通信原理课程设计.docx

通信原理课程设计262020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。通信原理课程设计专 业 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 1 月 5 日一、课程设计目的在本课程设计中使用的软件工具是MATLAB。目的是希望在以下几方面有所收获：1.会MATLAB软件的最基本运用。MATLAB是一种很实用的数学软件，它易学易用。MATLAB对于许多的通信仿真类问题来说是比较合适的。2.了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样经过仿真的方法去研究通信问题。3.加深对信号与系统和通信原理及其相关课程内容的理解。二 软件实现特点与硬件实验相比，软件实验具如下一些特点：1.软件实验具有广泛的实用性和极好的灵活性。在硬件实验中改变系统参数可能意味着要重做硬件，而在软件实验中这只是该一两个数据，或者只是在屏幕上按几下鼠标。2.软件实验更有助于我们较为全面地研究通信系统。有许多问题，经过硬件试验来研究可能非常困难，但在软件实验中却易于解决。 3.硬件实验的精确度取决于元器件及工艺水平，软件实现的精确度取决于CPU的运算速度或者说是程序的运算量。4.软件实验开发周期短，成本低。三 基本要求1 掌握matlab的基本操作及了解基本的仿真方法。2 按以下要求编制仿真程序并调试运行 （1） 基本信号的仿真（2） 数字基带传输码型的仿真（3） 调制解调系统设计及仿真（4） 数字基带系统设计及仿真四 课程设计内容1、 编程实现基本信号的仿真（1）产生并绘出以下信号单位阶跃序列k= -30:30;uk=zeros(1,30),ones(1,31);stem(k,uk)图1 单位阶跃序列图周期方波square()t=-2*pi/100:pi/1024:2*pi/100;y=square(2*pi*30*t,50);plot(t,y);ylim(-1.5 1.5)grid 图2 周期方波图sin2f1t*sin2f2t （信号频率自定，不得雷同） f1=10;f2=20;t=-2*pi/100:pi/1024:2*pi/100;y=sin(2*pi*f1.*t).*sin(2*pi*f2.*t);plot(t,y);grid图3 （2）正弦信号及其频谱%正弦信号及其频谱f=100;t=-2*pi/100:pi/1024:2*pi/100;y=sin(f.*t);subplot(2,1,1)plot(t,y) N=256;t=0:N-1;y1=sin(f.*t); k=0:N/2;w=2*pi/N*k;X=fft(y1,N);magX=abs(X(1:N/2+1);subplot(2,1,2)plot(w/pi,magX);图4 正弦信号及其频谱图（3）利用MATLAB/SIMULINK功能建立如下模型，并对信号频谱进行观察。一个频率为3Hz,幅值为3，另外一个频率为1Hz,幅值为1。图5 模型图图6 示波器波形图2、编程实现数字基带信号的码型的仿真（1） 试做单极性归零码、双极性非归零码、单极性非归零码、双极性归零码，占空比50%（选择其中2种）单极性归零码（随机产生码型）close allclear allglobal dt t df NN=214; %采样点数L=64; %每码元的采样点数M=N/L; %码元数Rb=2; %码速率为2Mb/sTs=1/Rb; %码元间隔dt=Ts/L; %时域采样间隔Rt=0.5; %占空比T=N*dt; %截短时间t=linspace(-T/2,T/2,N); %时域横坐标 分成N个点for jj=1:100a=round(rand(1,M); %产生M个取值0，1等概的随机码 s=zeros(1,N); %产生一个N个元素的零序列for ii=1:Rt*Ts/dts(ii+0:M-1*L)=a;%产生单极性归零码endendplot(t,s,r)xlabel(t(ms)ylabel(s(t)(V)axis(-10,+10,1.1*min(s),1.1*max(s)grid on图7 单极性归零码双极性不归零码%时间单位 us 频率单位 MHz 码元速率 Mb/sclose all %关闭所有的窗口clear all %清除所有的变量k=14;N=2k; %总采样点数L=128; %每码元采样点数M=N/L; %码元数Rb=2; %码元速率Ts=1/Rb; %码元间隔dt=Ts/L; %时域分辨率dt(时域取样间隔)df=1.0/(N*dt); %频域分辨率df，满足df*dt=1/NT=N*dt; %计算时间宽度TBs=N*df/2; %系统带宽t=linspace(-T/2,T/2,N); %产生时间取样点矩阵f=linspace(-Bs,Bs,N); %产生频域取样点矩阵 for ii=1:20 n=1;%赋初值 while rem(n,2)=0;%保证仿真时有偶数个1 nrz=round(rand(1,M);%随机产生单极性归零码 n=length(find(nrz=1); end po0=find(nrz=0);%找出nrz中0的位置 nrz(po0)=-1;%将0赋为-1 copy0=ones(1,L);%定义复制的次数L temp0=nrz(copy0,:); %将nrz第一行复制L次，生成L*M的矩阵 dnrz=reshape(temp0,1,L*M);%将temp0重排成1*L*M的矩阵 end%开窗口1figure(1)plot(t,dnrz)title(双极性不零码)axis(0,10,-1.5,1.5)%设置坐标范图8 双极性不归零码（2） 双相码、AMI码、HDB3码等的仿真（选其中2种）。 AMI码的仿真xn=0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0;% 输入单极性码yn=xn;% 输出yn初始化num=0;% 计数器初始化for k=1:length(xn) if xn(k)=1 num=num+1; % 1计数器 if num/2 = fix(num/2) % 奇数个1时输出-1,进行极性交替 yn(k)=1; else yn(k)=-1; end end yh=yn;end % 以上部分完成AMI码编码input=yh; % AMI码输入decode=input; % 输出初始化 for k=1:length(yh) if input(k)=0 decode(k)=0; else decode(k)=1; end enddecode=abs(decode); % 整流subplot(3,1,1);stairs(0:length(xn)-1,xn);axis(0 length(xn) -2 2);subplot(3,1,2);stairs(0:length(xn)-1,yh);axis(0 length(xn) -2 2);subplot(3,1,3);stairs(0:length(xn)-1,decode);axis(0 length(xn) -2 2)图9 AMI码图HDB3码的仿真xn=1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0;% 输入单极性码yw=xn;% 输出yn初始化num=0;% 计数器初始化for k=1:length(xn) if xn(k)=1 num=num+1; % 1计数器 if num/2 = fix(num/2) % 奇数个1时输出-1,进行极性交替 yw(k)=1; else yw(k)=-1; end endendnum=0; % 连零计数器初始化yz=yw; % 输出初始化sign=0; % 极性标志初始化为0V=zeros(1,length(yw);% V脉冲位置记录变量 B=zeros(1,length(yw);% B脉冲位置记录变量for k=1:length(yw) if yw(k)=0 num=num+1; % 连“0”个数计数 if num=4 % 如果4连“0” num=0; % 计数器清零 yz(k)=1*yz(k-4); V(k)=yz(k); % V脉冲位置记录 if yz(k)=sign % 如果当前V符号与前一个V符号的极性相同 yz(k)=-1*yz(k); yz(k-3)=yz(k); % 添加B符号,与V符号同极性 B(k-3)=yz(k); % B脉冲位置记录 V(k)=yz(k); % V脉冲位置记录 yz(k+1:length(yw)=-1*yz(k+1:length(yw); end sign=yz(k); % 记录前一个V符号的极性 end else num=0; % 当前输入为“1”则连“0”计数器清零 endend % 编码完成re=xn,yw,yz,V,B; % 结果输出: xn AMI HDB3 V&B符号input=yz; % HDB3码输入decode1=input; % 输出初始化sign=0; % 极性标志初始化for k=1:length(yz) if input(k) = 0 if sign=yz(k) % 如果当前码与前一个非零码的极性相同 decode1(k-3:k)=0 0 0 0;% 则该码判为V码并将*00V清零 end sign=input(k); % 极性标志 endenddecode1=abs(decode1); % 整流error=sum(xn-decode1); % 解码的正确性检验,作图subplot(3,1,1);stairs(0:length(xn)-1,xn);axis(0 length(xn) -2 2);subplot(3,1,2);stairs(0:length(xn)-1,yz);axis(0 length(xn) -2 2);subplot(3,1,3);stairs(0:length(xn)-1,decode1);axis(0 length(xn) -2 2);图10 HDB3码图3、 调制解调系统设计及仿真 AM和SSB调制解调系统设计及仿真：要求：（1）根调制和解调的原理框图，利用matlab的simulink功能，建立通信系统模型，观察各点波形及其频谱或功率谱。（2）模拟调制系统输入模拟信号至少包含两个频率（频率自定）；其它参数自定，不可雷同。（3）加上噪声与上面图形作对比。（4）结合所的波形及频谱或功率谱密度图分析系统的工作原理及性能。 1、AM调制相干解调图11 AM调制相干解调系统图图12 调制解调波形图2、滤波法产生SSB调制信号并相干解调图13 SSB系统图图14 调制解调图4、数字基带系统设计与仿真(输入数据自定)（1）用simulink对系统建模设计一个数字基带系统（2）采用开根号升余弦滤波器。滚降系数自定。（3）观察各点波形，并对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。 （4）要求观察接收信号眼图，对比发送数据与恢复数据波形。滚降系数=0.5，数字基带系统如下：图15 系统结构模型图 接收眼图波形与分析：图16 眼图 从上图中能够看出，眼图的线迹比较细，比较清晰，而且“眼睛”很大，说明误码率比较低，码间串扰与噪声对系统传输可靠性影响不大。 发送信号与接收信号功率谱估计与分析：图17 发送功率谱和接收功率谱图 从两图比较中能够看出，接收信号的功率谱与发送信号的功率谱基本完全一样，说明整个基带传输系统模型的设计是合理的，能满足要求，具有较好的抗码间串扰的能力。 曼彻斯特码编码前后波形如图18所示：图18 曼彻斯特码编码前后波形图 发送数据波形与接收数据波形图19 发送数据波形与接收数据波形图 经过滤波器、信道的各点时域波形图20 经过滤波器、信道的各点时域波形五、 实验总结在这次课程设计中，从刚开始对系统的整体构成不是很熟悉，思维比较模糊，到后来和其它小组同学进行了交流，明白了整个系统的构成。知道了程序设计的步骤和流程。课程设计主要是我们理论知识的延伸，我们在设计中发现问题，而且找到解决问题的方案。在课程设计过程中还发现不做系统，许多细小的环节是注意不到的。而这诸多环节往往影响你整个系统的正常运转。这可真应验了“细节决定一切”这句话。这一切告诉我做任何事情必须从全局出发，而且要注意其中的任何一个细节。我们还能从设计中检验我们所学的理论知识，查漏补缺把这门课学的扎实。六、参考文献通信原理基于Matlab的计算机仿真 郭文彬等编著 北京邮电出版社Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析 邵玉斌 北京:清华大学出版社, 现代通信实验系统的计算机仿真 陈平等编著 国防工业出版社 Matlab电子仿真与应用 韩利竹等编著 国防工业出版社Matlab及其在电子信息类课程中的应用 唐向宏等主编 电子工业出版社 MATLAB仿真技术与实例应用教程 张森主编 机械工业出版社 .1MATLAB仿真技术与应用 张葛祥主编 清华大学出版社 .6 通信原理樊昌信，误成柯等编著 国防工业出版社 现代通信原理与技术 张辉等 西安电子工业出版社