1、 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1 课程设计的目的通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力2 课程设计要求要求：掌握以上各种电路与通信技术的基本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自
2、学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2.通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。3.掌握示波器，频谱仪，失真度仪的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。3 课程设计进度安排序号 设 计 内 容 所用时间1 根据设计任务，分析电路原理，确定实验方案 2 天2 根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析 7 天3 撰写课程设计报告 1 天合 计 2 周指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目 录摘 要 .IAbstract.I1 设计任务 .11.1 设计目的 .11.2 课程设计
3、要求 .11.3 课程设计任务 .12 实验原理分析 .22.1 实验原理框图 .22.2 PCM 原理介绍 .32.2.1 抽样(Sampling) .32.2.2 量化（quantizing） .32.2.3 A 压缩律： .42.2.4 编码（Coding） .92.2 基带传输 PST 码 .92.3 循环码 .102.3.1 循环码介绍 .102.3.2 循环码编码原理 .122.3.3 循环码的纠错原理 .132.4 二进制频移键控（2PSK）调制与解调原理 .152.4.1 数字调制技术 .152.4.2 二进制相移键控（2PSK）基本原理 .162.4.3 MATLAB 实现
4、2PSK 调制与解调 .182.5 衰落信道 .183 MATLAB 软件仿真及结果 .193.1 MATLAB 简介 .193.2 发送端仿真结果与分析 .193.2.1 仿真结果图 .193.2.2 实验结果分析 .244.小结 .25参考文献 .26附录： .27摘 要通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。一个数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，主要有信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调。具体过程是把信息源的模拟信号经过模数转换变成数子信号然后，再进行基带编码、信道编码、载波调制然后发送到信道中，然后造接收端进行对应的解调、译码、数模转换得到最终的接
5、收信号。本设计结合 PCM 的抽样、量化、编码原理把模拟信号转换数字信号、汉明码编译码原理实现信道编译码、PST 编译码原理用于实现信源编译码、PSK 调制解调原理用于实现数字调制与解调、衰落信道原理用于信道和噪声源的近似，利用 MATLAB 软件编程，完成了整个通信系统编码仿真分析。关键词：MATLAB 软件编程、数字通信系统、PCM、PST 码、循环码、PSKAbstractCommunication system is the role of the information from the source sent to one or more of the destination. A
6、 digital communication system is to use digital signal to transfer information communication system, basically have source coding and decoding, channel coding and decoding, digital modulation and demodulation. The specific process is the source of the analog signal after a/d convert into number son
7、signal and then, again carries on the baseband coding, channel coding, carrier modulation and then sent to the channel, then made on the receiving end corresponding demodulation, decoding, d/a conversion to get the final receiving signal.This design with PCM sampling and quantization and coding prin
8、ciple to analog signal into the digital signal, hamming code knitting decoding theory to realize channel knitting decoding, PST knitting decoding principle used to implement the source knitting decoding, PSK modulation demodulation principle used to implement the digital modulation and demodulation,
9、 Fading channel and the principle for noise approximation, using MATLAB software programming, complete the whole communication system coding simulation analysis.Keywords: MATLAB software programming, digital communication system, PCM, PST, Cyclic code, PSK1 设计任务1.1 设计目的通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算
10、以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。1.2 课程设计要求要求：掌握以上各种电路与通信技术的基本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2.通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。3.掌握示波器，频谱仪，失真度仪的
11、正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。1.3 课程设计任务利用仿真软件（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。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。 （信源为模拟信源，数字化方式为增量调制，基带码为 AMI 码，信道码为循环码，调制方式为 ASK 调制，信道类型为衰落信道） 。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。信源：自己构造一时间函数，数字化方式
12、:PCM，基带码:PST，信道码:循环码，调制方式:PSK，信道类型:衰落信道 ；解调，信道解码，基带解码，数模转换的过程与输入端对应。2 实验原理分析2.1 实验原理框图图 2.1 通信系统的原理框图模数转换中有三个基本过程：抽样、量化、编码。根据编码的不同有几种调制方法，如脉冲振幅调制（PAM） ，脉冲编码调制（PCM） ，差分脉冲编码调制（DPCM） ，增量调制。基带传输的常用码型有 AMI 码，HDB3 码，PST 码，曼彻斯特码，密勒码，CMI 码。信道编码的常用编码有汉明码，卷积码，循环码，BCH 码。常见的数字调制方式有振幅键控（ASK） ，频移键控（ FSK） ，相移键控（PS
13、K） 。常见的信道有加性高斯白噪声信道，多径衰落信道。根据题目要求，数字化方式为 PCM 调制，基带码为 PST 码，信道码为循环码，数字调制方式为 PSK 调制，信道为衰落信道，则有以下原理框图模拟信源信道模数转换 数字调制信道编码基带编码信道解码 数字解调模拟信源 数模转换 基带解码模拟信源衰落信道PCM调制 PSK 调制循环编码PST 编码循环解码 PSK 解调模拟信源 PCM解调 PST 解码图 2.2 实验原理框图2.2 PCM 原理介绍模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数字化的脉冲编码调制（PCM，Pulse Coding Modulation）技术。2
14、.2.1 抽样(Sampling)图2.3 抽样原理图 离散时间信号通常是有连续时间信号经周期采样得到的。完成采样功能的器件称为采样器，下图所示为采样器的示意图。图中 Xa(t)表示模拟信号，Xa(nt)表示采样信号，T为采样周期，n=0，1，2， 。一般可以把采样器视为一个每隔 T 秒闭合一次的电子开关S。在理想情况下，开关闭合时间 满足 T。实际采样过程可视为脉冲调幅过程，Xa(t)为调制信号，被调脉冲载波 p(t)是周期为 T、脉宽为 的周期脉冲串。当 0 时的理想采样情况是实际采样的一种科学的、本质的抽象，同时可使数学推导得到简化。下面主要讨论理想采样。2.2.2 量化（quantiz
15、ing）抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整” ，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。2.2.3 A 压缩律：所谓 A 压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：其中，A 为压缩系数；y 为归一化的压缩器输出电压； x 为归一化的压缩器输入电压。图画出了 A 为某一取值的归一化压缩特性。A 律压缩特性是以原点奇对称的，为了简便，图中只给出了正半轴部分。图 2.4 A 压 缩 律 特 性上图中，x 和 y
16、都在-1 和+1 之间，取量化级数为 N(在 y 方向上从-1 到+1 被均匀划分为 N 个量化级) ，则量化间隔为当 N 很大时，在每一量化级中压缩特性曲线可看作是直线，因此有式中，xi 为第 i 个量化级间隔的中间值。因此为了使量化信噪比不随信号 x 变化，也就是说在小信号时的量化信噪比不因 x 的减小而变小，即应使各量化级间隔与 x 成线性关系，即(2.1)则式（2.1）可写成即其中 k 为比例常数。当量化级数很大时，可以将它看成连续曲线，因而式(2.2)成为线性微分方程解此微分方程其中 c 为常数。为了满足归一化要求，当 x=1 时，y=1，代入式(2.3)可得故所得结果为即如果压缩特
17、性满足上式,就可获得理想的压缩效果，其量化信噪比和信号幅度无关。满足上式的曲线如下图所示，由于其没有通过坐标原点，所以还需要对它作一定的修改。图 2.5 理 想 压 缩 特 性 曲 线(2.2)(2.3)(2.4)A 律压缩特性就是对式(2.4)修改后的函数。在上图中，通过原点作理想压缩特性曲线的切线 oc，将 oc、cd 作为实际的压缩特性。修改以后，必须用两个不同的方程来描述这段曲线，以切点 c 为分界点，线段 oc 的方程 :设切点 c 的坐标为 (x1，y1)斜率为则由式(2.4)可得所以线段 oc 的方程为所以当 x=x1 时，y1=1/k 时，有因此有所以，切点坐标为 (exp-(k-1),1/k) ，令则将它代入式(2.5), 就可得到以切点 c 为边界的 段的方程为因 cd 段的方程，满足式 (3.4),所以由该式可得由以上分析可见，经过修改以后的理想压缩特性与图 5 中所示的曲线近似，而式(2.6)式(2.7)和式(2.4)完全一样。13 折线：实际中，A 压缩律通常采用 13 折线来近似， 13 折线法如图 2.4 所示，图中先把 轴的0,1区间分为 8 个不均匀段。(2.5)(2.6)(2.7)
