通信原理課程設(shè)計報告--基于pcmtmd2dpsk技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)仿真

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目：基于PCM/TMD/2DPSK通</p><p><b>　　信系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p><b>　　一、課程設(shè)計名稱</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)計的目標(biāo)和基本任務(wù)</p><p>　　2.1 課程設(shè)計的目標(biāo)</p><p>　　通過課程設(shè)計實踐，來培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，檢驗學(xué)生對本門課學(xué)習(xí)的情況，更在于培養(yǎng)學(xué)生在實際的工程設(shè)計中查閱專業(yè)資料、工具書或參考書，掌握工程設(shè)計手段和軟件工具，并能用設(shè)

3、計報告表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果的能力。培養(yǎng)學(xué)生事實求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。</p><p>　　通過設(shè)計過程，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)生獨立或集體討論設(shè)計題目的總體設(shè)計方案、編程、軟件硬件調(diào)試、編寫設(shè)計報告等問題，真正做到理論聯(lián)系實際，提高動手能力和分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)由學(xué)習(xí)知識到應(yīng)用知識的初步過渡。</p><p>

4、　　通過本次課程設(shè)計使學(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)計的基本任務(wù)及要求</p><p>　　1、 用SIMULINK仿真，設(shè)計并實現(xiàn)一個基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)，要求實現(xiàn)兩路語音信號同時傳輸。</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，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)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號的頻譜的變化。并觀察解調(diào)前后頻譜有何變化以加深對該信號調(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，用誤碼測試模塊測量誤碼率,并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調(diào)后波形，分析噪聲對系統(tǒng)造成的影響。 </p><p>　　三、課程設(shè)計任務(wù)分析及設(shè)計</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)中完成將語音信號數(shù)字化功能，它的實現(xiàn)主要包括三個步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時間上離散、幅度上離散、及量化信號的二進制表示。</p><p><b>　　2、PCM編碼原理</b></p><p><b>　　(1) 抽樣</b></p><p>　　所謂抽樣

9、，就是對模擬信號進行周期性掃描，把時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號。該模擬信號經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號。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)過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時抽樣值用最接近的電平值來表示。&l

10、t;/p><p>　　模擬信號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時，無論對大的輸入信號還是小的輸入信號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，同時又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對話音信號來說，大信號出現(xiàn)的機會并不多，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)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的，輸出端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；量化噪聲功率的均方根值基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時的量化信噪比。</p><

12、;p>　　由于A 律壓縮實現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼, 壓擴特性圖如下圖所示：</p><p>　　這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴特性曲線的優(yōu)點，又便于用數(shù)字電路實現(xiàn)。</p><p><b>　　(3) 編碼</b></p><p>　　所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。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 時分復(fù)用TDM</p><p>　　時分多址是將通信信道在時間坐標(biāo)上劃分成若干等間隔的時隙（ts, time slot）。時隙編號，并且周期重復(fù)出現(xiàn)。每對通信設(shè)備將工作在某個分配（或指定）的時隙上，即不同的通信用戶是靠不同的時隙劃分實現(xiàn)通信的。</p><p>　　3.1.3 2DPSK二進制差分編碼調(diào)制</p>

14、;<p><b>　?。?）調(diào)制</b></p><p>　　2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對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)制信號需要經(jīng)過碼型變換，將絕對碼變?yōu)橄鄬Υa。</p><p><b>　　（2）解調(diào)</b></p><p>

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

16、步驟</p><p>　　對于比較大的系統(tǒng)，先將系統(tǒng)分解為不同功能的模塊，分別實現(xiàn)每個模塊，最后再進行整合。</p><p>　　基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向語音傳輸系統(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</p><p>　　PCM編碼模塊框

17、圖：</p><p>　　對模擬信號編碼結(jié)果圖：</p><p><b>　　PCM解碼模塊：</b></p><p>　　3.2.2 TDM時分復(fù)用模塊設(shè)計</p><p><b>　　時分復(fù)用模塊：</b></p><p>　　兩路信號合并為一路，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，信號分成兩路，并分幀：</p><p>　　2DPSK二進制差分編碼調(diào)制、解調(diào)模塊設(shè)計</p><p>　　2DPSK模塊實現(xiàn)框圖：</p><p>　　2DPSK調(diào)制，解調(diào)過程：</p><p>

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

20、p>　　4.1 語音信號基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計結(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>　　第一路信號的帶寬設(shè)置：</p><p>　　第二路信號的帶寬設(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，第一路信號低通濾波：</p><p>　　PCM解碼之后，第二路信號低通濾波：</p><p><b>　

22、　4.2 系統(tǒng)分析</b></p><p>　　這個基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸仿真系統(tǒng)，在一定程度上對實際通信系統(tǒng)進行了仿真，有利于我們初學(xué)者對實際通信系統(tǒng)的分析。</p><p>　　這個系統(tǒng)還存在許多不足之處：</p><p>　　其一，在對語音模擬信號進行編碼，時分復(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行傳輸，也就是

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

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

25、對性的課程設(shè)計，使我們學(xué)會系統(tǒng)地綜合運用所學(xué)的理論知識，提高學(xué)我們在通信系統(tǒng)應(yīng)用方面的開發(fā)與設(shè)計本領(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)計是培養(yǎng)我們綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識提高動手能力、加深對所學(xué)知識理解的的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它具有動手、動腦和理論聯(lián)系實際的特點，是培養(yǎng)在校工科大學(xué)生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設(shè)計實踐中遇到的各種問題能力的一種較好方法。</p>

26、;<p>　　該課程設(shè)計利用MATLAB 軟件完成了一個基于PCM/TMD/2DPSK技術(shù)的單向傳輸系統(tǒng)的設(shè)計，充分發(fā)揮了SIMULINK 功能強大，建模簡單，參數(shù)易于調(diào)整的特點。結(jié)果表明，基于SIMULINK 仿真模型，能夠反映模擬通信系統(tǒng)的動態(tài)工作過程，其可視化界具有很好的演示效果，為通信系統(tǒng)的設(shè)計和研究提供了強有力的工具，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)過程中,一直注重理論的教學(xué),但是深奧