淮海工学院
课程设计报告书
课程名称：综合专业课程设计
题目：数字通信系统的性能分析与仿真系（院）：电子工程系
学期：2011-2012-1
专业班级：通信081
姓名：宗淙
学号：510822114
一. 课程设计的目的
专业课程设计是本科教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本科教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还起到从理论过渡到实践的桥梁作用。使学生得到一次工程技术实践方面的锻炼。为在下一阶段的教学环节(毕业设计)中,能够独立地进行工程设计工作，奠定一个良好的基础。
二.设计步骤
课程设计要求的主要步骤有：
1、根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。
2、要求了解有关通信电子工程中各种常用软件的使用方法以及常用的EDA手段。
3、通过专业课程设计中的方案选择和论证，了解、熟悉、并进一步掌握电子工程及其通信专业工程设计的特点、思路、以及具体的方法和步骤,以提高独立工程设计的能力。
4、通过专业课程设计中的设计计算、软件编制，产品图纸和系统线路的绘制与制作，提高计算机软、硬件设计，工程计算和工程制图的能力。
5、培养查阅相关参考资料和手册的能力。
6、通过专业课程设计，培养严谨的科学思维方法。
三.设计内容。
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进行调制，M是64，128，256，512。
4.选择合适的升余弦函数，使用升余弦对基带信号进行滤波。
5.在解调端，进行滤波，MQAM的解调，格雷码的逆映射，纠错解码。
6.改变信噪比，分析系统性能。
四.设计内容介绍：
MQAM是多进制正交幅度调制是在中、大容量数字微波通信系统中大量使用的一种载波控制方式。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。
如信道纠错编码使用分组码，M必须选择数字64，128，256，512，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。仿真的基本框图是：
信号源---信道编码---映射---调制---滤波—高斯信道---滤波---解调-----逆映射-----译码---信宿
信号源：函数信号发生器。
信道编码：可以选择卷积码，分组码。
调制：MQAM。M必须是数字64，128，256，512。在调制前使用格雷码进行映射。
信道：信号经过调制后。通过信道。信道可以选择高斯加性白噪声信道。设置不同的信道信噪比，对系统进行仿真，分析不同信噪比之下的系统性能。
解调：QAM。
译码：根据信道编码方式，选择对应的信道解码方式。
性能分析：信号经过调制，信道，解调过程。在接受端，将得到的数据于原来的信号源数据比较，得到在特定信噪比的误码率。改变系统信噪比，从而得到系统的误码率曲线图。
五设计过程：
1．仿真模型
（1）根据选择的调制信号方式，确定仿真流程及框图。
（2）确定仿真中所用的函数，模块的具体参数。
2．软件设计：
编写M文件，在程序中依次改变信噪比，得到在特定信噪比下的误码率。信噪比范围是-10dB---30dB之间，根据得到的误码率数据，给出误码率---信噪比的曲线图。3．仿真调试：
在完成设计草案后可以进行仿真，并且对所设计的系统进行修改，并同理论数据进行比较。完成以下内容：
1、选择一种在具体的信道编码，信道类型下的MQAM的数字调制方式。
2、结合具体数字调制方式，选择四种MQAM进行系统仿真。
3、绘出没有信道编码情况下的该数字调制系统下的误码率---信噪比曲线图。
4、绘出有信道编码情况下的该数字调制系统下的误码率---信噪比曲线图。
5、对有无信道编码情况下的系统误码率---信噪比曲线图进行比较，并分析。
5．1、分组信道编码、高斯白噪声信道下的16QAM数字调制方式
程序：
%产生二进制整数流（图1）
M=16; %调制系数 k=log2(M);
n=3e4; %数据流长度 nsamp=1;
data=randint(n,1); %产生随机二进制数据流 figure; %绘出前40个点的柱状图 stem(x(1:40),'filled'); title('随机二进制数');
xlabel('二进制的值');ylabel('比特数');
0.10.20.30.40.50.60.7
0.80.91随机二进制数
比特数
二进制的值
图1 随机二进制数的柱状图 %定义滤波参数（图2） nsamp=4; filtorder=40;
delay=filtorder/(nsamp*2);
rolloff=0.25; %%滚降系数
rrcfilter=rcosine(1,nsamp,'fir/sqrt',rolloff,delay); %%升余弦平方根滤波 figure;impz(rrcfilter,1);
图2 初始化的升余弦滤波器的单位脉冲曲线图
%分组码纠错编码
genmat=[[1 0 1;0 1 1;0 1 0],eye(3)];
bianma=encode(x,6,3,'linear',genmat);
%准备调制，格雷码映射
mapping=[0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 8 9 11 10].';
xsym=bi2de(reshape(bianma,k,length(bianma)/k).','left-msb'); xsym=mapping(xsym+1);
figure; （图3）
stem(xsym(1:10),'filled');
title('随机符号');
xlabel('符号的值');ylabel('整数值');
%进行16QAM调制（图4）
y=qammod(xsym,M);
%进行平方跟升余弦滤波
ytx=rcosflt(y,1,nsamp,'filter',rrcfilter); %yj表示传送的信号
eyediagram(ytx(1:2000),nsamp*2); %产生眼图
随机符号
符号的值
整数值
图3 随机符号
-0.5
00.5
-3-2-1012
3Time
A m p l i t u d e
Eye Diagram for In-Phase Signal
-0.5
00.5
-3-2-1012
3Time
A m p l i t u d e
Eye Diagram for Quadrature Signal
图4滤波后无噪信号的眼图
%加入高斯白噪声
EbNo=10; %% 比特信噪比
snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp);
ynoisy=awgn(ytx,snr,'measured'); %yn表示加入高斯白噪声的传送信号
%滤波
yrx=rcosflt(ynoisy,1,nsamp,'Fs/filter',rrcfilter);
yrx=downsample(yrx,nsamp); %%欠采样函数
yrx=yrx(2*delay+1:end-2*delay);
%产生分布图（图5）
h=scatterplot(sqrt(nsamp)*ynoisy(1:nsamp*5e3),nsamp,0,'g.');
hold on;
scatterplot(yrx(1:5e3),1,0,'k*',h);
title('接收信号滤波');
legend('滤波之前','滤波之后');
axis([-5 5 -5 5]);
hold off;
图5 滤波前后接收信号比较分布图
%16QAM解调
zsym=qamdemod(yrx,M);
%格雷码逆映射
[dummy demapping]=sort(mapping); demapping=demapping-1;
zsym=demapping(zsym+1);
z=de2bi(zsym,'left-msb');
z=reshape(z.',prod(size(z)),1);
%分组码纠错解码（图6）
z=decode(z,6,3,'linear',genmat);
figure;
stem(z(1:40),'filled');
title('随机二进制数');
xlabel('比特数');ylabel('二进制的值');
图6 解调后随机二进制数据流%计算BER
[number_of_errors,bit_error_rate]=biterr(x,z)
number_of_errors = 20871
bit_error_rate = 0.4969
5.2、使用（M=16、32、64、126）MQAM进行数字仿真。
代码：
Mvec = [16 32 64 128];
EbNovec = [0:2:20]; %%信噪比范围0-20，步长2
number_of_errors = zeros(length(Mvec),length(EbNovec));
bit_error_rate = zeros(length(Mvec),length(EbNovec));
%产生二进制整数流
for idxM = 1:length(Mvec)
for idxEbNo = 1:length(EbNovec)
M = Mvec(idxM);
k=log2(M);
n=4.2e4;
nsamp=4;
x=randint(n,1);
%定义滤波参数
nsamp=4;
filtorder=40;
delay=filtorder/(nsamp*2);
rolloff=0.25;
rrcfilter=rcosine(1,nsamp,'fir/sqrt',rolloff,delay);
%分组码纠错编码
genmat=[[1 0 1;0 1 1;0 1 0],eye(3)];
bianma=encode(x,6,3,'linear',genmat);
%准备调制，格雷码映射
Msize = Mvec(idxM);
mapping = zeros(Msize);
xx=0:Msize-1;
yy=bitshift(xx,-1);
mapping = bitxor(xx,yy);
xsym = bi2de(reshape(bianma,k,length(bianma)/k).','left-msb'); xsym = mapping(xsym+1);
%进行16QAM调制
y=qammod(xsym,M);
%进行平方跟升余弦滤波
ytx=rcosflt(y,1,nsamp,'filter',rrcfilter);
%加入高斯白噪声
EbNo = EbNovec(idxEbNo);
snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp);
ynoisy=awgn(ytx,snr,'measured');
yrx=ynoisy;
%滤波
yrx=rcosflt(ynoisy,1,nsamp,'Fs/filter',rrcfilter);
yrx=downsample(yrx,nsamp);
yrx=yrx(2*delay+1:end-2*delay);
%16QAM解调
zsym=qamdemod(yrx,M);
%格雷码逆映射
[dummy demapping]=sort(mapping);
demapping=demapping-1;
zsym=demapping(zsym+1);
z=de2bi(zsym,'left-msb');
z=reshape(z.',prod(size(z)),1);
%分组码纠错解码
z=decode(z,6,3,'linear',genmat);
%计算BER
[number_of_errors(idxM,idxEbNo),bit_error_rate(idxM,idxEbNo)] = ...
biterr(x,z);
end
markerchoice = '.*oP';
plotsym = [markerchoice(idxM) '-'];
semilogy(EbNovec,bit_error_rate(idxM,:),plotsym);
drawnow;
hold on;
end
title('不同M值的M-QAM');
xlabel('EbNo (dB)'); ylabel('误码率');
legend('M = 16','M = 32','M = 64','M = 128','Location','SouthWest'); 5.3、对有和无信道编码情况下的系统误码率—信噪比曲线图进行比较，并分析。代码：
clear all;
Mvec = [ 16 ];
EbNovec = [0:1.6:15];
图7 不同调制系数的误码率
number_of_errors = zeros(length(Mvec),length(EbNovec)); bit_error_rate = zeros(length(Mvec),length(EbNovec)); n=4.2e4;
nsamp=4;
x=randint(n,1);
%定义滤波参数
nsamp=4;
filtorder=40;
delay=filtorder/(nsamp*2);
rolloff=0.25;
rrcfilter=rcosine(1,nsamp,'fir/sqrt',rolloff,delay);
%分组码纠错编码
genmat=[[1 0 1;0 1 1;0 1 0],eye(3)];
code=encode(x,6,3,'linear',genmat);
%产生二进制整数流
for idxM = 1:length(Mvec)
for idxEbNo = 1:length(EbNovec)
M = Mvec(idxM)
a=log2(M);
%准备调制，格雷码映射
Msize = Mvec(idxM);
mapping = zeros(Msize);
xx=0:Msize-1;
yy=bitshift(xx,-1);
mapping = bitxor(xx,yy);
xs = bi2de(reshape(code,a,length(code)/a).','left-msb'); xs = mapping(xs+1);
%进行16QAM调制
y=qammod(xs,M);
%进行平方跟升余弦滤波
yj=rcosflt(y,1,nsamp,'filter',rrcfilter);
%加入高斯白噪声
EbNo = EbNovec(idxEbNo);
snr=EbNo+10*log10(a)-10*log10(nsamp);
yn=awgn(yj,snr,'measured');
yf=yn
%滤波
yf=rcosflt(yn,1,nsamp,'Fs/filter',rrcfilter);
yf=downsample(yf,nsamp);
yf=yf(2*delay+1:end-2*delay);
%16QAM解调
zs=qamdemod(yf,M);
%格雷码逆映射
[dummy demapping]=sort(mapping);
demapping=demapping-1;
zs=demapping(zs+1);
z=de2bi(zs,'left-msb');
z=reshape(z.',prod(size(z)),1);
%分组码纠错解码
z=decode(z,6,3,'linear',genmat);
%计算BER
[number_of_errors(idxM,idxEbNo),bit_error_rate(idxM,idxEbNo)] = ... biterr(x,z);
end
markerchoice = 'o.';
plotsym = [markerchoice(idxM) '-'];
semilogy(EbNovec,bit_error_rate(idxM,:),plotsym);
drawnow;
hold on;
end
%产生二进制整数流
for idxM = 1:length(Mvec)
for idxEbNo = 1:length(EbNovec)
M = Mvec(idxM)
a=log2(M);
%准备调制，格雷码映射
Msize = Mvec(idxM);
mapping = zeros(Msize);
xx=0:Msize-1;
yy=bitshift(xx,-1);
mapping = bitxor(xx,yy);
xs = bi2de(reshape(x,a,length(x)/a).','left-msb');
xs = mapping(xs+1);
%进行16QAM调制
y=qammod(xs,M);
%进行平方跟升余弦滤波
yj=rcosflt(y,1,nsamp,'filter',rrcfilter);
%加入高斯白噪声
EbNo = EbNovec(idxEbNo);
snr=EbNo+10*log10(a)-10*log10(nsamp);
yn=awgn(yj,snr,'measured');
yrx=yn;
%滤波
yf=rcosflt(yn,1,nsamp,'Fs/filter',rrcfilter);
yf=downsample(yf,nsamp);
yf=yf(2*delay+1:end-2*delay);
%16QAM解调
zs=qamdemod(yf,M);
%格雷码逆映射
[dummy demapping]=sort(mapping);
demapping=demapping-1;
zs=demapping(zs+1);
z=de2bi(zs,'left-msb');
z=reshape(z.',prod(size(z)),1);
%计算BER
[number_of_errors(idxM,idxEbNo),bit_error_rate(idxM,idxEbNo)] = ... biterr(x,z);
end
markerchoice = '*o.';
plotsym = [markerchoice(idxM) '-'];
semilogy(EbNovec,bit_error_rate(idxM,:),plotsym);
drawnow;
hold on;
end
title('有无编码图线比较');
xlabel('信噪比'); ylabel('误码率');
legend('有编码时候图线','无编码时候图线','Location','SouthWest');
图8有编码信道和无编码信道信噪比—误码率曲线比较
六、总结
根据本次课程设计可以得出以下结论：
（1）随着信噪比的增加，误码率逐渐降低。
（2）随着M值的增大，误码率逐渐变大。
（3）信道编码可以降低误码率。
七、心得体会：
经过三周的综合课程设计，使我对MATALAB的操作有了更进一步的认识和了解，要想学好它要重在实践，要通过不断的上机操作才能更好地学习它，通过实践，我也发现我的好多不足之处，首先是自己在指法上还不行，经常按错字母，通过学习也有所改进；再有对MATALAB的一些编程不太了解，还有对函数调用的正确使用不够熟悉，通过实践，使我在这几个方面的认识有所提高。
通过实践的学习，我认到学好计算机要重视实践操作，不仅仅是学习MATALAB，还是其它的语言，以及其它的计算机方面的知识都要重在实践，所以后在学习过程中，我会更加注视实践操作，使自己便好地学好计算机。为下学期的毕业设计打下了坚实的基础。
第一章通信系统概论 1.1 绪论 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统的分类与通信方式1.4 通信系统的质量指标 1.5 通信技术的发展
1.1 绪论 通信 广义上说用任何方法通过任何媒介跨时/空传递信息，均称为通信。
1.1 绪论 ◆通信的定义： 是指由一地向另一地进行消息的有效传递。 ◆通信的目的： 就是传递消息。 ◆本课程对通信的定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号) 实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统模型 信 源信宿噪声源 信道发送设备 接收设备产生或发出将信源产生的消息信号 变换成便于传送的形式从带有干扰的接收信号中正 确恢复出原始 信号 接受消息 的人或机 信号传输的通道各处噪声的集中表现
1.2 通信系统的组成 ◆信源：把待传输的消息转换成原始电信号，如电话 系统中电话机可看成是信源。 ◆发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的 原始电信号变换成适合在信道中传输的信号。 ◆信道：信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无 线的。 ◆接收设备：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相 应的原始电信号来。 ◆信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息。
1.2 通信系统的组成 1.2.2 模拟通信系统和数字通信系统1.信源消息分为两大类 连续消息离散消息 消息的载体是电信号，电信号的变化体现在某一参量的变化上（如连续波的幅度、频率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）。 消息的状态连续变化或是不可数的。如语音、活动图片等消息的状态是离散的或是可数的。 如符号、数据等
实验一频分复用和超外差接收机仿真实验 实验目的 1熟悉Simulink模型仿真设计方法 2掌握频分复用技术在实际通信系统中的应用 3理解超外差收音机的接收原理 实验内容 设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。 实验原理 超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示： 图1-1超外差收音机基本原理框图 从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下： 混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的
频率成分就是中频频率。其频谱搬移过程如下图所示： 图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱 中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。 解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。 实验步骤 1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示： 图1-2 信源子系统模型图 2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。 3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，
广西科技大学 课程设计说明书 课题名称：模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真 院（系）：计算机科学与通信工程学院 专业：通信工程 班级：121班 学生姓名：王永源 学号： 201200402016 指导教师：陈艳 2015年1月20日
目录 第一章课程设计的任务说明 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第二章 MATLAB/SIMULINK简介 (3) 第三章设计原理 (5) 3.1通信系统设计一般模型 (5) 3.2模拟通信系统 (5) 3.3数字通信系统 (5) 第四章 DSB的基本原理与实现 (6) 4.1 DSB信号的模型 (6) 4.2 DSB信号调制过程分析 (7) 第五章 PCM的基本原理与实现 (8) 5.1 PCM原理 (8) 5.2 PCM编码介绍 (8) 5.3 PCM编码电路设计 (12) 第六章 2ASK的基本原理及实现 (16) 6.2 ASK调制基本原理 (16) 6.2 2ASK的产生 (16) 6.3 2ASK解调 (17) 6.4 2ASK功率谱及带宽 (18) 第七章 Smulink的模型建立和仿真 (19) 7.1 模拟通信系统仿真图 (19) 7.2 数字通信系统仿真图 (22) 7.3 模拟通信系统仿真效果图 (23) 7.4 数字通信系统仿真效果图 (26) 第八章结束语 (27) 参考文献 (28)
第一章课程设计任务说明 1.1课程设计的目的 （1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。 （2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉模拟DSB、SSB、VSB和数字2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制与解调方法。 （3）通过实验掌握模拟信号转换为数字信号的方法和步骤。 （4）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 1.2.1模拟信号通信系统 （1）输入：输入模拟信号（例如正弦型单音频信号等），给出其时域波形和功率谱密度。 （2）调制：对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM（三选一）调制；给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。 （3）信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。 （4）解调： DSB、SSB、PM（与所选调制方式相对应）解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。 图1-1 模拟信号调制解调模型图 1.2.2数字信号通信系统 （1）输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。 （2）数字化：将模拟信号进行数字化，得到数字信号，可以选择PCM编码。
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
淮海工学院课程设计报告书 课程名称：通信系统的计算机仿真设计 题目：QPSK通信系统性能分析 与MATLAB仿真 学院：电子工程学院 学期：2013-2014-2 专业班级： 姓名： 学号： 评语： 成绩： 签名： 日期：
QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 1 绪论 1.1 研究背景与研究意义 数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统,频带传输系统也叫数字调制系统,该系统对基带信号进行调制,使其频谱搬移到适合在信道(一般为带通信道)上传输的频带上。数字调制和模拟调制一样都是正弦波调制,即被调制信号都为高频正弦波。数字调制信号又称为键控信号,数字调制过程中处理的是数字信号,而载波有振幅、频率和相位3个变量,且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量即1和0,所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制,最基本的方法有3种:正交幅度调制(QAM) 、频移键控( FSK) 、相移键控( PSK) 。根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M进制) 。 本实验采用QPSK。QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 课程设计的目的和任务 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)训练学生网络设计能力。 (3)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。1.3 可行性分析 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,
数字通信系统的模型 ? 数字通信系统的分类 ?数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。 1. 数字频带传输通信系统 数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。 另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。这是通过所谓的差错控制编码来实现的。于是，就需要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。 综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图1-3 所示。
需要说明的是，图中调制器/ 解调器、加密器/ 解密器、编码器/ 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。但在一个系统中，如果发端有调制/ 加密/ 编码，则收端必须有解调/ 解密/ 译码。通常把有调制器/ 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/ 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图1-4 所示。 图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。 3. 模拟信号数字化传输通信系统 上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号，实际上，在日常生活中大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号。那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须在发端将模拟信号数字化，即进行A/D 转换；在接收端需进行相反的转换，即D/A 转换。实现模拟信号数字化传输的系统如图1-5 所示。
题目：跳频通信系统抗干扰性能分析 姓名： 学院：信息科学与技术学院 系：通信工程系 专业： 年级： 学号： 教师： 2012年7月10日
跳频通信系统抗干扰性能分析 摘要 扩频技术是一种信息传送技术，它利用伪随机码对被传输信号进行频谱扩展，使之占有远远超过被传送信息所需的最小带宽。而跳频技术以其良好的抗干扰性能和衰落性及较低的信号被截获概率，成为战术通信领域应用最广的一种抗干扰手段。本文在介绍跳频通信基础原理的基础上，并借助计算机仿真工具Matlab /Simulink 搭建仿真模型，得到了在多径信道下的误码率-信噪比曲线，从而分析跳频通信系统的抗干扰性能。 关键字：跳频、Simulink 仿真、多径、抗干扰 一．引言 跳频通信时现代通信中采用的最常用的扩频方式之一，其基本原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化。与定频通信相比，由于发送的信号调制在多个伪随机跳变的频率上，敌方不容易捕获到所发送的信息，有利于信号的隐藏，可以有效躲避干扰。因此，跳频技术在通信对抗尤其是卫星通信中处于特别有利的位置。扩频技术正在取代常规通信技术成为军事通信的一种主要抗干扰通信技术。因此，对扩频通信的研究，成为通信对抗中的重要部分。本文通过Matlab 软件仿真跳频通信系统的基本过程，在多径信道下分析其抗干扰能力。 二．跳频通信的基本原理 扩频通信系统是一种信息处理传输系统，这种系统是利用伪随机码对被传输信号进行频谱扩展，使之占有远远超过被传输信息所必需的最小带宽。在接收机中利用同一码对接收信号进行同步相关处理以解扩和恢复数据。现有的扩频系统可分为：直接序列扩频、跳频、跳时，以及上述几种方式的组合。其中跳频系统是如今使用最多的扩频技术。 跳频扩频的调制方式可以为二进制或M 进制的FSK(MFSK)。如果采用二进制FSK ，调制器选择两个频率中的一个，设为0f 或1f ，对应于待传输的信号0或1.得到的二进制FSK 信号是由PN 码生成器输出序列输出觉得的频率平移量，选择
西南石油大学 “通信工程2012级专业综合实践” 报告 报告题目：数字通信系统仿真和实现 学院：电气信息学院 作者： 联系方式： 辅导老师：苏赋 完成日期 2016年 1月 12日
一、设计任务 （1）通过使用MATLAB中的SIMULINK仿真平台，搭建了仿真模型，来对比分析通信系统的性能， 设计要求： 选择2种以上合适的调制方式；选用2种以上噪声信道； 选择2种以上的信源编码方式；选用2种以上的信道编码方式。 性能分析要求： 比较不同信源、信道编码方式对系统的影响； 比较噪声信道变化时对系统的影响；比较不同的信道带宽对系统的影响； 比较不同调制方法对系统的影响。 性能指标包括：误码率、传输速率、流量。 （2）通过编写MATLAB程序，实现仿真中的具体调制方式、信源编码和信道编码。二、设计原理 图1 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1所示。它的主要组成结构为信源编/译码器、加密/解密模块、信道编/译码器，数字调制/解调器和信道。 由信源编码器输出的二进制数字序列成为信息序列，信源编码的主要目的其一是减少码元数目，降低码元速率，提高通信的有效性，其二可以使模拟信号数字化进行传输。之后它传送到加密模块，信息序列通过加密模块主要是为了保证通信的安全。加密后的序列送入信道编码器。信道编码器的目的是在二进制信息序列中以受控的方式引入一些冗余，以便于在接收机中用来克服信号在信道中传输时所遭受的噪声和干扰的影响。因此，所增加的冗余是用来提高接收数据的可靠性以及改善接受信号的逼真度的。 三、设计软件 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MA TLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接
数字通信系统的各部分作用 1、信源:把原始信息变换成原始电信号。 2、信源编码： ①实现模拟信号的数字化传输即完成A/D变化。 ②提高信号传输的有效性。即在保证一定传输质量的情况下，用竟可能少的数字脉冲来表示信源产生的信息。信源编码也称作频带压缩编码或数据压缩编码。 3、信道编码： ①信源编码的目的：信道编码主要解决数字通信的可靠性问题。 ②信道编码的原理：对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。 ③信道编码又称为差错控制编码、抗干扰编码、纠错编码。 4、数字调制 ①数字调制技术的概念：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。 ②数字调制的主要作用：提高信号在信道上传输的效率，达到信号远距离传输的目的。 ③基本的数字调制方式：振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。 5、同步 ①同步的概念：指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，使它们的工作“步调一致”。 ②同步的作用：对于数字通信时是至关重要的。如果同步存在误差或失去同步，通信过程中就会出现大量的误码，导致整个通信系统失效。 6、信道： 信道是信号传输媒介的总称，传输信道的类型有无线信道（如电缆、光纤）和有线信道（如自由空间）两种。 7、噪声源： 通信系统中各种设备以及信道中所固有的，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。
数字通信系统的优缺点 ?一、数字通信系统的优点 1、抗干扰能力强 数字通信抗噪声性能好，还表现在微波中继通信时，它可以消除噪声积累。 这是因为数字信号在每次再生后，只要不发生错码，它仍然像信源中发出的信号一样，没有噪声叠加在上面。因此中继站再多，数字通信仍具有良好的通信质量。 而模拟通信中继时，只能增加信号能量（对信号放大），而不能消除噪声。 2、差错可控 数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制，以提高传输的可靠性。 3、易加密 数字信号与模拟信号相比，它容易加密和解密。因此，数字通信保密性好。 4、易于与现代技术相结合 由于计算机技术、数字存贮技术、数字交换技术以及数字处理技术等现代技术飞速发展，许多设备、终端接口均是数字信号，因此极易与数字通信系统相连接。 二、数字通信系统的缺点 1、频带利用率不高 系统的频带利用率，可用系统允许最大传输带宽（信道的带宽）与每路信号的有效带宽之比来数字通信中，数字信号占用的频带宽。 2、系统设备比较复杂 数字通信中，要准确地恢复信号，接收端需要严格的同步系统，以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。因此，数字通信系统及设备一般都比较复杂，体积较大。
通信工程行业分析报告
一、行业概况 目前电信行业都在经历移动通信接替固定通信，流量业务接替话音业务的业务结构转型。全球电信行业收入近年来持续低增长，中国电信行业2014年来告别高增长时代，2014和2015年连续两年收入增幅放缓。根据工信部公布的《2016年通信运营业统计公报》显示，2016年我国电信业务收入完成11893亿元，同比增长5.6%。 参考工信部数据，国内电信业已经达到拐点要求，2015年移动收入占比达到32%。《2016年通信运营业统计公报》数据显示，2016年,我国电信移动通信业务实现收入8586亿元，同比增长5.2%，移动通信收入增速已经有所回升。 目前中国通信行业处于严重的国企垄断状态，中国移动、联通和电信三大运营商占据整个电信行业，资源无法有效配置，也无法调动产业积极性。最近3-5年三大运营商收入并未有大幅增长，且在2015年开始衰退。工信部《2016年通信运营业统计公报》数据显示，2016年全行业固定资产投资规模完成4350亿元，较2015年略有下降，相比2015年，预计铁塔贡献了较多资本支出。国内三大运营商资本支出十二五期间保持快速增长，2015年合计资本支出4386亿，2016年由于中国联通大幅削减开支以及铁塔公司的联合效应，三大运营商的计划资本支出为3582亿元，相较2015年实际资本支出下降约18%。 2014年以来，4G网络的完善促使移动流量爆发式增长；2015年以来，中移动大力推进光接入，固网带宽消费需求释放。两者共同推动中国互联网流量每2 年实现翻倍，骨干传输网光通信设备每3 年升级一次，称为“光学摩尔定
律”。我国人均移动流量呈爆发式增长，根据2017 年10 月数据，我国人均移动月度流量已达2.3G，而2016 年同期数据为931Mb，同比增幅达147%。2020 年全球数据总量将达40000EB，年复合增长率达36%，而中国互联网数据流量增长速度更为突出，2020 年中国互联网数据流量将达8806EB，占全球数据产量的22%，年复合增长率达49％。 目前电信行业在内部管理效能低下、外部互联网公司新进入加剧行业竞争前提下，正在加速改革，有一定的特殊性。我们认为未来2-3年将是改革和拐点双重作用的关键年，有望恢复收入增长。中国信息通信研究院（工业和信息化部电信研究院）预计未来3-5年国内电信行业将处于2%-6%的收入增速区间。 在业务转型替代过程中，通信行业面临着通信基础设施升级、探索产品创新、寻找新增长点等重点目标，也是未来2-3年国内通信行业的挑战和机会。我国通信行业起步相较发达国家落后，近年来加大投资力度进行网络建设，但整体通信网络质量不到，根据akamai的数据，到2016Q3，发达国家网速基本已经10Mbps，韩国达到26.3Mbps，而中国平均网速为5.7Mbps，仅对应发达国家5年前水平。 从产业链来看，通信设备商领域，华为、中兴已经成为全球第一、第四，并且近两年以20~30%的速度继续增长。 往上游光纤光缆、光器件以及再往上的制造设备、原材料等领域来看，国内厂商和国外厂商相比技术仍有差距，正在加大研发以实现国产替代，目前在光纤光缆、光器件、海缆等领域都有了成果。 在4G建设末期，5G技术研发积累的关键时期，国家也非常重视改变国内通信行业大而不强的格局。《信息通信行业发展规划（2016－2020年）》中关于5G提出目标：突破5G关键技术和产品，成为5G标准和技术的全球引领者之一，
通信原理课程设计 实验报告 专业：通信工程 届别：07 B班 学号：0715232022 姓名：吴林桂 指导老师：陈东华
数字通信系统设计 一、 实验要求： 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ； 式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空
间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果：
淮海工学院 课程设计报告书 课程名称：通信系统的计算机仿真设计 题目:BPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 系（院）： 学期： 专业班级： 姓名： 学号： 评语： 成绩： 签名： 日期：
BPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 1绪论 随着通信技术的发展，信号处理方面硬件设计与专业软件设计结合日趋紧密，已经有一些公司开付出专业数字信号处理软件。比较优秀的而且得到广大技术人员认可的有MATLAB。 MATLAB等优秀软件使仿真技术得到很好的应用。通过对通信过程的仿真，我们就可以在低成本的条件下检测某一个方案是否能够实现，是否有更好的方案可以代替原来的方案，这样对通信的研究就站在了一个更高的起点，使通信技术的发展日新月异，近几年手机的普及率的迅速提高就从侧面反映移动通信技术的发展。 现代移动通信系统的发展是以多种先进的通信技术为基础发展起来的。移动通信的主要基本技术包括调制技术、移动信道中颠簸的传播特性、多址方式、抗干扰技术以及组网技术。在移动通信中，数字调制解调技术是关键技术，其中数字调相信号具有数字通信的诸多优点，在数字移动通信中广泛使用它来传送各种控制信息。 1.1 研究背景与研究意义 随着通信系统复杂性不断增加,传统设计已不能适应发展的需要,通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视,因此在设计新系统时,要对原有的系统做出修改或者进行相关研究,通常要进行建模和仿真,通过仿真结果来衡量方案的可行性,从中选择合理的系统配置和参数设置,然后进行实际应用。MATLAB 作为一种功能强大的数据分析和工程计算高级语言,已被广泛应用于现代科学技术研究和工程设计的各个领域。调制解调技术在通信系统中不可或缺，因此，基于MATLAB的调制解调模块仿真设计对通信系统的教学和科研都具有积极的意义。 1.2 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。通信系统的计算机仿真设计课程设计是通信工程专业的学生在学完通信工程专业基础课、通信工程专业主干课及科学计算机仿真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、工作内容和设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。（2）建立系统模型：根据数字调制与解调原理及通信系统组成情况建立所选题目的系统模型。（3）设置参数：包括信源、抽样量化编码/译码、信道编码/译码、基带调制/解调器、各噪声产生器、信道、误码率计算器、星座图仪等参数的选择。（4）运行参数，进行系统仿真，得到误码率与信
课程设计报告 题目：基于MATLAB的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 专业：通信工程 姓名：XXX 学号：0730xxxx
基于MATLAB 的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。 关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能 一、引言 提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。【1】 二、信道编码理论 1、信道编码的目的 在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。 2、信道编码的实质 信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。【2】 3、 信道编码公式 令信息速率为f b ，经过编码以后的速率为f t ，定义：R ＝f b /f t 为编码率。则对于任何一个信道，总存在一个截止速率R 0，只要R 实验一 带通信号和低通等效信号 实验目的：对带通信号及其低通等效信号进行分析和仿真。 实验内容： 1、参考教材P24面例子，考虑如下带通信号，编写仿真程序实现， 得出仿真结果。 （1） 画出该信号和它的幅度谱； （2） 求出该信号的解析信号，并画出它的幅度谱； （3） 求出并画出该信号的包络； （4） 分别假设和 ，求该信号的低通等效，并画出它的幅度谱。 2、设带通信号为： 通过Matlab编程仿真实现： （1） 画出该信号和他的谱函数（包括幅度和相位） （2） 确定并画出解析信号的谱函数（包括幅度和相位） （3） 画出该信号的包络。 （步骤一，二中，设采样间隔为ts=0.002s）。 实验二 滤波器的设计和仿真实现 实验目的：各种滤波器的设计与仿真实现。 实验内容： 1、试设计一个模拟低通滤波器，fp=3500Hz，fs=4500Hz，αp=3 dB，αs=25dB。分别用巴特沃斯和椭圆滤波器原型，求出其3dB截止频率和滤波器阶数，传递函数，并作出幅频、相频特性曲线。 2、试设计一个巴特沃斯型数字低通滤波器，设采样率为8000Hz， fp=2100Hz，fs=2500Hz，αp=3dB，αs=25dB。并作出幅频、相频特性曲线。 3、试设计一个切比雪夫1型高通数字滤波器，采样率为8000Hz， fp=1000Hz，fs=700Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 4、试设计一个椭圆型带通数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[600,1900] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 5、试设计一个切比雪夫2型带阻数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[1200,1300] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。 6、在采样率为8000Hz下设计一个在500Hz，1000Hz，1500Hz， 2000Hz，...，n*500Hz的地方开槽陷波。陷波带宽(-3dB 处)为60Hz。试设计该滤波器。 7、用Matlab设计具有下列指标的线性相位FIR带通滤波器：阻带截止频率为0.45π和0.8π，通带截止频率为0.55π和0.7π，最大通带衰减为0.15dB，最小阻带衰减为40dB。分别用下面的窗函数来设计滤波器：海明窗、汉宁窗、布莱克曼窗和凯泽窗。对于每种情况，显示其冲激响应系数并画出设计的滤波器增益响应。分析设计结果。 南阳师范学院物理与电子工程学院《数字通信系统》 题目：基于MATLAB的通信系统仿真 完成人：张晓旭 班级：09通信四班 学号：09006510455 专业：通信工程 基于MATLAB 的通信系统仿真 ———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。 关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能 一、引言 提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。 二、信道编码理论 1、信道编码的目的 在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。 2、信道编码的实质 信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。 3、 信道编码公式 令信息速率为f b ，经过编码以后的速率为f t ，定义：R ＝f b /f t 为编码率。则对于任何一个信道，总存在一个截止速率R 0，只要R 通信系统仿真实验 一、实验目的 1、采用不同调制（QPSK 和8PSK ）时系统的误码率和误比特率性能仿真对比； 2、仿真研究信道编码对通信系统性能的影响； 3、信道编码对通信系统性能的影响，删余卷积码的Pb 性能(不同生成元，不同删余码，软硬判决)。 二、实验环境 Matlab 三、实验原理 1、实验（一） QPSK 和8PSK 的理论误码率以及误比特率公式: 采用Matlab 中自带函数pskdemod ，pskdemod 调制解调，信道为高斯白噪信道，采取自带函数awgn 加噪。以及biterr 和symerr 统计误比特率和误码率曲线； 2、实验（二） 1）对实验（一）所搭建的通信系统采用生成元为[171,133]的 [2,1,6]非系统码进行卷积编码。并采用硬判决和软判决，比较不同判24811[1] , (sin )228 e e r P erfc P erfc r π=--≈ 1/b 21(1),log k P Pe k M =--= 决方式下的误比特率性能 2）加入删余码的卷积编码。删余码是对对原卷积码有规律地删除一定数量码元符号，减少发送的比特数。如将1/2码率的卷积删成3/4码率的卷积码在译码时在删掉的位补零。分别用convenc函数编码、vitdec函数和译码。译码采用软判决，软判决则将波形进行多电平量化，再送往译码器。最后用biterr函数统计误比特率，比较不同删余图样下的误比特率性能； 3）采用第三代移动通信中用于话音业务的生成元为[561,753]的[2,1,8]非系统卷积码及其软判决译码。比较1）中的误比特率性能。 四、实验结果 1、QPSK和8PSK的误码率与误比特率性能比较（如下图所示）， 图1 误码率性能曲线 由图1可知，QPSK的误码率低于8PSK，其调制性能也优于8PSK，并且仿真次数达到50次，结果显示已经接近理想曲 一，电力通信在电力生产中的作用 1.保障电网安全稳定运行的基础。 随着电网(电网直流输电线路)的发展和电网安全稳定控制技术的提高，电网安全稳定运行对通信的依赖性进一步增强。光纤通信以其安全，稳定和可靠等特点成为线路保护，电网安全控制，信息网络等的首选通信方式。通信网的可靠稳定运行提高了电网抵御自然灾害的能力，缩短了电网发生故障时的处理时间。在防范大面积停电方面，通信畅通尤为重要。只有通信网络安全可靠运行，电网的安全稳定运行才有保障。 因此，通信网是电网不可分割的组成部分，是保障电网安全运行的基础。然而在电网快速发展过程中，电网的结构薄弱，运行方式安排和控制的难度增大，电网优化及新设备，新线路集中投运造成电网结构频繁变化，过渡运行方式增多，使得电网安全稳定的冗余度降低。同时一次系统运行方式的变化对于电力通信运行的灵活性，适应性和可靠性提出了更高的要求。 2.构建数字化电网的重要平台。 对于数字电网的提出，发展，实现都需要电力通信作为基础架构。目前公司中的一次设备，电网运行参数，电网保护等都实现了数字化的信息采集，传送，处理，输出和控制，智能化开关，调度数据网，故障路波，电能质量检测及无人变电站的远端控制等都依赖于可靠的通信网络提供传输通道。因此，通信网是建设数字化电网的前提条件。 3.建设信息化企业的重要支撑。 电力通信除了为电网安全生产和调度自动化提供支撑，为数字化电网提供平台外，更担负着公司信息化建设的支撑重任。信息化建设是实现公司"两个转变"中发展方式转变的重要手段，随着"SG186"，"ERP"，"OA"等等信息化办公的实现和运行，公司系统运转对信息化的依赖程度明显提高，对通信通道支持更加重视。因此要充分认识到通信工作对于实现公司信息化建设目标的重要性，不断提高通信网的运行管理水平。综上所述，作为电网的重要组成部分，通信网不仅对电网的安全稳定运行至关重要，同时还是"数字化电网，信息化企业"建设的基础。 二，电力通信系统面临的形势 随着公司以及电网的快速乃至高速发展，电力通信工作必须满足公司发展，安全生产和实现"两个转变"的需要。 目前通信技术自身也在不断发展，变化和完善，面对外界的压力，就需要我们在不断总结经验的基础上，把握电力通信所面临的形势，分析其中存在的隐患，全面加强电力通信的管理，提高电力通信的安全运行水平，为公司实现"一强三优"的发展目标提供坚强有力的通信保障。 1.电力通信压力日益增大。 随着公司电网建设力度不断加大，使得电网的薄弱问题显得十分突出。电网对继电保护和安全自动装置的依赖性不断增强，电网安全运行要求对电网进行全面的实时监控和准确的在线安全分析。先进的数字通信技术使得继电保护，安全自动装置的技术更加先进，功能更加完善，实时数据的准确度更高，同时对通信的依赖性更强，对通信网的参数要求及安全稳定性要求也越来越高。通信中断势必影响到相关装置的正常运行，进而影响电网的安全，严重情况下会导致装置不正确动作而引发或扩大电网事故。 此外，由于电网建设任务重，建设过程中影响在线运行的通信电路中断次数增加，加之通信运行人员在数量上的欠缺，使电力通信的形势十分严峻。 2.信息化建设任务日益繁重。 伴随着OA系统的普及应用，以及办公无纸化的完善，特别是全面实施"SG186"工程建设，以及"ERP"管理系统的深入实施，使公司的信息集成化程度大幅增加。作为公司信息化 补充内容：模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析，需要先对信号进行抽样（时间上的离散化），把连续数据转变为离散数据分析。抽样（时间离散化）是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律：要无失真地恢复出抽样前的信号，要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系，在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样，转变成离散信号，然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率，即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样，并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样通信系统仿真实验
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