1、武漢理工大學(xué)通信系統(tǒng)課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 通信系統(tǒng)學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合訓(xùn)練初始條件：PC機(jī)一臺(tái)、Matlab軟件要求完成的主要任務(wù): 掌握以下各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、電路調(diào)試與測(cè)量的方法。1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書(shū)，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過(guò)獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。2.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的分析計(jì)算，了解簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。3.掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。設(shè)計(jì)內(nèi)容：模擬信源(模擬

2、話音)數(shù)字化方式基帶碼信道碼調(diào)制方式信道解調(diào)信道解碼基帶解碼數(shù)模轉(zhuǎn)換自己構(gòu)造一時(shí)間函數(shù)PCMMiller碼漢明碼ASKAWGN與發(fā)送端對(duì)應(yīng)時(shí)間安排：1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，分析電路原理，確定實(shí)驗(yàn)方案2天2根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行電路的測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析7天3撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告1天指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘 要IABSTRACTII1 課程設(shè)計(jì)要求12 數(shù)字通信系統(tǒng)模型23 通信系統(tǒng)原理43.1 PCM編譯碼原理43.2 MILLER編譯碼原理83.3 漢明碼93.4 二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）調(diào)制與解調(diào)原理133.5 AWGN信道144 系統(tǒng)仿真分析155 總結(jié)

3、23參考文獻(xiàn)24附錄: 程序25摘 要通信的目的是傳輸信息。通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地。對(duì)于電通信來(lái)說(shuō)，首先要把消息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)發(fā)送設(shè)備，將信號(hào)送入信道，在接收端利用接收設(shè)備對(duì)接收信號(hào)作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來(lái)的消息。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，數(shù)字通信涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及加密與解密等。本次課程設(shè)計(jì)主要是利用Matlab仿真軟件設(shè)計(jì)完成一個(gè)典型的通信系統(tǒng)。按照此次課程設(shè)計(jì)的要求，將一模擬話音信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化，信源編碼，信道編碼，數(shù)字調(diào)制后再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的解碼調(diào)制后，得到

4、原始信號(hào)。其中數(shù)字化方式為PCM編碼，基帶碼為Miller碼，信道碼為漢明碼，數(shù)字調(diào)制方式為ASK調(diào)制，信道為AWGN信道。按照這一流程利用Matlab的腳本語(yǔ)句編寫(xiě)出各系統(tǒng)模塊，然后按照逆過(guò)程實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)與解碼，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。關(guān)鍵字：通信系統(tǒng)，ASK仿真， PCM仿真，Miller碼仿真，漢明碼仿真AbstractThe purpose of communication is the transmission of information. The role of communication systems that send information from the source

5、to one or more destinations. For electrical communication, the message should first converted into electrical signals, and then through the transmission device, the signal is fed into the channel, the receiver uses the receiving apparatus corresponding to the received signal processing, and then sen

6、t to the sink into the original message .The course is primarily designed using Matlab simulation software designed to complete a typical communication system. After the course in accordance with the design requirements, an analog voice signal will be digitized, source coding, channel coding, digita

7、l modulation and then through the corresponding decoding modulation, the original signal. Way in which the digital PCM encoded baseband code Miller codes, Hamming code channel, digital modulation of ASK modulation, the channel is AWGN. In accordance with this process to use Matlab script statement t

8、o write each system module, and then follow the reverse process to achieve demodulation and decoding signals the end of the system for analysis.Key words：Communication systems, ASK simulation, PCM simulation, Miller code simulation，Hamming code simulationII1 課程設(shè)計(jì)要求要求：掌握以上各種電路與通信技術(shù)的基本原理，掌握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、電路調(diào)試與

9、測(cè)量的方法。1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書(shū)，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過(guò)獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。2.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的分析計(jì)算，了解簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。3.掌握示波器，頻譜儀，失真度儀的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，數(shù)字通信涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及加密與解密等。1）信源編碼與譯碼信源編碼有兩個(gè)基本功能：一是提高信息傳輸?shù)挠行裕赐ㄟ^(guò)某種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)設(shè)法減少碼元數(shù)目和降

10、低碼元速率。碼元速率決定傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬反映了通信的有效性。二是完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即當(dāng)信息源給出的是模擬信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字話傳輸。信源譯碼是信源編碼的逆過(guò)程。2）信道編碼與譯碼信道編碼的目的是增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力。數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)受到噪聲等影響后將會(huì)引起差錯(cuò)。為了減小差錯(cuò)，信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干擾碼”。接收端的信道譯碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行解碼，從中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，提高通信系統(tǒng)的可靠性。3）加密與解密在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場(chǎng)合，為了保證所傳信息的安全，人為地將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加

11、上密碼，這種處理過(guò)程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來(lái)信息。4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控、頻移鍵控、絕對(duì)相移鍵控、相對(duì)相移鍵控。在接收端可以采用相干解調(diào)或者非相干解調(diào)還原數(shù)字基帶信號(hào)。對(duì)高斯噪聲下的信號(hào)檢測(cè)，一般采用相關(guān)器或匹配濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。5）同步同步是使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持一致，是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的前提條件。按照同步的功用不同，分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn)有：（1）抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累（2）傳

12、輸差錯(cuò)可控（3）便于用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理、變換、存儲(chǔ)。（4）利于集成，是通信設(shè)備微型化，重量輕。（5）易于加密處理，且保密性好。3 通信系統(tǒng)原理3.1 PCM編譯碼原理3.1.1 PCM概述脈沖編碼調(diào)制（PCM）簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制，它是一種用二進(jìn)制數(shù)字代碼來(lái)代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，從而實(shí)現(xiàn)通信的方式。由于這種通信方式抗干擾能力強(qiáng)，因此在光釬通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的運(yùn)用。PCM信號(hào)的形成是模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)“抽樣、量化、編碼”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。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。根據(jù)CCITT的建議，為改善小信號(hào)量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種

13、建議方式，分別為A律和律方式，我國(guó)采用了A律方式，由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼。3.1.2 抽樣所謂抽樣，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。在一個(gè)頻帶限制在內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)，如果以的時(shí)間間隔對(duì)它進(jìn)行抽樣，那么根據(jù)這些抽樣值就能完全恢復(fù)原信號(hào)?；蛘哒f(shuō)，如果一個(gè)連續(xù)信號(hào)的頻譜中最高頻率不超過(guò)，當(dāng)抽樣頻率時(shí)，抽樣后的信號(hào)就包含原連續(xù)的全部信息。這就是抽樣定理。3.1.3 量化方式從數(shù)學(xué)上來(lái)看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合

14、映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。量化器Q輸出L個(gè)量化值，k=1，2，3，L。常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度落在與之間時(shí)，量化器輸出電平為。這個(gè)量化過(guò)程可以表達(dá)為： （式3-1）這里稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。量化后的抽樣信號(hào)于量化前的抽樣信號(hào)相比較，當(dāng)然有所失真，且不再是模擬信號(hào)。這種失真在接收端還原模擬信號(hào)是變現(xiàn)為噪聲，并稱為量化噪聲。量化噪聲的大小取決于把樣值分級(jí)“取整”的方式，分的級(jí)數(shù)越多，即量化極差或間隔越小，量化噪聲也越小。模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信

15、號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣的話化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見(jiàn)，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。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。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也小；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，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、

16、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。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(guò)壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是 壓縮律和A壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用A壓縮律，因此，PCM編碼方式采用的也是A壓縮律。所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： （式3-2）式中，x為歸一化輸入，y為歸一化輸出，A、為壓縮系數(shù)。A律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，A值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實(shí)現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實(shí)際中，往往都采用近似于A律函數(shù)規(guī)律的13折線（A=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲

17、線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用電路實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)中所用到的PCM編碼正是采用這種壓擴(kuò)特性來(lái)進(jìn)行編碼的。實(shí)際中A律常采用13折線近似如圖2-2所示圖3-1區(qū)間0,1/16一分為二，中點(diǎn)為1/32,取區(qū)間1/32,1/16作為第四段; 區(qū)間0,1/32一分為二，中點(diǎn)為1/64,取區(qū)間1/64,1/32作為第三段;區(qū)間0,1/64一分為二，中點(diǎn)為1/128,區(qū)間1/128,1/64作為第二段;區(qū)間0,1/128作為第一段。然后將Y軸的0,1區(qū)間均勻地分成八段，從第一段到第八段分別為0,1/8,(1/8,2/8,(2/8,3/8,(3/8,4/8,(4/8,5/8,(5/8,6/8,(6/8,7/8,(7/8,1。

18、分別與X軸對(duì)應(yīng)。3.1.4 PCM編碼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。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。量化后的抽樣信號(hào)在一定的取值范圍內(nèi)僅有有限個(gè)可取的樣值，且信號(hào)正、負(fù)幅度分布的對(duì)稱性使正、負(fù)樣值的個(gè)數(shù)相等，正、負(fù)向的量化級(jí)對(duì)稱分布。若將有限個(gè)量化樣值的絕對(duì)值從小到大依次排列，并對(duì)應(yīng)的依次賦予一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字代碼，在碼前以“+”、“”號(hào)為前綴，來(lái)區(qū)分樣值的正負(fù)，則量化后的抽樣信號(hào)就轉(zhuǎn)化為按抽樣時(shí)序排列的一串十進(jìn)制數(shù)字碼流，即十進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。把量化的抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制碼流的過(guò)程為編碼。目前國(guó)際上普遍采用8位

19、非線性編碼。例如PCM 30/32路終端機(jī)中最大輸入信號(hào)幅度對(duì)應(yīng)4 096個(gè)量化單位(最小的量化間隔稱為一個(gè)量化單位)在4 096單位的輸入幅度范圍內(nèi)，被分成256個(gè)量化級(jí)，因此須用8位碼表示每一個(gè)量化級(jí)。用于13折線A律特性的8位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)如表2-1所示：表3-1 8位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)極性碼段落碼段內(nèi)碼M1M2M3M4M5M6M7M8其中，第1位碼M1的數(shù)值“1”或“0”分別代表信號(hào)的正、負(fù)極性，稱為極性碼。從折疊二進(jìn)制碼的規(guī)律可知，對(duì)于兩個(gè)極性不同，但絕對(duì)值相同的樣值脈沖，用折疊碼表示時(shí)，除極性碼M1不同外，其余幾位碼是完全一樣的。因此在編碼過(guò)程中，只要將樣值脈沖的極性判出后

20、，編碼器便是以樣值脈沖的絕對(duì)值進(jìn)行量化和輸出碼組的。這樣只要考慮13折線中對(duì)應(yīng)于正輸入信號(hào)的8段折線就行了。用M2至M4位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來(lái)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一段落的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分成128個(gè)量化級(jí)。3.2 Miller編譯碼原理Miller碼也稱延遲調(diào)制碼，是一種變形雙向碼。其編碼規(guī)則為：對(duì)原始符號(hào)“1”碼元起始不躍變，中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用10或01表示。對(duì)原始符號(hào)“0”則分成單個(gè)“0”還是連續(xù)“0”予以不同處理；單個(gè)“0”時(shí)，保持0前的電平不變，即在碼元邊界處電平不躍變，在碼

21、元中間點(diǎn)電平也不躍變；對(duì)于連續(xù)“0”，則使連續(xù)兩個(gè)“0”的邊界處發(fā)生電平躍變。Miller碼具有這樣的性質(zhì)：若兩個(gè)“1”碼中間有一個(gè)“0”碼時(shí)，Miller碼流中會(huì)出現(xiàn)最大寬度為兩倍碼元周期的波形，根據(jù)這一性質(zhì)可以用來(lái)進(jìn)行宏觀檢錯(cuò)。3.3 漢明碼3.3.1 漢明碼編譯碼原理一般來(lái)說(shuō)，若漢明碼長(zhǎng)為n，信息位數(shù)為k，則監(jiān)督位數(shù)r=n-k。若希望用r個(gè)監(jiān)督位構(gòu)造出r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式來(lái)指示一位錯(cuò)碼的n種可能位置，則要求或 （式3-3）下面以（7，4）漢明碼為例說(shuō)明原理： 設(shè)漢明碼（n,k）中k=4，為了糾正一位錯(cuò)碼，由式（3-1）可知，要求監(jiān)督位數(shù)r3。若取r=3,則n=k+r=7。我們用來(lái)表示這7個(gè)碼元

22、，用的值表示3個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子，則的值與錯(cuò)誤碼元位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表3-1所列。表3-2 校正子和錯(cuò)碼位置的關(guān)系錯(cuò)碼位置錯(cuò)碼位置001101010110 100111011000無(wú)錯(cuò)碼則由表1可得監(jiān)督關(guān)系式： （式3-4）邊緣檢測(cè)的實(shí)質(zhì)是采用某種算法來(lái)提取出圖像中對(duì)象與背景間的交界線。我們將邊緣定義為圖像中灰度發(fā)生急劇變化的區(qū)域邊界。圖像灰度的變化情況可以在發(fā)送端編碼時(shí)，信息位的值決定于輸入信號(hào)，因此它們是隨機(jī)的。監(jiān)督位、應(yīng)根據(jù)信息位的取值按監(jiān)督關(guān)系來(lái)確定，即監(jiān)督位應(yīng)使（式3-4）中、的值為0（表示編成的碼組中應(yīng)無(wú)錯(cuò)碼） （式3-5）式（4-3）經(jīng)過(guò)移項(xiàng)運(yùn)算，解出監(jiān)督位 （式3-6

23、）式（4-4）其等價(jià)形式為： （式3-7）式（3-7）還可以簡(jiǎn)記為 或 （式3-8）其中 （式3-9） （式3-10） （式3-11） （式3-12） （式3-13）所以有 （式3-14）式（3-14）等價(jià)于 （式3-15）其中Q為P的轉(zhuǎn)置，即 （式3-16）式（3-9）表示,信息位給定后，用信息位的行矩陣乘矩陣Q就產(chǎn)生出監(jiān)督位。我們將Q的左邊加上一個(gè)k×k階單位方陣，就構(gòu)成一個(gè)矩陣G （式3-17）G稱為生成矩陣，因?yàn)橛伤梢援a(chǎn)生整個(gè)碼組，即有 （式3-18）或者 （式3-19）式(3-19)即漢明碼的編碼原理。3.3.2 解碼和糾錯(cuò)原理當(dāng)數(shù)字信號(hào)編碼成漢明碼形式（本文中即A）后在

24、信道中傳輸，由于信道中噪聲的干擾，可能由于干擾引入差錯(cuò)，使得接收端收到錯(cuò)碼，因此在接收端進(jìn)行漢明碼糾錯(cuò)，以提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。 一般來(lái)說(shuō)接收碼組與A不一定相同。若設(shè)接收碼組為一n列的行矩陣B，即 （式3-20）則發(fā)送碼組和接收碼組之差為 （式3-21）E就是傳輸中產(chǎn)生的錯(cuò)碼行矩陣 （式3-22）若ei=0，表示接收碼元無(wú)錯(cuò)誤，若ei=1，則表示該接收碼元有錯(cuò)。式（3-21）可改寫(xiě)成 （式3-23）若E=0，即接收碼組無(wú)錯(cuò),則 ，將它代人式（3-19），該是仍成立，即有 （式3-24）當(dāng)接收碼組有錯(cuò)時(shí)，E0，將B帶入式（3-8）后，該式不一定成立。在未超過(guò)檢錯(cuò)能力時(shí)，式（3-24）

25、不成立。假設(shè)此時(shí)式（3-24）的右端為S,即 （式3-25）將代入式（3-25），可得 （式3-26）由式（3-6）可知，所以 （式3-25）此處S與前面的有著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，則S能代表錯(cuò)碼位置。因此，糾錯(cuò)原理即，接收端收到碼組后按式（3-25）計(jì)算出S,再根據(jù)表1判斷錯(cuò)碼情況，進(jìn)行差錯(cuò)糾正。3.4 二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）調(diào)制與解調(diào)原理幅移鍵控（ASK）相當(dāng)于模擬信號(hào)中的調(diào)幅，只不過(guò)與載頻信號(hào)相乘的是二進(jìn)數(shù)碼而已。幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)傳遞的。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)

26、字信號(hào)"1時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為"0"時(shí)，不傳輸載波。 圖3-3 2ASK調(diào)制波形圖由圖可以看出2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK（t）隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s（t）通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號(hào)圖3-4 2ASK解調(diào)波形圖3.5 AWGN信道加性高斯白噪聲AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最基本的噪聲與干擾模型。它的幅度分布服從高斯分布，而功率譜密度是均勻分布的。加性高斯白噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲：疊加在信號(hào)上的一種噪聲，通常記為n

27、(t)，而且無(wú)論有無(wú)信號(hào)，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。白噪聲：噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數(shù)，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。AWGN，在通信上指的是一種通道模型（channel model），此通道模型唯一的信號(hào)減損是來(lái)自于寬帶（Wideband）的線性加成或是穩(wěn)定譜密度（以每赫茲瓦特的帶寬表示）與高斯分布振幅的白噪聲。白噪聲是指功率譜密度在整個(gè)頻域內(nèi)均勻分布的噪聲，即其功率譜密度為常數(shù)。AWGN從統(tǒng)計(jì)上而言是隨機(jī)無(wú)線噪聲，其特點(diǎn)是其通信信道上的信號(hào)分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)。高斯白噪聲的概念

28、：“白”指功率譜恒定；高斯指幅度取各種值時(shí)的概率p(x)是高斯函數(shù)。功率譜密度恒定的話，自相關(guān)系數(shù)則是功率譜密度的反變換，高斯白噪聲的自相關(guān)系數(shù)為無(wú)延時(shí)的沖擊函數(shù)，則在時(shí)間差不等于零的時(shí)候，自相關(guān)等于0，也就是不同時(shí)間的高斯白噪聲的幅度是不相關(guān)的。4 系統(tǒng)仿真分析原信號(hào)為單一頻率400Hz信號(hào)，是一般定義的話音信號(hào)頻率的最低值。圖4-1 原始信號(hào)圖4-2 PCM編碼信號(hào)圖4-3 Miller編碼信號(hào)圖4-4 Hamming編碼信號(hào)圖4-5 ASK調(diào)制信號(hào)圖4-6 經(jīng)過(guò)AWGN信道后的信號(hào)圖4-7 ASK解調(diào)信號(hào)圖4-8 Hamming解碼信號(hào)圖4-9 Miller解碼信號(hào)圖4-10 PCM解碼

29、信號(hào)（原始信號(hào)）52圖4-11 漢明碼信號(hào)與恢復(fù)出的漢明碼信號(hào)對(duì)比圖4-12 Miller信號(hào)與恢復(fù)出的Miller信號(hào)對(duì)比圖4-13 PCM信號(hào)與恢復(fù)出的PCM信號(hào)對(duì)比圖4-14 原始信號(hào)與恢復(fù)出的原始信號(hào)對(duì)比由輸出的圖像可以看出，編碼前和解碼后的數(shù)據(jù)是一致的，可以判斷PCM編解碼，Miller編解碼，漢明編解碼程序是正確的。由圖4-11，并比較PCM編碼信號(hào)、Miller碼編碼信號(hào)、漢明碼編碼信號(hào)、ASK調(diào)制信號(hào)與2ASK解調(diào)信號(hào)可看出，2ASK調(diào)制與解調(diào)代碼正確，可實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制與解調(diào)。比較原始正弦信號(hào)與輸出信號(hào)波形可看出，最終在接收端能夠近似地再現(xiàn)信源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信系統(tǒng)的仿真。5 總

30、結(jié)從上大學(xué)以來(lái)，我接觸Matlab軟件已經(jīng)很多次，當(dāng)時(shí)也學(xué)了部分這個(gè)軟件基本操作并且能很熟練的使用這個(gè)軟件。通過(guò)這次本次課程設(shè)計(jì)，我更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了Matlab語(yǔ)言，發(fā)現(xiàn)其要比C語(yǔ)言相對(duì)簡(jiǎn)單多。但是Matlab語(yǔ)言中的函數(shù)還是比較多的，在編程的時(shí)候，一定要借助Matlab幫助。另外當(dāng)一個(gè)函數(shù)看不懂時(shí)，要把它代到程序中去，單獨(dú)實(shí)現(xiàn)結(jié)果，通過(guò)結(jié)果來(lái)分析函數(shù)，象像很多函數(shù)是單憑看理論是看不懂的。另外，當(dāng)看懂一個(gè)函數(shù)時(shí)，一定要在程序中注釋，否則過(guò)一段時(shí)間就忘記了其功能。在這次課程設(shè)計(jì)中，我主要學(xué)習(xí)了如何通過(guò)MATLAB程序進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真，對(duì)任意的信號(hào)進(jìn)行信源編碼，信道編碼，通過(guò)信道，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的解

31、碼來(lái)恢復(fù)原信號(hào)。通過(guò)仿真，更加深刻的理解了通信原理中學(xué)到的信源編碼、信道編碼、調(diào)制等的相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)通信系統(tǒng)的流程更有了宏觀的把握。參考文獻(xiàn)1 樊昌信等.通信原理（第6版）.國(guó)防工業(yè)出版社.20082 趙鴻圖等.通信原理MATLAB仿真教程.人民郵電出版社.20103 劉保柱等.MATLAB7.0從入門(mén)到精通.人民郵電出版社.20104 陳懷琛等.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2007 5 郭文彬等. 通信原理基于Matlab的計(jì)算機(jī)仿真. 北京郵電大學(xué)出版 社.20066 張德豐等.MATLAB通信工程仿真.機(jī)械工業(yè)出版社.20107

32、西瑞克斯.無(wú)線通信的MATLAB和FPGA實(shí)現(xiàn).人民郵電出版社. 2009附錄: 程序clcclose allclear all%*%原信號(hào)產(chǎn)生 % ( y )%*fs=8000;dt=1/fs;N=21;n=0:N-1;t=n*dt;fc=400;y=sin(2*pi*fc*t);figure (1)stem(t,y)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title('原始輸入信號(hào)')xlabel('Time(S)');ylabel('Amplitude');%*%PCM編碼 % （PCMcode1）%*PCMcode1=PCMENC(y

33、,1);PCMcode2=PCMcode1'figure (2)stairs(0:length(PCMcode2(1:N*8)-1,PCMcode2(1:N*8);axis(0 length(PCMcode2(1:N*8) -0.2 1.2);title('PCM編碼信號(hào)')%*%Miller編碼 % (millercode)%*millercode=MillerENC(PCMcode1,N);figure(3)stem(millercode)title('Miller編碼信號(hào)')axis(0 length(millercode) -0.2 1.2);%

34、*%Hamming碼編碼(7,4)% (hammingcode)%*n=7;k=4;hammingcode = encode(millercode,n,k,'hamming/binary');figure(4)stem(hammingcode)title('Hamming編碼信號(hào)')axis(0 length(hammingcode) -0.2 1.2);%*%ASK調(diào)制% (askcode)%*fc=1000;Tc=1/fc;baudnum=length(hammingcode);re=8; %原信號(hào)每比特重復(fù)re次bit=; c=1:baudnum*re;

35、for i=1:baudnum if hammingcode(i)=0 bit1=zeros(1,re); else bit1=ones(1,re); end bit=bit,bit1; endt1=linspace(1.25*10-4,baudnum*Tc,baudnum*re);c=sin(2*pi*t1*fc); askcode=c.*bit; figure(5);plot(askcode);axis(0 baudnum*re -1.2 1.2);title('ASK調(diào)制信號(hào)');%*%AWGN% (awgn)%*noise=4;awgn=AWGN(askcode,noi

36、se);figure(6)stairs(awgn)title('加AWGN后信號(hào)')%*%ASK Demodulation% (askdecode)%*yn1=askcode.*c;for i=1:length(yn1) if(yn1(i)>=0.2) %抽樣判決 yn1(i)=1; else yn1(i)=0; endendaskdecode=zeros(1,length(hammingcode);i1=1;for i2=1:8:length(yn1) %每隔8個(gè)點(diǎn) askdecode(i1)=yn1(i2); i1=i1+1;endfigure(7);stem(ask

37、decode)title('ASK解調(diào)后信號(hào)')axis(0 length(askdecode) -0.2 1.2);%*%Hamming Decode% (hammingdecode)%*n=7;k=4;hammingdecode = decode(askdecode,n,k,'hamming/binary');figure(8)stem(hammingdecode)title('Hamming解碼信號(hào)')axis(0 length(hammingdecode) -0.2 1.2);%*%Miller Decode% (millerdecode

38、)%*millerdecode=MillerDEC(hammingdecode);figure(9)stem(millerdecode)title('Miller解碼信號(hào)')axis(0 length(millerdecode) -0.2 1.2);%*%PCM Decode% (PCMdecode)%*figure(10) PCMdecode=PCMDEC(millerdecode,N);stem(t,PCMdecode)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title('PCM解碼信號(hào)')xlabel('Time(S)');ylabel

39、('Amplitude');%*%對(duì)比%*figure(11)subplot(2,1,1);stem(t,y)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title('原始輸入信號(hào)')xlabel('Time(S)');ylabel('Amplitude');subplot(2,1,2);stem(t,PCMdecode)axis(0 N*dt -1.2 1.2);title('PCM解碼信號(hào)(恢復(fù)的原始信號(hào))')xlabel('Time(S)');ylabel('Amplitude'

40、;);figure(12)subplot(2,1,1);stairs(0:length(PCMcode2(1:N*8)-1,PCMcode2(1:N*8);axis(0 length(PCMcode2(1:N*8) -0.2 1.2);title('PCM編碼信號(hào)')subplot(2,1,2);stairs(0:length(millerdecode)-1,millerdecode);title('Miller解碼信號(hào)(PCM碼)')axis(0 length(millerdecode) -0.2 1.2);figure(13)subplot(2,1,1);s

41、tem(millercode)title('Miller編碼信號(hào)')axis(0 length(millercode) -0.2 1.2);subplot(2,1,2);stem(hammingdecode)title('Hamming解碼信號(hào)(Miller碼)')axis(0 length(hammingdecode) -0.2 1.2);figure(14)subplot(2,1,1);stem(hammingcode)title('Hamming編碼信號(hào)')axis(0 length(hammingcode) -0.2 1.2);subpl

42、ot(2,1,2);stem(askdecode)title('ASK解調(diào)后信號(hào)（Hamming碼）')axis(0 length(askdecode) -0.2 1.2);%PCM編碼程序function code=PCMENC(S,range) %S為輸入信號(hào)z=sign(S); %判斷S的正負(fù)MaxS=range; %求S的最大值 S=abs(S/MaxS); %歸一化Q=2048*S; %量化code=zeros(length(S),8); %代碼存儲(chǔ)矩陣（全零）%段落碼判斷程序for i=1:length(S) if (Q(i)>=128)&(Q(i)&

43、lt;=2048) code(i,2)=1; %在第五段與第八段之間，段位碼第一位都為“1” end if (Q(i)>32)&(Q(i)<128)|(Q(i)>=512)&(Q(i)<=2048) code(i,3)=1; %在第三四七八段內(nèi)，段位碼第二位為“1” endif (Q(i)>=16)&(Q(i)<32)|(Q(i)>=64)&(Q(i)<128)|.(Q(i)>=256)&(Q(i)<512)|(Q(i)>=1024)&(Q(i)<=2048) code(i,4)=1; %在二四六八段內(nèi)，段位碼第三位為“1” endend %段內(nèi)碼判斷程序N=zeros(length(S);for i=1:length(S)N(i)=bin2dec(num2str(code(i,2:4)+1; %找到code位于第幾段enda=0,16,32,64,128,256,512,1024; %量化間隔b=1,1,2,4,8,16,32