数字通信系统的设计与实现
摘要：数字频带系统作为一切数字通信传输的基础，无论在多么复杂的数字通信传输中数字频带系统永远都会存在，2FSK是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息，是数字通信中使用较早的一种调制方式。本设计为实现2FSK数字通信系统，设计中利用SystemView仿真软件，采用2FSK的设计方法对基带信号进行调制解调，完成整个传输系统仿真。仿真过程旨在对传输系统各模块的参数设置包括码速率，滤波器的截止频率等，观察并分析波形。最后达到对该传输系统的一个全面性能分析。
关键词：2FSK；SystemView；系统仿真
目录
第1章引言 (1)
1.1背景和意义 (1)
1.2本课程设计的主要内容及结构安排 (2)
1.2.1主要内容 (2)
1.2.2本次设计的结构安排 (2)
第2章2FSK基本原理 (3)
2.12FSK的基本原理 (3)
2.22FSK的调制原理 (4)
2.32FSK的解调原理 (4)
2.3.12FSK相干解调 (5)
2.3.22FSK非相干解调 (5)
第3章2FSK系统设计 (6)
3.1基于SYSTEMVIEW的2FSK信号系统仿真设计 (6)
3.22FSK调制部分仿真设计 (7)
3.32FSK解调部分仿真设计 (10)
3.4仿真结果 (14)
3.5系统性能分析 (14)
第4章结束语 (15)
参考文献 (16)
第1章引言
1.1 背景和意义
随着科学技术的发展，信息时代快速的来到了人们的生活中了，而实现这一切的信息靠的都是通信系统的。通信系统的设计已经成为当今社会一门非常重要的学科，其带动了信息社会的发展，在电话通信、军事、航天等众多领域起着无比重要的作用，已经于人们的生活息息相关，可以说离开了通信系统，社会将无法正常运行。在通信系统中分为模拟通信和数字通信，模拟通信系统传输的是状态连续变化的模拟信号，数字通信系统传输的是状态离散的数字信号。目前，不论是模拟通信还是数字通信，在实际的通信业务总都得到了广泛的应用。不过，近年来随着数字通信的迅速发展，数字通信在整个通信领域中所占的比重日益增长。与模拟通信相比，数字通信有许多优点，归纳起来主要有以下几点：
（1）抗噪声性能好。数字通信传送的信号时数字信号，它的取值有限，因此，在有噪声的情况下，接收端易于识别。尤其在远距离传输过程中，各中继站可以对数字信号波形进行整形再生儿消除噪声的积累。此外，还可以采用各种差错控制编码方法，使抗噪声性能进一步得到提高。
（2）便于使用现代计算机技术对所传输的信息进行处理，接口问题也容易解决。
（3）数字信号易于进行加密，有利于实现通信保密。
（4）数字通信可以传递各种消息，使通信系统变得通用、灵活。
（5）数字通信系统中绝大部分部件采用数字电路，而近年来，由于生产技术的迅速发展，大规模集成电路已被广泛应用，因而数字通信设备容易做到体积小，功耗低，制造简单，可靠性高。
数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输，然而，实际信道很多是带通型的，数字基带信号无法直接通过带通型信道。因此，在发送端需要把数字基带信号的频谱搬移到带通信道的通带范围内，以便信号在带通型信道中传输，这个频谱的搬移过程称为数字调制，相应地，在接受端需要将已调信号搬回来，还原为基带信号，这个反搬移过程叫数字解调。本课程设计目的在于熟悉2FSK调制及相干解调过程，通过SystemView软件予以仿真测试验证，并作一定的误码分析。
1.2 本课程设计的主要内容及结构安排
1.2.1 主要内容
本次课程设计主要研究内容如下：
(1) 设计出2FSK数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿；
(2) 根据通信原理，设计出各个模块的参数；
(3) 用SystemView 实现该数字通信系统；
(4) 观察仿真并进行波形分析；
(5) 系统的性能评价。
1.2.2 本次设计的结构安排
第1章是引言部分，介绍本次设计的背景、意义和主要内容。
第2章是介绍2FSK的调制和解调原理。
第3章是2FSK的设计内容、设计步骤及设计结果。
第4章是对本次课程设计的总结。
第2章 2FSK 基本原理
2.1 2FSK 的基本原理
频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。2FSK 信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟电咱来实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关对两个不同的独立源进行先通，使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。这两种方法产生2FSK 信号的差异在于：由调频法产生的2FSK 信呈在相邻码元之间的相位是连续变化的，而键控法产生的2FSK 信号，是邮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不定期连续。频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。故其表达式为：
122cos()()cos()n FSK n A t t A t e ω?ω?+??=??+?
? (2-1) 典型波形如图2-1所示。
1011001t
ak
s 1(t)cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t+θn )cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn)2FSK 信号t
t
t
t
t
t
图2-1 2FSK 信号的时间波形
由图可见，2FSK 信号的波形可以分解成两个波形，也就是说，一个2FSK 信号可以看成是两
发送“1”时
发送“0”时
个不同的2ASK 信号的叠加。因此，2FSK 信号的时域表达式又可以写成:
)cos(])([)cos(])([)(212n n
s n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t e θω?ω+-++-=∑∑ (2-2)
2.2 2FSK 的调制原理
2FSK 信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路阿里实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带举行脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不懂的独立频率源进行选通，使其在每一个码元时间输出或两个载波之一，如图2-2所示。
图2-2 键控法产生2FSK 信号的原理图
这两种方法产生2FSK 信号的差异在于：由调频法产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是变化连续变化的。而键控法产生的2FSK 信号，是由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。
2.3 2FSK 的解调原理
2FSK 信号的常用解调方法是非相干解调（包络检波）和相干解调。其解调原理是将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得大小，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1f ，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。
2.3.1 2FSK 相干解调
已调信号由两个载波1f 、2f 调制而成，则先用两个分别对1f 、2f 带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波1f 、2f 相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。其原理如图2-3所示。
图2-3 相干方式原理图
2.3.2 2FSK 非相干解调
调制后的2FSK 数字信号通过两个频率不同的带通滤波器1f
、2f 滤出不需要的信号，然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如图2-4所示。
图2-4 非相干方式原理图
第3章 2FSK系统设计
3.1 基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计
SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便。
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。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。
SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。
SystemView仿真系统的特点：
1.能仿真大量的应用系统；
2.速方便的动态系统设计与仿真；
3.在报告中方便地加入SystemView的结论；
4.提供基于组织结构图方式的设计；
根据2FSK的原理图进行SystemView的设计与制作，首先通过学习这款软件来掌握基础操作知识和技能，然后在进行具体的设计与制作。如图3-1表示2FSK键控调制与相干解调原理图。
图3-1 2FSK模拟调制与相干解调
3.2 2FSK调制部分仿真设计
根据第2章所提到的2FSK的调制原理，设计出2FSK调制部分设计图如下图3-1所示：
图3-1 2FSK调制部分设计图
基带信号在经过整流之后就变成了单极性码，用高频信号调制后用加法器合并还原信号完整内容。
各器件备注如下：
Token0：基带信号（电平= 1V；频率=4Hz，偏移=0）；
其波形如下图3-2所示：
图3-2 基带信号的波形图
Token1：波形观察窗（示波器）；
Token2：半波整流器（门限电压=0V）；
当基带信号通过半波整流器后，其波形图如下图3-3所示：
图3-3 基带信号通过半波整流器后的波形
由上图可以看出，基带信号通过半波整流器后，其电平小于0V的部分被整流成0V输出。Token3：载波正弦信号发生器（f1；电平=1V；频率=10Hz）；
其波形图如下图3-4所示：
图3-4 载波正弦信号（f1），频率10Hz
Token4：乘法器；
被整流后的波与载波信号f1相乘后的波形如下图3-5所示：
图3-5 基带信号通过半波整流后与载波信号f1相乘后的波形
Token5：反相器；
Token6：半波整流器（门限电压=0V）；
Token7：载波正弦信号发生器（f2；电平=1V；频率=20Hz）；
其波形图如下图3-6所示：
图3-6 载波正弦信号（f2），频率20Hz
Token8：乘法器；
基带信号通过反相器、半波整流器后，与载波信号f2相乘后的波形图如图3-7所示：
图3-7 基带信号通过反相器、半波整流器后，与载波信号f2相乘后的波形图
Token9：波形观察窗（示波器）；
Token27：波形观察窗（示波器）；
Token34：波形观察窗（示波器）；
Token35：加法器；
通过加法器后，即是调制成功后的波形，如图3-8所示：
图3-8 2FSK调制成功的波形
3.3 2FSK解调部分仿真设计
根据第一章所提到的2FSK的解调原理，设计出2FSK调制部分设计图如下图3-9所示：
图3-9 2FSK解调部分设计图
2FSK信号的解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK信号后分别解调，然后进行抽样判决输出信号。
各器件备注如下：
Token32：带通滤波器（主要是过滤出与载波f1频率相同的波形）；
2FSK调制后的波形，通过带通滤波器后的波形如图3-10所示：
图3-10 2FSK通过带通滤波器后的波形
Token14：载波正弦信号发生器（f1；电平=1V；频率=10Hz）；
Token12：乘法器；
通过带通滤波器器后与其载波正弦信号f1相乘后的波形如图3-11所示：
图3-11 通过带通滤波器器后与其载波正弦信号f1相乘后的波形
Token16：低通滤波器；
通过低通滤波器后的波形如图3-12所示：
图3-12 通过低通滤波器后的波形
Token36：带通滤波器（主要是过滤出与载波f2频率相同的波形）；
2FSK调制后的波形，通过带通滤波器后的波形如图3-13所示：
图3-13 2FSK通过带通滤波器后的波形
Token15：载波正弦信号发生器（f2；电平=1V；频率=20Hz）；
Token13；乘法器；
通过带通滤波器器后与其载波正弦信号f2相乘后的波形如图3-14所示：
图3-14 通过带通滤波器器后与其载波正弦信号f2相乘后的波形
Token19：低通滤波器；
Token20：反相器；
通过低通滤波器后再反向的波形如图3-15所示：
图3-15 通过低通滤波器后再反向的波形
Token21：加法器；
通过加法器后的波形如图3-16所示：
图3-16 通过加法器后的波形
Token31：信号发生器，在此为0电平输出，作为比较器的比较信号；
Token30：判决器（参数设置为输入信号大于比较信号时，输出高电平=1V；输入信号小于比较信号时，输出低电平=-1V）；
其通过判决器后的输出波形如图3-17所示：
图3-17 解调后的波形
3.4 仿真结果
各部分搭建完成后，运行程序。可得仿真结果如下图3-18所示，第一子图为基带信号，第二子图为调制结果图，第三子图为解调结果图。
图3-18 2FSK 仿真结果
3.5 系统性能分析
对于数字传输系统而言，最重要的性能指标就是误码率。在白色高斯噪声信道中，误码率决定
于监控体制和接收端的信噪比22/2n r A σ=。对于2FSK 调制与解调系统，相干解调的误码率小于非
相干解调的误码率。其中，相干检测法的误码率为：
（3-1）
根据上面式子，可以计算出本系统的相干检测法的误码率。但本系统在仿真过程中，因抽样判决存在一些问题，导致误码率较高，而理论上相干调解性能优良，误码率很低。 )2
(21r erf c P e =
第4章结束语
有了前面一次课程设计的经验，这次就没有以前对于课设的迷茫和害怕。端正了态度，调整好心态去面对课设。开始，又是一次自己选择课题，其实也不知道哪一个好或者说适合自己，所以就对所有的题目都看了看，大致了解下，然后选择了2FSK这个题目，因为我自己对于通信原理的学习以及掌握的并不好，很多知识运用的也不熟练，所以太难的我怕自己做不好，还不如选个有些挑战而且自己还能有不错的发挥的题目。个人觉得2FSK相对2ASK要复杂些，有点挑战性，而相对2DPSK 有简单些，不会太难对我来说。既然选好了题目，就开始了查阅各种资料，上网查，各种书籍，还到图书馆借些书来看。老师在出题之时说过可以自己随便选择要使用的软件，通过各种方法找到一些资料，发现主要使用的有三种软件，而我感觉SystemView仿真软件更模块化，更容易理解，同时也更形象化，所以经过再三思考，我才选择了此软件，初步学习后发现此软件简单好用而且易于通信系统仿真。
在设计2FSK信号系统的过程中，通过查看课本及其他资料，更加深了我对2FSK通信系统的理解，并且对整个通信系统有了一个整体到部分的认识，同时也学习了如何判定通信系统的优缺点及其性能指标。
参考文献
[1] 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2007.
[2] 黄葆华，等.通信原理基础教程.北京：机械工业出版社，2008.
[3] 樊昌信，曹丽娜著．通信原理．北京：国防工业出版社，2007.
[4] 谢希仁著．计算机网络第4版．北京：电子工业出版社，2003.
[5] 翁剑枫，叶志前.MATLAB LabView SystemView仿真分析基础.北京：机械工业出版社，2005.
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。
实验1:用 Verilog HDL 程序实现乘法器 1实验要求: (1) 编写乘法器的 Veirlog HDL 程序. (2) 编写配套的测试基准. (3) 通过 QuartusII 编译下载到目标 FPGA器件中进行验证 (4) 注意乘法逻辑电路的设计. 2 试验程序： Module multiplier(input rst,input clk,input [3:0]multiplicand, input [3:0]multiplier,input start_sig,output done_sig,output [7:0]result); reg [3:0]i; reg [7:0]r_result; reg r_done_sig; reg [7:0]intermediate; always @ ( posedge clk or negedge rst ) if( !rst ) begin i<=4'b0; r_result<=8'b0; end else if(start_sig) begin case(i) 0: begin intermediate<={4'b0,multiplicand}; r_result<=8'b0; i<=i+1; end 1,2,3,4: begin if(multiplier[i-1]) begin r_result<=r_result+intermediate; end intermediate<={intermediate[6:0],1'b0}; i<=i+1; end 5: begin r_done_sig<=1'b1;
i<=i+1; end 6: begin r_done_sig<=1'b0; i<=1'b0; end endcase end assign result=r_done_sig?r_result:8'bz; assign done_sig=r_done_sig; endmodule3 测试基准： `timescale 1 ps/ 1 ps module multiplier_simulation(); reg clk; reg rst; reg [3:0]multiplicand; reg [3:0]multiplier; reg start_sig; wire done_sig; wire [7:0]result; /***********************************/ initial begin rst = 0; #10; rst = 1; clk = 1; forever #10 clk = ~clk; end /***********************************/ multiplier U1 ( .clk(clk), .rst(rst), .multiplicand(multiplicand), .multiplier(multiplier), .result(result), .done_sig(done_sig), .start_sig(start_sig) ); reg [3:0]i; always @ ( posedge clk or negedge rst ) if( !rst )
此文档下载后即可编辑 《综合课程设计》教学大纲 课程名称：综合课程设计 英文名称：Integrated Course Project for Communication Systems 总学时：3周，理论学时：实验学时：学分：3 先修课程要求： 电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、通信原理、FPGA原理与应用、Matlab与通信仿真技术、微机原理与接口技术、单片机技术及应用、计算机网络等 适用专业：通信工程 教学参考书： 樊昌信等编，《通信原理（第六版）》，国防工业出版社，2006年 马淑华等编，《单片机原理及应用》，北京航空航天大学出版社，第1版 褚振勇等编，《FPGA原理与应用》，西安电子科技大学出版社，第2版 谢希仁等编，《计算机网络》，电子工业出版社，第4版 1课程设计在培养方案中的地位、目的和任务 《综合课程设计》是配合本科通信工程专业的专业基础课程《通信原理》、《FPGA原理与应用》、《Matlab与通信仿真分析》、《单片机技术及应用》、《计算机网络》而开设的重要专业实践环节。目的是培养学生科学理论结合实际工程的能力，通
过该课程设计，要求学生在掌握通信基本理论的基础上，运用Matlab、FPGA、NS-2等工具对通信子系统或计算机网络进行仿真与设计，并计算基本性能指标，从而提高学生的综合设计实践能力。 另一方面，也可通过课程设计使学生深入理解单片机的基本原理，硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法，掌握常用接口的设计及使用。掌握一般接口的扩展方法及接口的调试过程。为学生将来在通信工程、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域应用单片机技术打下良好基础及应用实践能力。 2 课程设计的基本要求 1. 学习基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2. 完成指定的设计任务和实验任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡。 3. 学会设计报告的撰写方法。 3 课程设计的内容 1. 无线收发信机部件设计 2. 数字调制与解调器的设计 3. 特殊信号产生器的设计 4. 同步信号提取 5. 编码译码器
二、毕业设计（论文）书写规范与打印要求 （一）论文书写 论文（设计说明书）要求统一使用Microsoft Word软件进行文字处理，统一采用A4页面（210×297㎜）复印纸，单面打印。其中上边距30㎜、下边距30㎜、左边距30㎜、右边距20㎜、页眉15㎜、页脚15㎜。字间距为标准，行间距为固定值22磅。 字体和字号要求 论文题目：二号黑体 章标题：三号黑体（1□□×××××）节标题：四号黑体（1.1□□××××）条标题：小四号黑体（1.1.1□□×××）正文：小四号宋体 页码：小五号宋体 数字和字母：Times New Roman体 注：论文装订方式统一规定为左装订。 （二）论文前置部分 包括：封面、答辩成绩评定页、评阅意见页、任务书、设计档案页均按学校统一内容和格式填写。
（三）摘要 摘要是学位论文内容的不加注释和评论的简短陈述，说明研究工作的目的、实验方法、实验结果和最终结论等。应是一篇完整的短文，可以独立使用和引用，摘要中一般不用图表、化学结构式和非公知公用的符号和术语。 中文摘要（100字左右） “摘要”字样（三号黑体），字间空一个字符，“摘要”二字下空一行打印摘要正文（小四号宋体）。 摘要正文后下空一行打印“关键词”三字（小四号黑体），其后为关键词（小四号宋体），关键词是为了便于文献标引从该学位论文中选取出来用以表示全文主题内容信息款目的单词或术语，关键词一般为3～5个，每一关键词之间用分号“；”隔开，最后一个关键词后不打标点符号。 目次页 目次页由学位论文的章、条、款、致谢、参考文献、附录等的序号、名称和页码组成，目次页置于外文摘要后，由另页开始。 目录题头用三号黑体字居中排写，隔行书写目录内容。 目录采用三级标题，按（1 ……、1.1 ……、1.1.1 ……）的格式编写，目录中各章题序的阿拉伯数字用Times New Roman体，第一级标题用小四号黑体，其余用小四号宋体。 （五）论文的主要部分 1、引言（或绪论） 引言（或绪论）简要说明研究工作的目的、范围、前人的工作和知识空白、理论基础和分析、研究设想、研究方法、实验设计、预期结果和意义等。引言（或绪论）不要与摘要
课程名称数字通信综合实验 题目数字频带传输系统的仿真 专业电子信息工程 班级 学号 姓名 指导教师 地点 时间：2015年7月04日至2015年7月08日
摘要 此次课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对2ASK频带传输系统仿真，并把运行仿真结果输入到显示器，根据显示器结果分析设计的系统性能。在设计中，目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK调制。产生一段随机的二进制非归零码的频带信号，对其进行ASK调制后再加入加性高斯白噪声传输，在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号，观察还原是否成功。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK 调制与解调情况。 关键词：Simulink ；高斯白噪声；调制与解调
第1章前言 (4) 1.设计平台 (4) 2. Simulink (5) 第2章通信技术的历史和发展 (7) 2.1通信的概念 (7) 2.2 通信的发展史简介 (9) 2.3通信技术的发展现状和趋势 (9) 第3章2ASK的基本原理 (10) 3.1 2ASK定义 (10) 3.2 2ASK的调制 (11) 3.3 2ASK的解调 (11) 第4章2ASK频带系统设计方案 (12) 4.1仿真系统的调制与解调过程 (12) 4.2 SIMULINK下2ASK系统的设计 (12) 第5章仿真结果分析 (17) 第6章出现的问题及解决方法 (23) 第7章总结 (24) 参考文献 (24)
第1章前言 在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波数字形式的调制信号在控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。本设计中选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制，载波数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，此制称为二进制振幅键控信号。 数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱的“搬移”数据的发送端进行搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程，解调过程在称作解调器的设备中完成。经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输系统。 数字频带传输系统或带通信号是现代通信系统的非常重要部分，通过调制来时信号与信道特新相匹配从而达到效果、传输为目的。数字频带传输系统既可用于低速数据信道，而可以用于中、高速数字信道，其应用很广泛，因此研究数字频带传输系统具有非常重要的义。理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。是学习者对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。设计或分析一个简单的通信系统，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。 1.设计平台 MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型
专业综合课程设计 指导书 班级通信D101 指导教师董自健 淮海工学院电子工程学院 通信工程系
2013年10 月18 日 一、课程设计的目的和任务 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。 二、教学要求 由于是专业综合性课程设计，因此设计的内容应该围绕主干专业课程，如：通信原理、程控交换技术、传输设备，通信网点等。 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。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。
3、原理设计； 4、调试阶段； 5、说明书编制。 本次课程设计在校内完成，主要方式是以理论设计为主，进行实验或计算机仿真，得出结论。 三、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、使用一种分组码或者卷积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举行调制，M可选择8、16、32、6 4、128、256。 4、选择合适的升余弦参数，使用升余弦对基带信号举行滤波。 5、在解调端，进行滤波、MQAM的解调、格雷码逆映射、纠错解码。 6、改变信噪比，分析系统性能。 四、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。 本次课程设计，学生可以自己选择符合要求的技术，如信道纠错编码可以是分组码或者卷积码，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个，以分析各种M下的QAM系统性能。应用Matlab进行仿真，仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图是：
课程设计任务书 学生姓名：周全专业班级：信息sy0901 指导教师：刘新华工作单位：信息工程学院 题目:通信系统课群综合训练与设计 初始条件：MA TLAB 软件，电脑，通信原理知识 要求完成的主要任务: 1、利用仿真软件（如Matlab或SystemView），或硬件实验系统平台上设计 完成一个典型的通信系统 2、学生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。 时间安排： 指导教师签名： 2013 年 1 月 1 1日 系主任（或责任教师）签名： 2013 年 1 月 11 日
目录 摘要 (2) Abstract (3) 1设计任务 (4) 2实验原理分析 (5) 2.1 PCM原理介绍 (5) 2.1.1 抽样(Sampling) (5) 2.1.2 量化（quantizing） (5) 3. 基带传输HDB3码 (12) 4.信道传输码汉明码 (14) 5.PSK调制解调原理 (15) 6. AWGN（加性高斯白噪声） (18) 7.仿真结果 (19) 8.心得体会 (23) 9.参考文献 (24) 附录 (25)
摘要 通信系统是一个十分复杂的系统，在具体实现上有多种多样的方法，但总的过程却是具有共性的。对于一个模拟信号数字化传输，过程可分为数字化，信源编解码，信道编解码，调制解调，加扰等。本实验利用MATLAB实现了PCM编码，HDB3码，汉明码，psk调制，AWGN及对应的解调过程，完整实现了一个通信系统的全部过程。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。 关键字：通信系统，调制，解调，matlab
目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计任务书 (1) 三、进度安排 (1) 四、具体要求 (2) 五、课程设计内容 (2) 5.1数字频带传输系统 (2) 5.2二进制振幅键控(2ASK) (3) 5.2.1调制实验原理框图： (3) 5.2.2 调制实验步骤 (4) 5.2.3 解调的原理框图 (7) 5.3二进制频移键控(2FSK) (8) 5.3.1 2FSK调制原理 (8) 5.3.2 调制实验步骤 (8) 5.3.3 2FSK解调的原理框图： (12) 5.4二进制移相键控(2PSK) (12) 5.4.1 2PSK调制原理 (12) 5.4.2 2PSK调制的实验步骤 (13) 5.4.3 2PSK解调的原理框图 (16) 5.5二进制差分相位键控(2DPSK) (17) 5.5.1 2DPSK调制原理 (17) 5.5.2 2DPSK调制的实验步骤 (17) 5.5.3 2DPSK的解调原理框图 (21) 5.6 二进制数字信号的功率谱密度 (21) 5.6.1．2ASK 信号的功率谱密度 (21) 5.6.2 2FSK 信号的功率谱密度 (22) 5.6.3 2PSK 及 2DPSK信号的功率谱密度 (22) 六、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (23) 七、总结和展望 (23) 八、参考文献 (24)
一、课程设计目的 本课程是为通信工程专业本科生开设的专业必修课，结合学生的专业方向的理论课程，充分发挥学生的主动性，使学生掌握应用MATLAB或者SYSTEMVIEW 等仿真软件建立通信系统，巩固理论课程内容，规范文档的建立，培养学生的创新能力，并能够运用其所学知识进行综合的设计。 通信系统原理的课程设计是对通信系统仿真软件、课程学习的综合检验，配合理论课的教学，让学生亲自参加设计、仿真、验证通信系统的一般原理、调制解调原理、信号传输及受噪声影响等方面的知识点。 二、设计任务书 设计选题：数字频带传输系统的设计 a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识，分别设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK数字调制器。完成对各种二进制数字已调信号的的调制器与解调器的电路设计与程序仿真，并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信号的产生，掌握2ASK 信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b．利用MATLAB、SystemView、C等语言进行，软件不限。要求给出2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 各种已调信号的调制、解调的原理框图、仿真电路图，给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形比较覆盖图，加噪前后相关波形。 三、进度安排
一．课程设计的目的及基本要求： 实践课程是使学生融会贯通本课程所学专业理论知识，完成一个较完整的设计计算和安装调试过程，以加深学生对所学理论的理解与应用，认识和熟悉元器件和电子测量仪器的性能指标，了解解决实际问题的一般过程，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识去解决实际工程设计问题的能力。通过电子技术的综合性工程训练，使学生达到以下的目的和要求： 1、结合模拟电路、数字电路、可编程逻辑 器件、单片机电子线路CAD等课程中所学的 理论知识，按要求独立设计方案，培养学生 独立分析与解决问题的能力； 2、学会查阅相关手册和资料，通过查阅手 册和资料，进一步熟悉常用电子器件的类型 和特性，并掌握合理选用的原则； 3、学会使用常用电子元器件（包括中规模 芯片、专用芯片和可编程器件）；
4、掌握基本的现代电子技术设计工具和EDA （Electronic design automation）技术； 5、掌握电子电路的安装与调试技术，进一 步熟悉电子仪器的使用方法； 6、认真撰写总结报告，培养严谨的作风和 科学的态度； 二．课程设计的主要内容： 课题十九单片机双机通信系统 基本要求:设计两个单片机最小系统，能实现有线通信，一方为发送，另一方为接收。 提高要求：两个单片机最小系统能相互通信，并能实现校验。 三．具体要求和时间安排： 每一个学生在教师指导下，独立完成一个应用系统。工作量如下： 1、电路原理图（A3幅面）1张，要求Protel软件绘制； 2、pcb版图（A3及以上幅面）1张；
3、设计说明书（20-30页）1本，内含能编译通过的源程序(有必要的注释)。
数字通信系统总结性复习 通信系统分为基带和频带传输两类。 数字基带通信系统模型 高速数字通信系统模型 一、A/D转换： 作用：完成模拟信号到数字信号的转换； 过程：采样、量化、编码 方法：PCM脉冲编码、增量调制（△M）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码调制ADPCM 1、A律13折线（PCM脉冲编码）：采用8bit量化，1bit极性码，3bit段落码，4bit段内 码，具体例子见习题答案。 2、增量调制（△M）：对前后样值的变化进行编码：增大编为1，减小编为0，只用一位 编码。 a)避免过载的方法：一是增大Δ，二是减小Δt； b)增量调制一般采用的数据率为32Kbps或16Kbps； 3、PCM与△M的比较： a)在比特率较低（低于40Kbps）时，增量调制的量化信噪比高于PCM，话音质量 比PCM的好，增量调制抗误码性能好，可用于比特误码率为10-2～10-3的信道， 而PCM要求10-4～10-6 b)增量调制通常采用单纯的比较器和积分器作为编译码器，结构和设备较PCM简 单。 4、差分脉冲编码调制（DPCM）：对信号的抽样值与信号的预测值的差值进行量化、编码， 其编码可采用N位二进制码。 5、自适应差分脉冲编码调制ADPCM：与DPCM相比，自适应的量化取代固定量化 二、信源编码：
作用：产生适合于信道传输的信号，提高系统有效性； 信源分类：语音信号和图像信号 语音压缩编码： 1、基本的语音编码方法：波形编码、参量编码和混合编码 2、应用举例：移动通信中多采用混合编码方式，如飞利浦的AMR-WB宽带自适应多速率语音 编码方法：语音带宽范围：50－7000Hz，16KHz抽样，6.6 Kbps~23.85 Kbps，应用领域：GSM、3G及其他 图像编码： 1、图像可压缩的原因:(1) 图像信号中存在着大量的冗余度;(2)人眼的视觉特性，对高频信 息的感受度低. 2、基本的图像压缩编码方法： i.JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）:静止图像编码标准 ii.MPEG（Moving Picture Experts Group，活动图像专家组）-1：存储介质图像编码标准 iii.MPEG-2：一般视频编码标准 iv.MPEG-4：多媒体通信编码标准 v.H.261（ITU-T 制定）:会议电视图像编码标准 vi.H.263：极低码速率的编码标准 3、H.261与MPEG-1比较：H.261编码后的数据流速率更低，总体上图象质量略逊于MPEG-1，它适合在网或网上传输运动的图象 三、码型编码： 目的：选择适合于信道传输特性的码型。 基本的常用码型及特点： NRZ码：无定时 归零码：可提供定时信息 双极性码：减少直流分量，判决电平为“0” HDB3码：用在复接设备中，如PCM30/32一、二、三次群中 编码步骤： 1）1→+B、-B 2) 经过奇数个B的0000 →000V，经过偶数个B的0000 →B00V， V与前面的B极性一致 差分编码：用在DPSK调制中，传号差分码规则：“1”变，“0”不变具体编码实例见书p87，说明其中的差分编码参考码为“1” 四、信道编码： 作用：纠检错，提高可靠性 基本分类：ARQ（检错重传）、FEC（前向检错）、HEC（混合差错控制） 常见编码方法：奇偶编码、CRC循环冗余校验，具体见作业。 CRC循环冗余编码步骤： 1）生成码：由生成多项式得生成码 2）监督码：信息码补r个0对生成码求r位余数（不足r位，前面补0，r=n-k） 3）循环码：信息码+监督码 五、其他 眼图的特点：评价系统性能的基本方法，噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。 加密： 1.作用：加密；去除长的连零，有利于提取定时 2.基本方法：用移位寄存器的产生的m序列与信息序列模2加。具体见作业。
一、时间 18~ 19周 上午：8：00---11:30 下午：14:00---17:00 二、题目及分组 基于matlab/simulink的QPSK通信系统仿真 基于matlab/simulink的16QAM通信系统仿真 2PSK、2DPSK系统仿真 脉冲编码调制PCM系统设计与仿真 线性分组码编解码系统仿真设计与分析 分组： 101---119 杨树伟 (周五) 120---138 张元国（周二） 139---210 周建梁（周三） 211---229 李厚荣（周一） 230---247 陈光军（周四） 三、工具 （1）MATLAB7.0 （2）simulink 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。 程序如下： M=16; k=log2(M); n=100000; %比特序列长度 samp=1; %过采样率 x=randint(n,1); %生成随机二进制比特流 stem(x(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号 title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');
x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每四个一组分组，并排列成k行length(x)/k列的矩阵 xsym=bi2de(x4.','left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列 figure; stem(xsym(1:50)); %画出相应的16进制信号序列 >> help bi2de BI2DE Convert binary vectors to decimal numbers. D = BI2DE(B) converts a binary vector B to a decimal value D. When B is a matrix, the conversion is performed row-wise and the output D is a column vector of decimal values. The default orientation of the binary input is Right-MSB; the first element in B represents the least significant bit. In addition to the input matrix, two optional parameters can be given: D = BI2DE(...,P) converts a base P vector to a decimal value. D = BI2DE(...,FLAG) uses FLAG to determine the input orientation. FLAG has
通信系统课程设计实验报告 XX：田昕煜 学号：13081405 班级：通信四班 班级号：13083414 基于FSK调制的PC机通信电路设计
一、目的、容与要求 目的: 掌握用FSK调制和解调实现数据通信的方法,掌握FSK调制和解调电路中相关模块的设计方法。初步体验从事通信产品研发的过程. 课程设计任务：设计并制作能实现全双工FSK调制解调器电路，掌握用Orcad Pspice、Protel99se进行系统设计及电路仿真。 要求：合理设计各个电路，尽量使仿真时的频率响应和其他参数达到设计要求。尽量选择符合标称值的元器件构成电路，正确完成电路调试。 二、总体方案设计 信号调制过程如下： 调制数据由信号发生器产生（电平为TTL，波特率不超过9600Baud），送入电平/幅度调整电路完成电平的变换，再经过锁相环（CD4046）,产生两个频率信号分别为30kHz和40kHz（发“1”时产生30kHz方波，发“0”时产生40kHz方波），再经过低通滤波器2，变成平滑的正弦波，最后通过线圈实现单端到差分信号的转换。
信号的解调过程如下： 首先经过带通滤波器1，滤除带外噪声，实现信号的提取。在本设计中FSK 信号的解调方式是过零检测法。所以还要经过比较器使正弦信号变成方波，再经过微分、整流电路和低通滤波器1实现信号的解调，最后经过比较器使解调信号成为TTL电平。在示波器上会看到接收数据和发送数据是一致的。 各主要电路模块作用： 电平/幅度调整电路：完成TTL电平到VCO控制电压的调整； VCO电路：在控制电压作用下，产生30KHz和40KHz方波； 低通2：把30KHz、40KHz方波滤成正弦波； 线圈：完成单端信号和差分信号的相互转换； 带通1：对带外信号抑制，完成带信号的提取； 限放电路：正弦波整形成方波，同时保留了过零点的信息； 微分、整流、脉冲形成电路：完成信号过零点的提取； 低通1：提取基带信号，实现初步解调； 比较器：把初步解调后的信号转换成TTL电平 三、单元电路设计原理与仿真分析 (1)带通1(4阶带通)-- 接收滤波器（对带外信号抑制，完成带信号的提取） 要求通带：26KHz—46KHz，通带波动3dB； 阻带截止频率：fc＝75KHz时，要求衰减大于10dB。经分析，二级四阶巴特沃斯带通滤波器来提取信号。 具体数值和电路见图1仿真结果见图2。
北京联合大学《通信原理》实验报告 科目：通信原理实验 教师：许学梅 班级: 200908030201 姓名: 王国显 学号: 2009080302104 时间: 2012.11.20
实验四、2PSK传输系统设计与仿真 一、实验目的 1.．在前面2PSK调制系统设计与仿真实验的基础上，通过本实验建立起 BPSK 传输系统的概念。 2.深入理解、掌握二进制相移键控技术（2PSK）的调制/解调原理及在数字 通信传输系统中的应用。 3.掌握（2PSK）调制/解调传输系统模型的构建技术。 4.掌握（2PSK）调制/解调的设计与实现方法。 5.深入理解、分析、掌握二进制相移键控（2PSK）调制/解调传输系统各模 块间参数的设置及相互间的关联与影响。 6.能够按不同用户的技术指标需求，进行（2PSK）调制/解调传输系统的设 计。 7.掌握（2PSK）调制/解调传输系统的测试方法。 8.掌握对（2PSK）调制/解调传输系统的相关参数、信号波形及频谱进行分 析的方法。 9.对比原始发送数据信号经调制/与解调系统传输后，还原的数据信号是否 与原始发送数据信号一致。 二、实验仪器（软/硬件环境及所需元器件模块） 1.PC机一台 2. 安捷伦科技EESof软件ADS：Advanced Design System –2005A 3.计算机操作系统：Win 2000, Win XP, HP Unix11.0, Sun Unix 5.8 等 4.元器件模块： （1）Sinusoid正弦波信号发生器（Sinusoid signal generator）； （2）Data数字序列信号发生器（Data generator）； （3）信号类型转换器（Signal Converters）： TimedToFloat信号类型转换器、FloatToTimed信号类型转换器； （4）TimedSink信号接收器（Timed Data Collector）； （5） SpectrumAnalyzer频谱分析仪（Spectrum analyzer）； （6） DF数据流控制器(Data Flow Controller)； （7） Mpy2乘法器（2-Input Multiplier）； （8） VAR变量和方程式模块(器件)（Variables and Equations Component）。 （9）时钟源Clock， （10）抽样保持器SampleAndHold， （11）带通滤波器BPF_RaisedCosineTimed， （12）低通滤波器为LPF_RaisedCosineTimed，
课程设计报告 课程设计名称：《数字通信》 系别： 学生姓名： 班级： 学号： 成绩： 指导教师： 开课时间：2011-2012 学年第2学期
目录 一．设计题目 (4) 二．具体要求 (4) 三．主要内容 (4) 第一节：基本原理 (4) 第二节：流程图 (13) 四．进度安排 (13) 五．成绩评定 (13) 第一节：课程设计报告要求 (14) 第二节：正文 (14) 六．心得体会 (18) 七.参考资料 (19)
一．设计题目：模拟信号数字化PCM 编码设计 二．具体要求： 1.模拟信号数字化的处理步骤：抽样、量化、编码 2.PCM 编码的压缩和扩张原理； 3.用MATLAB 或其它EDA 工具软件对PCM 编码进行使用A 律和μ律的压缩和扩张进行软件仿真； 4.对仿真进行分析比较。 5．PCM 的8位编码C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8 三．主要内容 第一节：基本原理 下图是模拟信号数字传输的过程原理图： 1． 抽样 (1)定义： 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的信息，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。 (2)抽样定理 设一个频带限制的（0，fH ）Hz 内的时间连续信号m （t ）如果它不少于2fH 次每秒的速率进行抽样，则m(t)可以由抽样值完全确定。 抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是f S≥2 f h ，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0～f h 之内（fh 为模拟信号的最高频率）。为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在fh 以下，如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 另外要注意的是，采样间隔的 周期要足够的小，采样率要做够的大，要不 ) (s t f D /A ) (n f ) (n g A /D ) (t g )(t p ) (t f 量化编码 数字 滤波器
西南科技大学 课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 设计名称：基于MATLAB的FM通信系统设计 姓名：容晓庆 学号: 20096025 班级：通信0901班 指导教师：侯宝林 起止日期： 2012.6.17-2012.6.25 西南科技大学信息工程学院
课程设计任务书 学生班级：通信0901班学生姓名：容晓庆学号： 设计名称：基于MATLAB的FM通信系统仿真 起止日期：2012.06.10-2012.06.25 指导教师：侯宝林 课程设计学生日志
课程设计评语表
基于MATLAB 的FM 通信系统仿真 一、设计目的和意义 （1）熟悉MATLAB 文件中M 文件的使用方法，包括函数、原理和方法的应用。 （2）加深对FM 信号调制原理的理解。 （3）增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。 （4）在做完FM 调制仿真之后，在今后遇到类似的问题，学会对所面对的问题进行系 统的分析，并能从多个层面进行比较。 二、设计原理 图1 模拟通信系统模型 调制器: 使信号与信道相匹配, 便于频分复用等。发滤波器: 滤除调制器输出的无用信号。收滤波器: 滤除信号频带以外的噪声，一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声。 在通信系统中一般需要将信号进行相应调制,以利于信号在信道上的传输，调制是将用原始信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始信号的变化而成规律变化。调制可分为线性调制和非线性调制。线性调制有AM 、DSB 等，非线性调制有FM 、PM 等，这里主要讨论FM 调制通信系统 1.FM 调制原理 角调制不是线性调制，角调制中已调信号和调制信号频谱之间不是线性关系而是产生出新的与频谱搬移不同的新的频率分量，呈现非线性特性，故又成为非线性调制。FM 调制中瞬时角频率是关于调制信号的线性函数， 瞬时角频率偏移量 )(t f k w FM =?, 则， 瞬时角频率为 )(t f k w w FM c += FM k 为频偏指数 则， 调频信号为 ))(cos()(dt t f k t w S FM c t FM ?+= 当调制信号是单频余弦时，调制信号为 )sin cos()cos cos()(t w t w A dt t w A k t w A S m FM c m m FM c t FM β+=?=+ ，
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 通信系统课群综合训练与设计 初始条件：MATLAB 软件，电脑，通信原理知识 要求完成的主要任务: 1、利用仿真软件（如Matlab或SystemView），或硬件实验系统平台上设计完 成一个典型的通信系统 2、学生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。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) Abstract (4) 1.引言 (1) 1.1通信系统简介 (1) 1.2 Matlab简介 (1) 2.系统设计 (2) 2.1通信系统原理 (2) 2.2 系统整体设计 (3) 3.子系统设计 (4) 3.1脉冲编码调制（PCM） (4) 3.1.1抽样（Samping） (5) 3.1.2量化（Quantizing） (5) 3.1.3编码（Coding） (6) 3.2 Manchester码编解码 (7) 3.2.1曼切斯特编码原理 (8) 3.2.2曼切斯特解码原理 (8) 3.3循环码编解码 (9) 3.3.1循环码编码原理 (10) 3.3.2循环码解码原理 (11) 3.3.3纠错能力 (11)
3.4 ASK调制与解调 (12) 3.5 衰落信道 (13) 4软件设计及结果分析 (14) 4.1 编程工具的选择 (14) 4.2 软件设计方案 (14) 4.3 编码与调试 (15) 4.4 运行结果及分析 (16) 5心得体会 (21) 参考文献 (21) 附录 (22) 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。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
数字通信理论课程设计 实验目的： 1、加深对AWGN 信道下数字通信系统的理解。 2、掌握数字通信系统蒙特卡洛仿真的基本方法。 实验内容： 在AWGN 信道下，完成QPSK/16QAM/2FSK 系统的误比特率性能仿真，绘制系统的BER 曲线，并与理论计算的结果进行对比。具体包括如下内容： 1、编写程序生成随机的二元比特序列，该序列由{0,1}构成。 2、根据所选择的调制方式，将比特序列映射为星座图上的点。 3、将所生成的信号通过AWGN 信道进行传输，编写程序实现随机的加性高斯白噪声过程，并完成对信号的加噪。 4、 实现接收机的解调、检测与判决算法。要求使用相干接收机，最大似然检测。 5、 在不同的比特信噪比（0/b E N ）的条件下统计系统的比特错误概率（BER ）， 画出BER 随0/b E N 变化的曲线。0/b E N 的变化范围选为0~10dB 。 6、 在同一幅图中画出理论曲线，并将两者进行对比。 注意： 1）采用信号的等效复基带形式完成仿真。 2）为了使BER 的统计结果具有充分的置信度，需要足够多的仿真次数。具体如何设置请查阅有关蒙特卡洛仿真的资料。 实验要求： 1、利用计算机仿真完成上述实验。可以使用Matlab 、C 、C++或任何一种编程语
言，但不允许使用已有的通信系统仿真模块，例如SIMULINK中已有的模块。 2、完成实验之前首先复习相关的理论知识，并对数字通信系统的仿真方法进行 必要的学习。对于后者可参阅如下书籍： W. H. Tranter, K. S. Shanmugan, T. S. Rappaport, and K. L. Kosbar, “Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications”, Pearson Education Inc., 2004. （也可参考其中文翻译版） 3、撰写实验报告，要求画出系统框图，说明仿真流程，给出仿真结果，提供理 论的误码率结果及推导过程，进行必要的分析和讨论，并在附录中提供程序源代码，列出参考文献。纸质版提交至西一楼446室，同时将电子版发送至lisun@https://www.doczj.com/doc/a5419064.html,。 4、各班完成的内容具体安排为：信息91-92：QPSK；信息93-94：16QAM；信 息95-96，学硕：2FSK。