通信原理課程設(shè)計報告

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文檔簡介

1、　　《通信原理》　　課程設(shè)計報告　　專業(yè)：通信工程 　　班級： X班 　　學(xué) 號：

2、 XXXXXXX 　　姓名： XX 　　指導(dǎo)教師： XXXXXXXXXXX 　　201X 年 X 月X 日　　目錄　　1.課程設(shè)計目的 ....

3、..................................................................................3　　2.課程設(shè)計題目描述和要求 ................................................................3　　2.1課程設(shè)計題目 .

4、..............................................................................3　　2.2課程設(shè)計要求 ...............................................................................3　　2.3課程

5、設(shè)計題目選擇 .....................................................................4　　3 課程設(shè)計實現(xiàn) ...................................................................................4　　3.

6、1整體設(shè)計思路 .............................................................................4　　3.2整體實現(xiàn)過程 .............................................................................4

7、　　3.2.1 數(shù)字基帶信號生成 .........................................................4　　3.2.2 2PSK信號生成 ..............................................................7　　3.2.3 經(jīng)過信道后信號 ....

8、.........................................................7　　3.2.4 解調(diào)信號 .......................................................................8　　3.2.5 對解調(diào)信號進行濾波...............

9、.......................................10　　3.2.6 抽樣判決 ........................................................................11　　4 課程設(shè)計總結(jié) .....................................

10、.............................................12　　5 參考書目 ........................................................................................12　　附錄A 課程設(shè)計源代碼 ..........

11、.................................................13　　1.課程設(shè)計目的　　通信原理課程設(shè)計的目的是：使自己加深對所學(xué)的通信原理知識理解，培養(yǎng)自己的專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。使自己能比較

12、扎實地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實踐訓(xùn)練，增強分析和解決問題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。　　2.課程設(shè)計題目描述和要求 　　2.1課程設(shè)計題目

13、;　　題目1：2ASK系統(tǒng)的設(shè)計　　題目2：2PSK系統(tǒng)的設(shè)計　　目標(biāo)：（1）系統(tǒng)工作原理　?。?）設(shè)計系統(tǒng)　　（3）設(shè)定參數(shù)（碼速率，仿真時間，抽樣頻率，載頻，信噪比等），利用Matlab仿真

14、;　　2.2課程設(shè)計要求　　本次課程設(shè)計最終要求提交設(shè)計說明書，由以下各部分組成：　?。?）概述所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能； 　?。?）調(diào)制解調(diào)原理及系統(tǒng)性能的描述；　?。?）軟件設(shè)計流程及描述；

15、;　?。?）源程序代碼（要有注釋）；　?。?）用matlab軟件仿真系統(tǒng)的各個部分的波形和頻譜圖。　　2.3課程設(shè)計題目的選擇　　本設(shè)計采用題目2，即設(shè)計2PSK系統(tǒng)　　數(shù)字基帶信號可以分為：：1，單極性波形。只有正電平和零電平

16、　　2，雙極性波形。正負(fù)電平1，0　　3，單極性歸零 　　4，雙極性歸零。　　5，差分波形。　　6.，多電平波

17、形　　數(shù)字基帶信號控制載波將數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程成為數(shù)字調(diào)制。利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法。對載波的振幅進行鍵控稱為振幅鍵控（ASK），對載波的頻率進行鍵控稱為頻移鍵控（FSK），對載波的相位進行鍵控稱為相移鍵控(PSK)。調(diào)制信號時二進制數(shù)字基帶信號時，稱為二進制數(shù)字調(diào)制。<

18、;p>　　3 課程設(shè)計實現(xiàn)　　3.1整體設(shè)計思路　　1.課程設(shè)計按照以下系統(tǒng)框圖進行設(shè)計：　　圖1　　（1）發(fā)送端采用模擬法產(chǎn)生已調(diào)信號：</p&

19、gt;　　若要產(chǎn)生2ASK信號，則基帶信號s(t)是單極性波形，若要產(chǎn)生2PSK信號，則基帶信號s(t)是雙極性波形；　?。?）將已調(diào)信號送入信道進行傳輸：　　由于信道中常見的噪聲是高斯白噪聲，因而，假設(shè)信道是高斯白噪聲信道。已調(diào)信號在送入信道傳輸?shù)倪^程中，疊加上高斯白噪聲。　?。?）信道輸

20、出端信號的解調(diào)　　采用同步解調(diào)法進行解調(diào)。　?。?）基帶信號的恢復(fù)　　對解調(diào)器的輸出進行抽樣判決恢復(fù)基帶信號。　　2.下面對設(shè)計的各個步驟進行簡要說明：　　（1）消息代碼的產(chǎn)生　?。?）基

21、帶信號的產(chǎn)生　　（3）已調(diào)信號的產(chǎn)生　?。?）已調(diào)信號通過白噪聲信道　?。?）對信道輸出端混合信號中的噪聲進行抑制　?。?）信號的解調(diào)　　（7）基帶信號的恢復(fù)<p

22、>　　系統(tǒng)實現(xiàn)的流程圖如下：　　圖2　　3.2整體實現(xiàn)過程　　　3.2.1 產(chǎn)生數(shù)字基帶信號　　通過matlab軟件產(chǎn)生一串隨機的“0”、“1”消息代碼序列,對于2PSK系統(tǒng)，消息代碼是雙極性的，同時需要進行單雙極性變換。<

23、;/p>　　程序代碼如下：　　max=10; %二進制碼個數(shù)　　machang=10; %碼長（與碼元時間的概念不同）　　g=randint(1,max); %長度為max的隨機二進制序列;(a,b)表示a

24、行b列　　st=[]; % s(t)為數(shù)字基帶信號　　mod1=[]; % 調(diào)制信號函數(shù)（modulation:調(diào)制）；[]表示函數(shù)的內(nèi)容等待填寫　　f=2*pi*machang; %求得載波的角頻率　　t=0:0.01:1-0.01;%此處用到冒

25、號表達式，t=初始值：步長：終止值　　%也可以用linspace(a,b,n)表示與a:(b-a)/(n-1):b;默認(rèn)步長為1　　for n=1:length(g);　　if g(n)==0;% g中第n個元素的值　　A=-ones(1,10*machang); %若

26、在1到碼長上g(n)=0，s(t)=-1;　　else 　　A=ones(1,10*machang); %g(n)=1,s(t)=1 　　end　　st=[st A]; %對s(t

27、)進行雙極性變換　　end　　%產(chǎn)生載波函數(shù)　　figure(1);　　subplot(2,1,1);plot(st);grid on;　　axis([0

28、 1000 -1.2 1.2]);title('原始信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(st)));　　axis([0 machang*length(g) 0 400]);title('原始信號頻域波形');　　圖3<

29、;/b>　　3.2.2調(diào)制信號生成　　數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：①利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當(dāng)做模擬信號的特殊情況處理；②利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的相位進行鍵控，便可獲得相移鍵控（PSK）基本的調(diào)制方式。</p&

30、gt;　　數(shù)字調(diào)相：如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，這兩個頻率同時達到正最大值，同時達到零值，同時達到負(fù)最大值，它們應(yīng)處于"同相"狀態(tài)；如果其中一個開始得遲了一點，就可能不相同了。如果一個達到正最大值時，另一個達到負(fù)最大值，則稱為"反相"。一般把信號振蕩一次（一周）作為360度。如果一個波比另一個波相差半個周期，我們說兩個波的相位差180度，也就是反相。當(dāng)傳輸數(shù)字信號時，

31、"1"碼控制發(fā)0度相位，"0"碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相位就有了移動，也就帶上了信息。　　相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和π分別表示二進制“1”和“0”。因此，2PSK信號的時域表達式為　　\* MERGEFORMAT (t)=Acos \

32、* MERGEFORMAT t+ \* MERGEFORMAT ) 　　其中， \* MERGEFORMAT 表示第n個符號的絕對相位：　　\* MERGEFORMAT = \* MERGEFORMAT 　　因此，上式可以改寫為

33、　\* MERGEFORMAT 　　具體實現(xiàn)程序代碼如下：　　max=10; %二進制碼個數(shù)　　machang=10; %碼長（與碼元時間的概念不同）　　g=randint(1,max); %長度為max的隨機二進制序列;(

34、a,b)表示a行b列　　st=[]; % s(t)為數(shù)字基帶信號　　mod1=[]; % 調(diào)制信號函數(shù)（modulation:調(diào)制）；[]表示函數(shù)的內(nèi)容等待填寫　　f=2*pi*machang; %求得載波的角頻率　　t=0:0.01:1-0.01

35、;%此處用到冒號表達式，t=初始值：步長：終止值　　%也可以用linspace(a,b,n)表示與a:(b-a)/(n-1):b;默認(rèn)步長為1　　for n=1:length(g);　　if g(n)==0;% g中第n個元素的值　　A=-ones(1,10*machan

36、g); %若在1到碼長上g(n)=0，s(t)=-1;　　else 　　A=ones(1,10*machang); %g(n)=1,s(t)=1 　　end　　st=[st A]

37、; %對s(t)進行雙極性變換　　end　　%產(chǎn)生載波函數(shù)　　mod=[];　　for n=1:length(g);

38、　　if g==0; 　　c=sin(f*t); 　　else g==1;　　c=sin(f*t); 　　end　　mod=[mod c];

39、 %與s(t)等長的載波信號　　end　　tiaozhi=st.*2.*mod; %調(diào)制過程　　figure(1);　　subplot(2,1,1);plot(st);grid on;

40、　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);title('原始信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(st)));　　axis([0 machang*length(g) 0 400]);title('原始信號頻域波形');<p

41、>　　figure(2);　　subplot(2,1,1);plot(tiaozhi);grid on;　　title('2PSK信號的時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(tiaozhi)));　　axis([0

42、 machang*length(g) 0 400]);title('2PSK信號頻譜');　　圖4　　3.2.3 經(jīng)過信道后信號　　通信系統(tǒng)中常見的熱噪聲近似為白噪聲，且熱噪聲的取值恰好服從高斯分布，所以在分析通信系統(tǒng)的抗噪聲性能時，常用高斯白噪聲作為通信信道

43、中的噪聲模型。　　%%%%%添加高斯白噪聲%%%%%　　%wgn(m,n,p)是產(chǎn)生高斯白噪聲的函數(shù)；awgn(x,SNR)；SNR：信噪比　　SNR=10;%SNR：信噪比　　channel=awgn(tiaozhi,SNR);% channel：信道

44、;　　figure(3);　　subplot(2,1,1);plot(channel);grid on;　　title('信號通過信道后波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(channel)));　　a

45、xis([0 1000 0 400]);title('通過信道后信號頻譜');　　圖5　　3.2.4解調(diào)信號　　2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信

46、息來解調(diào)信號。　　圖6　　3.2.5 對解調(diào)信號進行濾波 　　設(shè)計數(shù)字低通濾波器，對解調(diào)信號進行濾波。　　實現(xiàn)程序如下：　　Fs=800;Fb=10

47、;Fc=18;%數(shù)字濾波器設(shè)計所要求的頻帶參數(shù)　　fb=2*pi*Fb/Fs;　　fc=2*pi*Fc/Fs;　　T=1/Fs;wb=tan(fb/2);wc=tan(fc/2);%將數(shù)字指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬指標(biāo)　　As=100;Ap=1;<p&g

48、t;　　[N,wc]=buttord(wb,fc,Ap,As,'s');%求出模擬濾波器階數(shù)　　[num,den]=butter(N,wc,'s');%求出模擬濾波器分子多項式(num)和分母多項式(den)　　[numd,dend]=bilinear(num,den,0.5);%雙線性變換法求得數(shù)字濾波器的分子多項式(n

49、umd)和分母多項式(dend)　　[H,W]=freqz(numd,dend);%計算數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)　　figure(5);　　plot(W*Fs/(2*pi),abs(H));grid on;%圖像背景網(wǎng)格　　xlabel('頻率/Hz');yla

50、bel('頻率響應(yīng)幅度');title('Butterworth');　　y=filter(numd,dend,demod);　　figure(6);　　subplot(2,1,1);plot(y);grid on;　　title('

51、;經(jīng)過LPF后時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(y)));　　title('經(jīng)過LPF后頻域波形');　　圖7　　圖8</p&

52、gt;　　3.2.6 抽樣判決　　實現(xiàn)程序如下：　　for m=1:10*machang*length(g);　　if y(m)>=0;　　demod(m)=1;

53、　　else 　　demod(m)=-1 　　end　　end　　figure(7);　　subplot(2,

54、1,1);plot(demod);grid on;　　title('經(jīng)抽樣判決后信號s(t)波形');　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(demod)));　　title('

55、;經(jīng)抽樣判決后信號頻譜');　　figure(8);　　subplot(2,1,1);plot(st);grid on;　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);title('原始信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plo

56、t(demod);grid on;　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);title('抽樣判決后信號波形');　　圖9　　圖10　　4 課程設(shè)計總

57、結(jié)　　通過這次的課程設(shè)計我們可以學(xué)的到很多的東西，不僅可以鞏固以前所學(xué)過的知識，還可以學(xué)到很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。進一步加深了對通信原理的了解，讓我對它有了更加濃厚的興趣。　　參考書目：　　陳后金等著，數(shù)字信號處理，北京：高等教育出版社，2004&

58、lt;/p>　　劉衛(wèi)國著，MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2002　　劉樹棠譯，信號與系統(tǒng)，西安：西安交通大學(xué)出版社，1998　　樊昌信等著，通信原理，北京：國防工業(yè)出版社，2006　　附錄源程序代碼&

59、lt;p>　　%%%%%對二進制基帶信號進行調(diào)制%%%%% 　　max=10; %二進制碼個數(shù)　　machang=10; %碼長（與碼元時間的概念不同）　　g=randint(1,max); %長度為max的隨機二進制序列;(a,b)表示a行b列</p&g

60、t;　　st=[]; % s(t)為數(shù)字基帶信號　　mod1=[]; % 調(diào)制信號函數(shù)（modulation:調(diào)制）；[]表示函數(shù)的內(nèi)容等待填寫　　f=2*pi*machang; %求得載波的角頻率　　t=0:0.01:1-0.01;%此處用到冒號表達式，t=初始值：

61、步長：終止值　　%也可以用linspace(a,b,n)表示與a:(b-a)/(n-1):b;默認(rèn)步長為1　　for n=1:length(g);　　if g(n)==0;% g中第n個元素的值　　A=-ones(1,10*machang); %若在1到碼長上g(n)=

62、0，s(t)=-1;　　else 　　A=ones(1,10*machang); %g(n)=1,s(t)=1 　　end　　st=[st A]; %對s(t)進行雙極性變換<

63、;/p>　　end　　%產(chǎn)生載波函數(shù)　　mod=[];　　for n=1:length(g);　　if g==0

64、; 　　c=sin(f*t); 　　else g==1;　　c=sin(f*t); 　　end　　mod=[mod c]; %與s(t)等長的載波信號

65、　　end　　tiaozhi=st.*2.*mod; %調(diào)制過程　　figure(1);　　subplot(2,1,1);plot(st);grid on;　　axis(

66、[0 1000 -1.2 1.2]);title('原始信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(st)));　　axis([0 1000 0 400]);title('原始信號頻域波形');　　figure(2);<

67、;p>　　subplot(2,1,1);plot(tiaozhi);grid on;　　axis([0 1000 -4 4]);title('2PSK信號的時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(tiaozhi)));　　axis([0 1000 0 400

68、]);title('2PSK信號頻譜');　　%%%%%添加高斯白噪聲%%%%%　　%wgn(m,n,p)是產(chǎn)生高斯白噪聲的函數(shù)；awgn(x,SNR)；SNR：信噪比　　SNR=10;%SNR：信噪比　　channel=awgn(tiaozhi,SNR)

69、;% channel：信道　　figure(3);　　subplot(2,1,1);plot(channel);grid on;　　title('信號通過信道后波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(channel)));&l

70、t;/p>　　axis([0 1000 0 400]);title('通過信道后信號頻譜');　　%%%%%對通過信道后信號進行解調(diào)%%%%%　　demod=mod.*channel; %同步解調(diào)　　figure(4);　　s

71、ubplot(2,1,1);plot(demod);grid on;　　axis([0 machang*length(g) -2 2]);title('解調(diào)后信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(demod)));　　axis([0 1000 0 400])

72、;title('解調(diào)后信號頻域波形');　　%%%%%數(shù)字低通濾波器%%%%%　　Fs=800;Fb=10;Fc=18;%數(shù)字濾波器設(shè)計所要求的頻帶參數(shù)　　fb=2*pi*Fb/Fs;　　fc=2*pi*Fc/Fs;

73、;　　T=1/Fs;wb=tan(fb/2);wc=tan(fc/2);%將數(shù)字指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬指標(biāo)　　As=100;Ap=1;　　[N,wc]=buttord(wb,fc,Ap,As,'s');%求出模擬濾波器階數(shù)　　[num,den]=butter(N,wc,'s');%求出模擬

74、濾波器分子多項式(num)和分母多項式(den)　　[numd,dend]=bilinear(num,den,0.5);%雙線性變換法求得數(shù)字濾波器的分子多項式(numd)和分母多項式(dend)　　[H,W]=freqz(numd,dend);%計算數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)　　figure(5);

75、　　plot(W*Fs/(2*pi),abs(H));grid on;%圖像背景網(wǎng)格　　xlabel('頻率/Hz');ylabel('頻率響應(yīng)幅度');title('Butterworth');　　y=filter(numd,dend,demod);<p

76、>　　figure(6);　　subplot(2,1,1);plot(y);grid on;　　title('經(jīng)過LPF后時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(y)));　　title('經(jīng)過LPF后頻域波

77、形');　　%%%%%抽樣判決%%%%%　　for m=1:10*machang*length(g);　　if y(m)>=0;　　demod(m)=1; 　　else <

78、;/p>　　demod(m)=-1 　　end　　end　　figure(7);　　subplot(2,1,1);plot(demod);grid on;</

79、p>　　title('經(jīng)抽樣判決后信號s(t)波形');　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);　　subplot(2,1,2);plot(abs(fft(demod)));　　title('經(jīng)抽樣判決后信號頻譜');

80、　　figure(8);　　subplot(2,1,1);plot(st);grid on;　　axis([0 1000 -1.2 1.2]);title('原始信號時域波形');　　subplot(2,1,2);plot(demod);grid on;&

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