matlab模拟设计一个通信系统

目录摘要 (1)Abstract (2)1设计任务 (3)1.1系统简述 (3)1.2主要步骤 (3)1.3 系统框图 (3)2系统原理及实现 (5)2.1增量调制 (5)2.2 基带传输AMI码 (6)2.3信道传输码循环码 (7)2.4 ASK调制 (9)2.5衰落信道 (10)3系统仿真 (11)3.1增量调制仿真 (11)3.2 基带传输AMI码 (12)3.3信道传输码循环码 (12)3.4 ASK调制 (14)3.5衰落信道 (14)3.6解码过程 (15)3.7数模转化及失真分析 (16)4小结与体会 (18)5参考文献 (19)6附录程序 (20)摘要在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号，并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。

所以本论文主要研究了数字信号的传输的基本概念及数字信号传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字传输系统。

首先介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信号的传输过程。

然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真过程，对系统进行了分析。

关键词：增量调制、AMI码、循环码、ASK、衰落信道AbstractIn digital communication system, need the input digital sequence map for signal transmission in the channel, the source output digital sequence, after signal after mapping become suitable for channel transmission of digital modulation signals, and at the receiving end corresponding to resume the original signal demodulation. So this thesis mainly studies the digital signal transmission of the basic concept and the digital signal transmission transmission process and how to use MA TLAB simulation software to design digital transmission system. The first interface introduced this topic theoretical basis, including digital communication, digital baseband transmission system composition and digital signal transmission process. According to the simulation process and basic steps of the MA TLAB simulation tools to implement the digital baseband transmission system's process, the system is analyzed.Keywords: delta modulation, AMI code, cyclic code, ASK, fading channel1设计任务1.1系统简述通信原理的主要内容就是怎样可靠而有效地实现信息的传输。

要使这些传输方法成为现实，就需要制作出相应的发送设备及接收设备。

然后在发送端，我们把欲传送的信息变换成某种适宜的信号并将之馈入传输媒体（电缆，光缆，无线电波等）。

在接收端，信号又从媒体馈入接收设备，我们再以同发端相反的过程恢复出原来所发送的信息。

根据所学的知识，我们知道在什么样的情况下应该选择什么样的传输方式，并能判断出噪声，信道，传输方式等因素将会怎样影响对我们来说非常重要的一些通信指标，如信噪比，误码率等。

1.2主要步骤本通信传输系统的MATLAB仿真包括以下内容：单频正弦波模拟信号经过抽样（抽样频率为Fs=20F）、增量调制、二进制自然编码、AMI码型变换基带传输，循环编码ASK调制后发送到衰落信道，然后经过ASK解调，循环码译码、AMI码译码、数模转换后恢复出单频正弦波模拟信号。

信源：采用单频率正弦波；数字化方式：增量调制（DM）；基带码：AMI码；信道码：循环码；调制方式：ASK；信道类型：衰落信道。

1.3 系统框图要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入（信源），计算失真度，并且分析原因。

具体的框图如下图1所示。

图1 系统框图2系统原理及实现2.1增量调制增量调制是由PCM发展而来的模拟信号数字化的一种编码方式，它是PCM 的一种特例。

增量调制编码基本原理是指用一位编码，这一位码不是表示信号抽样值的大小，而是表示抽样幅度的增量特性，即采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。

输出的“1”，“0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的绝对值。

增量调制最主要的特点就是它所产生的二进制代码表示模拟信号前后两个抽样值的差别(增加、还是减少)而不是代表抽样值本身的大小，因此把它称为增量调制。

在增量调制系统的发端调制后的二进制代码1和0只表示信号这一个抽样时刻相对于前一个抽样时刻是增加(用1码)还是减少(用0码)。

收端译码器每收到一个1码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量化阶，而收到一个0码，译码器的输出相对于前一个时刻的值下降一个量化阶。

增量调制(DM)是DPCM的一种简化形式。

在增量调制方式下,采用1比特量化器,即用1位二进制码传输样值的增量信息,预测器是一个单位延迟器,延迟一个采样时间间隔。

预测滤波器的分子系数向量是[0,1],分母系数为1。

当前样值与预测器输出的前一样值相比较,如果其差值大于零,则发1码,如果小于零则发0码。

增量调制尽管有前面所述的不少优点，但它也有两个不足：一个是一般量化噪声问题;另一个是过载噪声问题。

两者可统一称为量化噪声。

阶梯曲线（调制曲线）的最大上升和下降斜率是一个定值，只要增量σ和时间间隔Δt给定，它们就不变。

那么，如果原始模拟信号的变化率超过调制曲线的最大斜率，则调制曲线就跟不上原始信号的变化，从而造成误差。

我们把这种因调制曲线跟不上原始信号变化的现象叫做过载现象，由此产生的波形失真或者信号误差叫做过载噪声。

另外，由于增量调制是利用调制曲线和原始信号的差值进行编码，也就是利用增量进行量化，因此在调制曲线和原始信号之间存在误差，这种误差称为一般量化误差或一般量化噪声。

增量调制的流程图如下图2所示。

图2 增量调制流程图2.2 基带传输AMI码在实际的基带传输系统中，并不是所有代码的电波形都能在信道中传输。

含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输。

AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是信号交替反转码，是通信编码中的一种，为极性交替翻转码，分别有一个高电平和低电平表示两个极性。

它的编码规则是: 消息代码中的0 传输码中的0；消息代码中的1 传输码中的+1、-1交替。

例如:消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1解码规则是：从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。

AMI码的特点是: 由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量；不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。

2.3信道传输码循环码由于对信号进行AMI编码后得到的是有1、-1 和0三个电平的数字信号，而对信道循环编码的输入只能是两个电平，因此有必要将AMI编码后得到的三电平数字序列转换为二电平。

编码原理比较简单，1用10表示，-1用01表示，0用11表示即可。

经过信源编码和系统复接后生成的节目传送码流，通常需要通过某种传输媒介才能到达用户接收机。

传输媒介可以是广播电视系统（如地面电视广播系统、卫星电视广播系统或有线电视广播系统），也可以是电信网络系统，或存储媒介（如磁盘、光盘等），这些传输媒介统称为传输信道。

通常情况下，编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的，必须经过某种处理，使之变成适合在规定信道中传输的形式。

在通信原理上，这种处理称为信道编码（ChannelCoding）循环码是线性分组码的一种，所以它具有线性分组码的一般特性，此外还具有循环性。

循环码是一种无权码，循环码编排的特点是相邻两个数码之间符合卡诺图中的邻接条件，即相邻两个数码之间只有一位码元不同，码元就是组成数码的单元。

循环码最大的特点就是码字的循环特性，所谓循环特性是指：循环码中任一许用码组经过循环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。

若（ 0121 a a a a n n -- ）为一循环码组，则（1032 ---n n n a a a a ）、（21 43 ----n n n n a a a a ）……还是许用码组。

也就是说，不论是左移还是右移，也不论移多少位，仍然是许用的循环码组。

循环码编码原理：有信息码构成信息多项式011)(m xm x m k k ++=-- ，其中最高幂次为k-1；用kn x-乘以信息多项式m(x)，得到的)(x m xkn -，最高幂次为n-1，该过程相当于把信息码（1-k m ，2-k m ，……，1m ，0m ）移位到了码字德前k 个信息位，其后是r 个全为零的监督位；用g(x)除)(x m xkn -得到余式r(x),其次数必小于g(x)的次数，即小于（n-k ），将此r(x)加于信息位后做监督位，即将r(x)于)(x m xkn -相加，得到的多项式必为一码多项式。

纠错能力：由于循环码是一种线性分组码，所以其纠检错能力与线性分组码相当。

而线性分组码的最小距离可用来衡量码的抗干扰能力，那么一个码的最小距离就与它的纠检错能力有关。

定理： 对于任一个),(k n 线性分组码，若要在码字内 （1） 检测个错误，要求码的最小距离1+≥e d ； （2） 纠正个错误，要求码的最小距离12+≥t d ； （3） 纠正个错误同时检测个错误，则要求1++≥e t d ；由于MATLAB 自带了循环码的编码译码及等相关函数，下面将其列举出来： （1）编码函数encode 函数语法：code=encode(msg,N,K,method,opt) （2）译码函数decode 函数语法：msg=decode （code ，N ，K ，method ，opt1,opt2,opt3,opt4）; （3）生成循环码的生成多项式cyclpoly 语法：p=cyclpoly （N,K ）;p=cyclpoly （N,K,fd_flag ）;2.4 ASK调制“幅移键控”又称为“振幅键控”，记为ASK。