通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告--基于pcmtmd2dpsk技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)仿真

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于PCM/TMD/2DPSK通</p><p><b>　　信系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)名稱</b></p>

2、;<p>　　基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)仿真。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和基本任務(wù)</p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本門課學(xué)習(xí)的情況，更在于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中查閱專業(yè)資料、工具書或參考書，掌握工程設(shè)計(jì)手段和軟件工具，并能用設(shè)

3、計(jì)報(bào)告表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié)果的能力。培養(yǎng)學(xué)生事實(shí)求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，要求學(xué)生熟悉和掌握通信原理的基本原理和方法，使學(xué)生得到通信系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。讓學(xué)生獨(dú)立或集體討論設(shè)計(jì)題目的總體設(shè)計(jì)方案、編程、軟件硬件調(diào)試、編寫設(shè)計(jì)報(bào)告等問(wèn)題，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)由學(xué)習(xí)知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)的初步過(guò)渡。</p><p>

4、　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使學(xué)生熟練掌握Matlab仿真分析通信系統(tǒng)性能的方法，應(yīng)用Matlab語(yǔ)言編寫應(yīng)用程序、應(yīng)用simulink仿真分析系統(tǒng)性能。</p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)及要求</p><p>　　1、 用SIMULINK仿真，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)兩路語(yǔ)音信號(hào)同時(shí)傳輸。</p><p>&l

5、t;b>　　2、要求：</b></p><p>　?。?）熟悉MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)，熟悉2ASK/2DPSK系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)原理，構(gòu)建調(diào)制解調(diào)電路圖.</p><p>　?。?）用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號(hào)的頻譜的變化。并觀察解調(diào)前后頻譜有何變化以加深對(duì)該信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理的理解。</p><p&g

6、t;　?。?）在調(diào)制與解調(diào)電路間加上各種噪聲源，用誤碼測(cè)試模塊測(cè)量誤碼率,并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調(diào)后波形，分析噪聲對(duì)系統(tǒng)造成的影響。 </p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析及設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1通信系統(tǒng)各部分組成及原理</p><p>　　圖3-1 通信系統(tǒng)一般模型</p><p>　　發(fā)送設(shè)備：低通濾波器，PC

7、M編碼器，復(fù)接器，調(diào)制器等。</p><p>　　接收設(shè)備：帶通濾波器，PCM解碼器，分接器，解調(diào)器等。</p><p>　　3.1.1 脈沖編碼調(diào)制PCM編碼</p><p>　　1、所謂脈沖編碼調(diào)制，就是將模擬信號(hào)抽樣量化，然后將已量化值變換成代碼。PCM原理框圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 PCM原理方框圖<

8、/p><p>　　PCM 在通信系統(tǒng)中完成將語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化功能，它的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。</p><p><b>　　2、PCM編碼原理</b></p><p><b>　　(1) 抽樣</b></p><p>　　所謂抽樣

9、，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說(shuō)能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。</p><p><b>　　(2) 量化</b></p><p>　　量化，就是把經(jīng)過(guò)抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來(lái)表示。&l

10、t;/p><p>　　模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。</p><p><b>　　均勻量化：</b></p><p>　　用這種方法量化輸入信號(hào)時(shí)，無(wú)論對(duì)大的輸入信號(hào)還是小的輸入信號(hào)一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對(duì)話音信號(hào)來(lái)說(shuō)，大信號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)并不多，增加的樣本位數(shù)就

11、沒有充分利用。為了克服這個(gè)不足，就出現(xiàn)了非均勻量化的方法。</p><p><b>　　非均勻量化：</b></p><p>　　非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的，輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。</p><

12、;p>　　由于A 律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼, 壓擴(kuò)特性圖如下圖所示：</p><p>　　這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　(3) 編碼</b></p><p>　　所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱為譯碼。一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序

13、排列。</p><p>　　3.1.2 時(shí)分復(fù)用TDM</p><p>　　時(shí)分多址是將通信信道在時(shí)間坐標(biāo)上劃分成若干等間隔的時(shí)隙（ts, time slot）。時(shí)隙編號(hào)，并且周期重復(fù)出現(xiàn)。每對(duì)通信設(shè)備將工作在某個(gè)分配（或指定）的時(shí)隙上，即不同的通信用戶是靠不同的時(shí)隙劃分實(shí)現(xiàn)通信的。</p><p>　　3.1.3 2DPSK二進(jìn)制差分編碼調(diào)制</p>

14、;<p><b>　　（1）調(diào)制</b></p><p>　　2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。</p><p>　　2DPSK的產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)需要經(jīng)過(guò)碼型變換，將絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼。</p><p><b>　?。?）解調(diào)</b></p><p>

15、;　　本課程設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法，圖2-6為相干解調(diào)法，解調(diào)器原理圖和解調(diào)過(guò)程。其解調(diào)原理是：先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生180o相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。</p><p>　　3.2數(shù)字信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

16、步驟</p><p>　　對(duì)于比較大的系統(tǒng)，先將系統(tǒng)分解為不同功能的模塊，分別實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊，最后再進(jìn)行整合。</p><p>　　基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)，可分解為PCM模塊，TMD模塊和2DPSK模塊以及其他輔助功能模塊。</p><p>　　3.2.1 PCM編碼模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　PCM編碼模塊框

17、圖：</p><p>　　對(duì)模擬信號(hào)編碼結(jié)果圖：</p><p><b>　　PCM解碼模塊：</b></p><p>　　3.2.2 TDM時(shí)分復(fù)用模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　時(shí)分復(fù)用模塊：</b></p><p>　　兩路信號(hào)合并為一路，封幀后結(jié)果圖：<

18、/p><p><b>　　解復(fù)用模塊： </b></p><p>　　解復(fù)用之后，信號(hào)分成兩路，并分幀：</p><p>　　2DPSK二進(jìn)制差分編碼調(diào)制、解調(diào)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　2DPSK模塊實(shí)現(xiàn)框圖：</p><p>　　2DPSK調(diào)制，解調(diào)過(guò)程：</p><p>

19、;<b>　　其他模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　封裝成幀：</b></p><p><b>　　分幀：</b></p><p><b>　　信號(hào)離散和延遲：</b></p><p>　　四、通信設(shè)計(jì)結(jié)果和分析</p><

20、p>　　4.1 語(yǔ)音信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果</p><p>　　4.1.1 通信系統(tǒng)框圖：</p><p>　　最后仿真結(jié)果及比較：</p><p>　　4.1.2 主要參數(shù)設(shè)置：</p><p>　　第一路信號(hào)的帶寬設(shè)置：</p><p>　　第二路信號(hào)的帶寬設(shè)置：</p><p&g

21、t;　　抽樣頻率，離散化頻率設(shè)置：</p><p><b>　　載波頻率設(shè)置：</b></p><p>　　2DPSK解調(diào)后低通濾波器頻率設(shè)置：</p><p>　　PCM解碼之后，第一路信號(hào)低通濾波：</p><p>　　PCM解碼之后，第二路信號(hào)低通濾波：</p><p><b>　

22、　4.2 系統(tǒng)分析</b></p><p>　　這個(gè)基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸仿真系統(tǒng)，在一定程度上對(duì)實(shí)際通信系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，有利于我們初學(xué)者對(duì)實(shí)際通信系統(tǒng)的分析。</p><p>　　這個(gè)系統(tǒng)還存在許多不足之處：</p><p>　　其一，在對(duì)語(yǔ)音模擬信號(hào)進(jìn)行編碼，時(shí)分復(fù)用和差分編碼調(diào)制之后并沒有送入加入了噪聲之后的進(jìn)行傳輸，也就是

23、說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)是在絕對(duì)理想的情況下進(jìn)行仿真的。</p><p>　　其二，信號(hào)的發(fā)送沒有考慮到碼間串?dāng)_，信號(hào)的頻譜等情況。</p><p>　　其三，信號(hào)的接收，只是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)解調(diào)，沒有考慮同步，也沒有進(jìn)行濾波器的匹配和最佳接收，沒有考慮信號(hào)的失真和誤碼率。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)只是一個(gè)整體框架，細(xì)節(jié)部分有待完善。</p><p&

24、gt;<b>　　五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通信原理課程是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。而通信原理大型實(shí)驗(yàn)課程是一種是加強(qiáng)理論課程的學(xué)習(xí)，加深我們對(duì)本課程中的基本理論知識(shí)及基本概念的理解，提高我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)我們實(shí)踐動(dòng)手能力和分析解決通信工程中實(shí)際問(wèn)題的能力重要的手段和途徑。</p><p>　　通信原理課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)有針

25、對(duì)性的課程設(shè)計(jì)，使我們學(xué)會(huì)系統(tǒng)地綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，提高學(xué)我們?cè)谕ㄐ畔到y(tǒng)應(yīng)用方面的開發(fā)與設(shè)計(jì)本領(lǐng)，系統(tǒng)的掌握通信原理的基本理論。</p><p>　　通信原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)提高動(dòng)手能力、加深對(duì)所學(xué)知識(shí)理解的的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它具有動(dòng)手、動(dòng)腦和理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)，是培養(yǎng)在校工科大學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、敢于動(dòng)手、善于動(dòng)手和獨(dú)立自主解決設(shè)計(jì)實(shí)踐中遇到的各種問(wèn)題能力的一種較好方法。</p>

26、;<p>　　該課程設(shè)計(jì)利用MATLAB 軟件完成了一個(gè)基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了SIMULINK 功能強(qiáng)大，建模簡(jiǎn)單，參數(shù)易于調(diào)整的特點(diǎn)。結(jié)果表明，基于SIMULINK 仿真模型，能夠反映模擬通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，其可視化界具有很好的演示效果，為通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究提供了強(qiáng)有力的工具，也為學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)理論提供了一條非常好的途徑。在通信原理的教學(xué)過(guò)程中,一直注重理論的教學(xué),但是深?yuàn)W