性能。

4设计内容介绍MQAM是一种基本的相位----幅度联合调制方式。

研究这种基本的数字调制信号的性能可以帮助学生理解数字通信的基本特点。

信道纠错编码是分组码，M必须选择数字8、16、32、64、128以分析各种M下的QAM系统性能。

数字通信系统的性能分析与仿真Abstract:文旨在研究并评估数字通信系统的性能。

为此，我们先通过系统定义、信号处理、信道测量和信道建模，以及数字信号处理原理，概述数字通信系统的性能分析与仿真概念。

然后，基于以上概念，利用MATLAB仿真，介绍了数字信号处理的常见应用，以及提出了一种新的信道估计算法。

最后，以实际通信系统为例，评估了数字信号处理的性能，并对未来热点技术进行了预测。

Introduction:字通信系统是一种能够在远距离传输信息的技术。

它能够实现高速、高效和质量良好的数据传输。

而要评估数字通信系统的性能，就需要用到数字通信系统的性能分析与仿真技术。

此外，在数字信号处理技术中，MATLAB仿真也是在数字信号控制系统设计中不可或缺的技术之一。

System Definition and Signal Processing:字通信系统的性能分析与仿真技术，首先，需要确定系统定义，即通过确定系统环境来提取系统信息，并将其转换为信号过程形式。

其次，需要进行信号处理，通过对转换后的信号进行各种处理，使其满足特定的通信要求。

这里，数字信号处理的处理方法可以分为时域和频域两类。

Channel Measurement and Modeling:着，需要根据系统定义以及信号处理，进行信道测量和建模，即通过测量信道的性能，以及建立相应的参数模型，以及确定模型参数范围，来获得信道性能状况。

此外，信道估计技术也是提高数字通信系统性能所必需的技术之一，在信道测量和建模过程中，可利用一系列信道估计算法，以便更加准确地估计信道状况。

Digital Signal Processing Principles:数字信号处理过程中，可以采用不同的技术，以提高数字通信系统性能。

根据不同的任务要求，可以采用不同的技术，以满足和改善数字信号处理的性能要求。

在数字信号处理的原理方面，主要涉及信号滤波、信号编码、数字信号处理技术(DSP)以及模拟数字转换技术。

数字通信系统的性能分析与仿真
近年来，数字通信系统由于其良好的信息传输特性及其可靠的数字信号传输能力而被广泛应用于诸如视频、语音、图像、信息等数据的传输，变得越来越重要。

此外，在有形系统对于抗干扰能力的要求越来越高的今天，通过对数字通信系统的性能进行分析与仿真，使其能够获得良好的信号传输性能。

首先，要对数字通信系统的信号传输性能进行分析，需要考虑到在系统中传输过程中可能存在的信道衰落、噪声等外来因素，以及可能造成信号伪影的相关因素，对这些因素进行分析并按照信号传输性能的要求控制它们的数量，可以有效的提高信号传输的质量。

其次，建立仿真系统，通过不断地进行系统仿真，将会有效的评估系统的信号传输性能，并且可以及时发现系统可能存在的问题，从而有效改进系统的性能。

此外，对于数字通信系统的性能分析与仿真，也可以通过采用信号误码率而观察系统抗干扰能力的方式，来评估系统在良好和不良信道环境下的数字信号传输能力，综合这些参数可以有效的了解数字通信系统的抗干扰性能。

最后，为了充分发挥数字通信系统的信号传输性能，还需要对系统的传输带宽进行调整，这样在系统的各个层级中，每层的带宽分配就会及时得到改善，从而使数字信号能够得到最大化的传输能力。

综上所述，对数字通信系统的性能分析与仿真非常重要，通过分析外界因素，建立仿真系统，采用误码率等方式对数字通信系统进行
性能分析，以及对系统中各个层级的带宽分配进行调整，将会有效的提高系统的信号传输性能，而实现可靠的数字信号传输。

为了有效利用数字通信系统的传输能力，以及获得更好的信号传输性能，数字通信系统的性能分析与仿真是非常必要的一步。

数字通信系统的设计与仿真摘要：数字通信系统是数字传输的过程，模拟信号到达接收端必须先将模拟信号转换成数字信号，数字信号在信道中传输会有损耗，因此合理的采用信道的编/译码和调制、解调是十分重要的，本实验采用systemview 进行仿真.关键字：眼图、误码率、调制、解调.1数字通信系统模型与原理1.1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.图1数字通信系统模型1.1.1 信源编码与译码信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设计减少码元数目和降低码元速率.二是完成模/数（A/D）转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输.信源译码是信源编码的逆过程．1.1.2 信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错.为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分，组成所谓“抗干扰编码”.接收端的信道译码器按相应的规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性.1.1.3 加密与解密在需要实现保密通信的场合，为了保证所穿信息的安全，认为地将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息.1.1.4 数字调制与解调数字调制就是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带通信号.基带的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控、相对相移键控（DPSK）.在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器或匹配滤波器来实现.1.1.5 同步同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致，是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件.按照同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群同步和网同步.数字通信的主要特点(1) 抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累(2) 数字信号通过差错控制编码，可提高通信的可靠性.(3) 由于数字通信传输一般采用二进制码，所以可使用计算机对数字信号进行处理，实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统，实现以计算机为中心的通信网.(4) 在数字通信中，各种消息(模拟的和离散的)都可变成统一的数字信号进行传输.在系统对数字信号传输情况的监视信号、控制信号及业务信号都可采用数字信号.数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN 对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离，实现各种综合业务.(5) 数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强.数字通信的缺点是比模拟信号占带宽，然而，由于毫米波和光纤通信的出现，带宽已不成问题．2 系统的设计过程为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配.这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带同信号的过程称为数字调制.在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调.通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统.一般来说，数字调制与模拟调制技术有的方法：把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，2．1 信源编码模拟信号转换成数字信号包括三个步骤:抽样,量化,编码.(1) 抽样：把模拟信号在时间上离散化,变换为模拟抽样信号.(2) 量化:将抽样信号在幅度上离散化,变换成量化信号.(3) 编码:用二进制码元来表示有限的量化电平.抽样定理指出：设一个连续模拟信号m（t）中的最高频率〈f h ,则以间隔时间T〈1/2f h的周期性冲激脉冲对它抽样时，m（t）将被这些抽样值所完全确定.由于抽样时间间隔相等，所以此定理又称均匀抽样定理.例如模拟信号的最高频率为10hz，则采样频率为30hz.2.2 信道格雷码的编/译码数字信号在传输过程中,由于受到干扰的影响,码元波形将变坏,,接收端收到后可能发生错误判决,故采用GRAY编\译码方式来进行差错控制. 格雷码的编码和译码设备都不太复杂，而且检错的能力较强.格雷码除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性.循环性是指任一码组循环一位（即将最右端的一个码元移至左端，或反之）后，仍为该码中的一个码组.2.3 2FSK信号的调制与非相干解调2.3.1 调制原理键控法:在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通,使其在每一个码元T s 期间输出 f1或f0两个载波之一, 图2所示.键控法产生的2FSK信号,是由于电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,故相邻码元之间的相位不一定连续. 2FSK信号可以看成两个ASK的相加,图3所示.图2 键控法产生2FSK 信号的原理图图3 相位连续的2FSK 信号波形2.3.2 2FSK 信号的非相干解调2FSK 的非相干解调：其原理是将2FSK 信号分解为上下两路2ASK 信号分别进行解调，然后进行判决.这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限.判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率w 1,则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”.2FSK 信号的非相干解调方框图如图４所示，其可视为由两路2ASK 解调电路组成.这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASk 信号带宽；中心频率不同，分别为w 1、w 2 起分路作用，用以分开两路2ASK 信号. 振荡器f 1选通开关 反相器 想加器 振荡器f 2 选通开关基带信号 2FSK 信号图4 2FSK信号非相干解调方框图2.4 模拟FIR滤波器的设计通过选择菜单上的”Filter/Analog”按扭,可以设计五种模拟滤波器.它们是:巴特沃斯,巴赛尔,切比契夫,椭圆,线性相位.这些滤波器可以是低通、高通或带通,所选滤波器的一般形状由滤波器的类型决定,需要输入的数据是滤波器的极点数、-3db带通或截止频率、相位纹波系数、增益等参数,按”finish”完成设计.低通滤波器：去掉信号中不必要的高频成分，降低采样频率，避免频率混淆，去掉高频干扰.带通滤波器：高通滤波器同低通滤波器的组合.对滤波器而言，所有频率都应是采样速率的分数，即相对的百分比系数.例如，系统的采样速率为1MHZ，所涉及的FIR低通滤波器的截止频率为50KH Z,则滤波器涉及窗口输入的截止频率为0.05（50KH Z/1MH Z）,如果在滤波器前面连接的是抽样器或采样器的图符，则这些图符的频率也必须是滤波器采样速率的分数. 2.5 眼图分析眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形.观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”.从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度.另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能.眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱.“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清.若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小.与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正.噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正.眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰.(1) 最佳抽样时刻应在“眼睛” 张开最大的时刻.(2) 对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定.斜率越大，对定时误差就越灵敏. 在抽样．(3) 时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变.眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平.(4) 在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决.(5) 对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响.2.6 误码率分析对于二进制双极性信号，假设它在抽样时刻的点平取值为+A或-A（分别对应信码“1或“0”），在-A 和+A之间选择一个适当的电平V d作为判决门限，根据判决准则将会出现以下几种情况：(1) 对“1”码:当X>V d,判为“1”码（正确）;当X<V d,判为“0”码（错误）.(2) 对“0”码:当X<V d,判为“0”码（正确）;当X>V d,判为“1”码（错误）.假设信源发送“1”码的概率为P(1),发送“0”码的概率为P(0)，则二进制基带传输系统的总误码率Pe= P(1) P(0/1)+ P(0) P(1/0) 其中P(0/1)= P(X<V d)，P(1/0) = P(X>V d)3参数的设定(1)模拟信源：正弦函数，频率fs=10hz，幅度A=1V；。

数字通信系统的设计与仿真摘 要：本次设计的是一种数字通信系统，该通信系统主要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP 信道、2FSK 的调制和非相干解调技术。

利用system view 对系统进行仿真，并分析眼图和误码率。

关键字：system view,仿真，数字通信1 数字通信系统基本原理1.1 数字通信系统的模型图1 数字通信系统的模型1.2 信息源它的作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模拟信源和数字信源。

本文的输入信号采用模拟信源，通过A/D 转换把输入的模拟信号转换为数字信号，模拟信号转化为数字信号包括三个步骤：抽样、量化和编码。

模拟信号首先被抽样。

通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。

模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。

第二步是量化。

量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。

故量化信号已是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。

第三步是编码。

第一步抽样的定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率<H f 且带宽受到限制时，则以间隔时间为1/2H T f 的周期性冲击脉冲对它抽样时，()m t 将被这些抽样值所安全确定。

由于抽样时间间隔相等。

），低通滤波107中的最低频率是10Hz ，108的增益为300Hz 。

即奈奎斯特的定理。

第二步：量化。

模拟信号的抽样值为m(KT)，其中T 是抽样周期，k 是整数。

量化原理公式：,()q i m kT q =≤i-1i 当m m(kT)<m （1.1-2）在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值的不同而变化的。

信号抽样值小时，量化间隔 v 也小；信号抽样值大时，量化间隔 v 也大。

非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前，先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。

其压缩是用一个非线性电路将输入电压x 变换成输出电压y ：()x y f= （1.1-3） 第三步：通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的过程，称为脉冲编码调制。

数字通信系统的性能分析与仿真数字通信技术是近年来研究的热点领域之一，需要系统地研究其传输特性以及确定系统的最佳性能。

这就涉及到通信系统性能分析与仿真的技术，其研究的主要内容是：针对特定的数字通信系统，利用特定的分析方法对其性能进行分析，从而得到通信系统的特性。

数字通信系统性能分析主要有两种方法：一种是分析理论方法，主要是利用数学方法，分析系统未知参数的取值，从而计算出系统的特性；另一种是仿真方法，是利用计算机去模拟通信系统的运行，从而获得实际运行结果。

分析理论方法是一种抽象的方法，主要是从理论层面上去分析系统的特性。

首先，需要根据现有的技术条件，确定系统的传输特性，包括传输模式、数据率、带宽等参数；其次，利用仿真软件，构建通信系统模型，计算出布线、信道及信号的传递性能；最后，通过模拟实验，确定系统的极限性能。

仿真方法是一种实验的方法，主要是利用计算机模拟真实环境，来验证和分析通信系统的性能。

仿真实验主要包括以下几个步骤：首先，根据通信系统的实际情况，建立计算机模型，描述这个系统的执行过程；其次，通过模拟实验，确定系统的最佳性能；最后，通过参数调整，使系统的性能达到最优值。

数字通信系统的性能分析与仿真是实现通信系统最优性能的关键步骤，也是现代数字通信技术的重要研究内容。

它不仅可以确定系统的最佳性能和参数，还可以针对不同应用场景选择最佳的传输模式和数据率。

通过分析理论与仿真实验的相结合，可以更好地实现数字通信系统性能的最佳化，有效地提高系统的整体性能。

通信技术是现代社会发展的重要基础，数字通信系统的性能分析与仿真技术的研究为提高数字通信系统的整体性能提供了有效的技术支持。

对于不同的研究领域，以及不同的应用场景，应根据具体情况，结合实际应用，来进行合理的性能分析，以达到最佳的性能。

另外，在研究和开发数字通信系统时，应该重视计算机模拟技术以及分析理论技术，以便进行全面而准确的系统性能分析。

通过计算机仿真，可以更好地揭示系统的性能特性，并有效地提高系统的性能。

数字通信系统的设计与仿真摘 要：本次设计的是一种数字通信系统，该通信系统主要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP 信道、2FSK 的调制和非相干解调技术。

利用system view 对系统进行仿真，并分析眼图和误码率。

关键字：system view,仿真，数字通信1 数字通信系统基本原理1.1 数字通信系统的模型图1 数字通信系统的模型1.2 信息源它的作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模拟信源和数字信源。

本文的输入信号采用模拟信源，通过A/D 转换把输入的模拟信号转换为数字信号，模拟信号转化为数字信号包括三个步骤：抽样、量化和编码。

模拟信号首先被抽样。

通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。

模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。

第二步是量化。

量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。

故量化信号已是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。

第三步是编码。

第一步抽样的定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率<H f 且带宽受到限制时，则以间隔时间为1/2H T f 的周期性冲击脉冲对它抽样时，()m t 将被这些抽样值所安全确定。

由于抽样时间间隔相等。

），低通滤波107中的最低频率是10Hz ，108的增益为300Hz 。

即奈奎斯特的定理。

第二步：量化。

模拟信号的抽样值为m(KT)，其中T 是抽样周期，k 是整数。

量化原理公式：,()q i m kT q =≤i-1i 当m m(kT)<m （1.1-2）在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值的不同而变化的。

信号抽样值小时，量化间隔 v 也小；信号抽样值大时，量化间隔 v 也大。

非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前，先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。

其压缩是用一个非线性电路将输入电压x 变换成输出电压y ：()x y f= （1.1-3） 第三步：通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的过程，称为脉冲编码调制。

1 绪论1.1 概述20世纪50年代后期，随着计算机技术、微电子技术、传感技术，激光技术、卫星通信和移动通信技术、航空航天技术等新技术的发展和应用，尤其近代以计算机为主体的互联网技术的兴起和发展，它们相互结合、相互促进，将人类社会推入到高度信息化时代。

通信的目的是传输含有信息的消息。

消息有多种形式，话音、文字、数据、符号、图像等等都是消息。

原始的数据信号有两种基本形式，一种是模拟的，另一种是数字的。

模拟数据信号是在某一数值范围内可以连续取值的信号。

数字数据信号是只取有限个离散值的数字序列。

由于数字数据更便于存储、处理和传输，而模拟数据经过取样、量化和编码，可以转换成数字数据。

因此，模拟数据的传输只有在特定条件下才被使用，而数字数据的应用越来越多。

信号的调制方式也由模拟方式持续广泛地向数字方式转换。

数字调制有三种基本形式:移幅键控法ASK、移频键控法FSK、移相键控法PSK。

在ASK方式下，用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态。

ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。

在电话线路上，通常只能达到1200bps的速率。

在FSK方式下，用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态。

在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达1200bps的速率。

在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据。

PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术可对传输速率起到加倍的作用。

在FSK调制解调器的使用范围较广，目前已经不完全局限在有线网络通信里。

它已经延伸到无线电通信，生物医学，机械等领域。

FSK调制解调器的设计的模型简单，设计方式也不仅仅建立在电器元件上，利用软件搭建模型也成为目前很常用的方法。

但是在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值，在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。

如果对FSK信号做某种改进，使其相位始终保持连续，就产生了MSK信号，MSK是FSK 的一种特殊情况。

基于Simulink的模拟与数字通信系统建模与仿真高颖;冯浩;张顺;欧世峰;张振义;赵坤【摘要】针对通信系统的基本构成，应用Matlab/Simulink软件对模拟通信系统和数字通信系统建模并分别对其进行振幅调制和解调的仿真。

对模型进行分析并发现，通过Matlab/Simulink的各功能模块可以建立清晰的模拟通信系统和数字通信系统，且仿真结果有效验证了模拟和数字通信系统中关于振幅调制和解调的基本功能。

故若将该仿真模型及仿真过程引入课堂教学，可以加深学生对通信理论课程中关于振幅调制和解调的基本系统构成及原理的理解。

%In accordance with the basic composition of communication system,the Matlab/Simulink software was applied to model the analog communication system and the digital communication system,and carry out simulations of amplitudemodula⁃tion and demodulation separately. The model was analyzed. It is found that the clear amalog and digital communication systems can be established with all the function modules of Matlab/Simulink. Morever the simulation results verified the basic functions of amplitude modulation and demodulation of the amalog and digital communication systems. Especially if the simulation model and process is introduced into classroom teaching,it can deepen students′ understanding on the basic principle and basic sys⁃tem composition for the amplitude modulation and demodulation in the communication course.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】4页(P64-67)【关键词】Matlab/Simulink软件;数字通信系统;振幅调制;解调【作者】高颖;冯浩;张顺;欧世峰;张振义;赵坤【作者单位】烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台 264005;烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台 264005;烟台东方威思顿电气有限公司，山东烟台264000;烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台 264005;烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台 264005;烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】TN95-34;TP391.40 引言随着计算机仿真技术的发展和进步，通信系统的仿真逐渐易于实现，与此同时也为通信系统的设计和研究提供了强有力的指导，尤其在教育领域更有利于突出教学的简明性和趣味性，强有力地激发了学生的创新设计性思维。

通信技术中的仿真与模拟方法在通信技术领域中，仿真和模拟方法是非常重要的工具和技术，用于研究和分析通信系统的性能、设计和优化系统参数以及解决实际通信问题。

本文将探讨通信技术中的仿真和模拟方法，并介绍其在系统设计、信道建模、调制解调和网络规划等方面的应用。

仿真方法是通信系统设计和性能分析中常用的一种方法。

通过仿真可以模拟实际通信环境，并在计算机上运行通信系统的软件模型来评估系统的性能。

仿真可以帮助工程师预测系统在不同条件下的性能表现，优化系统参数，并在系统实施前发现潜在问题。

常见的通信系统仿真软件有MATLAB、NS-3等。

这些软件提供了丰富的工具和模型，可以模拟不同通信标准和协议，包括无线通信、光纤通信、卫星通信等。

通过仿真还可以进行容量规划、网络优化和频谱分配等工作，提高通信系统的性能和效率。

模拟方法是在通信系统设计和分析中的另一种常用技术。

模拟方法通过建立数学模型来模拟整个通信系统或其中的某个部分，以便更好地理解系统的工作原理和性能特点。

通信系统中的模拟方法包括信道建模、调制解调和射频前端设计等。

信道建模是对无线信道特性进行建模的过程，通过模拟信道传输过程中的不确定性和噪声等因素，可以评估系统的传输性能和容量。

调制解调是通信系统中将数字信号转换为模拟信号和从模拟信号中恢复出数字信号的过程。

模拟方法可以帮助设计和优化调制解调器的参数，提高系统的传输效率和错误纠正能力。

射频前端设计是指对无线通信系统中射频前端的模拟电路进行建模和优化的过程，以提高系统的接收灵敏度和传输距离。

仿真和模拟方法在通信技术中的应用十分广泛。

例如，在无线通信系统中，利用仿真方法可以分析不同调制方案的性能差异，评估系统的误码率和传输速率，并进行功率控制和频谱分配等方面的优化。

在光纤通信系统中，通过模拟方法可以评估光纤传输中的损耗和色散等问题，并设计和优化光纤链路的参数，以提高系统的传输质量和容量。

在卫星通信系统中，仿真方法可以模拟卫星之间的链路传输，评估系统的覆盖范围和数据传输速率，并优化卫星轨道和天线设计，以提高系统的通信性能。

唐山学院通信原理课程设计题目模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析系 (部)班级姓名学号指导教师2017 年 6 月 26 日至2017 年7月 8 日共 2 周通信原理课程设计任务书一、设计题目、内容及要求设计题目：模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析内容及要求：1.了解Matlab/Simulink的运行环境及应用领域；2.逐步熟悉模拟信号数字化传输系统的仿真过程，由简到难；3.系统仿真及波形分析(1) 模拟信号抽样过程原理与仿真分析；(2) 模拟信号量化过程原理与仿真分析；(3) PCM编译码系统设计与仿真分析；(4) DPCM编译码系统设计与仿真分析。

(5) 在高斯信道下对PCM系统的性能进行仿真分析。

（可选）二、设计原始资料通信原理；软件Matlab；计算机一台三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）设计说明书1份，不少于2000字，应包含模拟信号数字化传输系统原理、相关系统设计、相关软件Matlab/Simulink介绍、系统仿真及波形分析。

四、进程安排第1-2天课设理论讲解及仿真软件介绍、学生练习使用软件第3-4天相关系统设计第5-6天系统仿真及波形分析第7-8天整理、撰写说明书第9-10天进行测试或答辩五、主要参考资料[1]樊昌信、曹丽娜.通信原理.北京:国防工业出版社，2006[2]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真.北京:电子工业出版社，2011[3]邵玉斌.MATLAB/Simulik通信系统建模与仿真实例分析.北京:清华大学出版社，2008[4]张水英，徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真.北京:人民邮电出版社，2012[5]邵佳，董辰辉. MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲.北京:电子工业出版社，2009指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现(20分) 课设答辩(20分)设计成果(60分)总成绩(100分)提问(答辩) 问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录前言................................................................. 1模拟信号抽样过程原理...............................................1.1抽样原理......................................................1.1.1低通型连续信号的抽样.....................................1.1.2带通信号的抽样定理.......................................1.2量化原理......................................................1.2.1均匀量化.................................................1.2.2非均匀量化...............................................1.2.3 A律压缩律...............................................1.2.4 13折线...................................................1.3脉冲编码调制（PCM）..........................................1.4差分脉冲编码调制（DPCM）....................................2 Matlab/Simulink的简介.............................................3 基于Simulink的模拟信号数字化传输的设计与仿真分析..................3.1抽样过程的设计与仿真分析......................................3.2量化过程的设计与仿真分析......................................3.3 PCM编译码系统设计与仿真分析 .................................3.3.1 PCM编码器设计 ..........................................3.3.2 PCM解码器设计 ..........................................3.3.3有干扰信号的PCM编码与解码...............................3.4 DPCM编译码系统的设计与仿真分析..............................4 总结............................................................... 5参考文献...........................................................前言通信系统中的信息传输已经基本数字化。

第9章 利用System View 对通信系统进行仿真– 207 – 的信号源库窗口中设置相应参数，图符将随设计参数的不同显示相应波形。

（4）设置函数等图符。

将系统用到的图符拖到设计窗口中，并定义相应的参数。

（5）定义接收图符。

拖动接收图符，双击接收图符，设置为相应类型。

（6）连接图符。

将信号源、函数、接收图符按照正确的方式进行连接。

（7）运行系统。

单击工具条中的运行按钮，系统运行，在接收图符中会显示信号波形。

（8）在分析窗口中观察信号。

单击按键进入分析窗口，这时可观察到信号的时域波形。

（9）对信号进行频谱分析。

单击信宿接收器按钮，选择“Spectrum ”分析按钮，选择相应信号，可观察到输入波形的频谱。

（10）结束仿真，保存。

通过选择“File ”菜单中的“Save ”将刚才设计的内容保存下来。

9.3 利用System View 仿真软件对通信系统进行仿真9.3.1 模拟通信系统仿真分析1．仿真分析内容以AM 为例搭建一个模拟通信系统，以正弦信号为输入信号，观察各部分的波形及频谱。

要求：（1）观察调制器输出端的波形及频谱；（2）观察解调器输出端的波形及频谱。

2．分析目标熟悉软件的操作方法，通过观察时域、频域波形，对AM 通信系统的工作原理进行验证。

3．系统构成框图及原理AM 通信系统框图如图9-20所示。

图9-20 AM 通信系统框图在发送端，模拟信号m （t ）与直流信号相加后去调整发送端的载波，得到已调信号S AM （t ）；在接收端已调波与接收端载波模拟相乘，经低通滤波器LPF 后输出。

如果发送端与接收端载波同频同相，且其他参数设计合理，则输出端的信号f d （t ）∝m （t ）。

4．系统仿真分析（1）进入System View 系统视窗，设置时间参数。

运行时间：开始时间Strat Time 为0s ；终止时间Stop Time 为0.4s ；采样参数：采样频率Samples Rate 为5000Hz 。