搜索
《通信原理》课程设计报告专业：通信工程2009级班级：学号：姓名：指导教师：王玲陈黎霞二012年06月30日目录1.课程设计的目的和作用……………………………………12.课程设计题目内容和要求…………………………………13.课程设计的基本原理………………………………………14.课程设计系统框图及设计主要步骤………………………35.利用MATLAB语言实现课程设计的源程序代码……………46.源程序执行结果……………………………………………57.设计总结……………………………………………………98、参考书目……………………………………………………10一、课程设计目的和作用：通信原理课程设计的目的是：使学生加深对所学的通信原理知识理解，培养学生专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练，增强分析和解决问题的能力，了解本通信专业的新发展。二、课程设计内容及要求：题目1：2ASK系统的设计目标：（1）系统工作原理（2）设计系统（3）设定参数（码速率，仿真时间，抽样频率，载频，信噪比等），利用Matlab仿真报告要求：（1）概述所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；（2）调制解调原理及系统性能的描述；（3）软件设计流程及描述；（4）源程序代码（要有注释）；（5）用matlab软件仿真系统的各个部分的波形和频谱图。三、课程设计的基本原理1、通信的基本概念通信就是克服距离上的障碍，实现信息的传输与交换。通信系统是传输信息所需的一切技术设备的总称。所有的消息必须转换成电信号后才可以在通信系统中进行传输。因此，信号是信息的载体。相应的信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但是幅度是连续的。数字信号的自变量可以是连续多大或离散的，但是幅度是离散的。通信的目的是传递信息，但是对受信者有用的是信息中包含的有效内容，也即信息。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来量度。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，应用也越来越广泛。通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门学科，它要将大量有用的信息无失真、高效率地传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已经成为信息科学技术的一个重要的组成部分。通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统。数字通信系统与模拟通信系统相比有明显的优越性：抗干扰性强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字处理技术对数字进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。2、数字带通传输系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传输基带信号，这是因为数字基带信号往往有丰富的低频分量。为使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使其相匹配，即为数字调制。调制信号是二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制调制中，载波的振幅、频率和相位只有两种变化状态。相应的调制方式有二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）和二进制相移键控（2PSK）。本次课程设计采用的是2ASK。其基本原理是：利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种状态，分别对应二进制信息的“0”或“1”。2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法；解调方法为：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。解调的时候，添加一个抽样判决器，是为了提高数字信号的接受性能。3、2ASK的功率谱密度由于2ASK是随机的功率信号，故研究它的频谱特性时，应该讨论它的功率谱密度。2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量决定。2ASK信号的传输带宽是码元速率的2倍。四、课程设计的系统框图及设计步骤1、课程设计按照以下系统框图进行设计：x～k1001s(t)e0(t)(c)tte0(t)s(t)s(t)e0(t)cosωct载波(b)(a)xcosωctBPFLPF抽样判决器2ASK信号解调器定时脉冲e0(t){an]y(t)z(t)s(t)信道x～k1001s(t)e0(t)(c)tte0(t)s(t)s(t)e0(t)cosωct载波(b)(a)n(t)x～k1001s(t)e0(t)(c)tte0(t)s(t)s(t)e0(t)cosωct载波(b)(a)xcosωctBPFLPF抽样判决器2ASK信号解调器定时脉冲e0(t){an]y(t)z(t)s(t)信道x～k1001s(t)e0(t)(c)tte0(t)s(t)s(t)e0(t)cosωct载波(b)(a)n(t)（1）发送端采用模拟法产生已调信号：若要产生2ASK信号，则基带信号s(t)是单极性波形，若要产生2PSK信号，则基带信号s(t)是双极性波形；（2）将已调信号送入信道进行传输：由于信道中常见的噪声是高斯白噪声，因而，假设信道是高斯白噪声信道。已调信号在送入信道传输的过程中，叠加上高斯白噪声。（3）信道输出端信号的解调：这里采用同步解调法进行解调，严格要求函数同频同相；（4）基带信号的恢复：对解调器的输出进行抽样判决恢复基带信号。2、下面对设计的各个步骤进行简要说明：（1）消息代码的产生：本次设计，可以通过malab软件的以下命令产生一串随机的“0”、“1”消息代码序列；（2）基带信号的产生；（3）已调信号的产生；（4）已调信号通过白噪声信道；（5）对信道输出端混合信号中的噪声进行抑制；（6）信号的解调：信号先与同步载波相乘，再进行低通滤波，这里滤波器还是以巴特沃斯为例，（7）基带信号的恢复基带信号的恢复需要三个步骤：抽样、判决和码元再生。（8）系统性能分析(选做)五、利用MATLAB语言实现课程设计的源程序代码%消息代码的产生s=randint(1,10);xo=ones(1,100);s=kron(s,xo);figure(1)subplot(2,1,1);plot(s);title('2ASK基带信号的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(s)));title('2ASK基带信号的频域波形');grid;%调制信号的产生t=1:1000;x=cos(2*pi*t/100);e=2*s.*x;figure(2)subplot(2,1,1);plot(e);title('2ASK已调制信号的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(e)));title('2ASK已调制信号的频域波形');grid;%加入高斯白噪声后的调制信号n=awgn(e,20);figure(3)subplot(2,1,1);plot(n);title('加高斯白噪声后的已调制信号的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(n)));title('加高斯白噪声后的已调制信号的频域波形');grid;%信号的解调z=x.*n;figure(4);subplot(2,1,1);plot(z);title('通过数字低通滤波器前的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(z)));title('通过数字低通滤波器前的频域波形');grid;wp=2*pi*6;ws=2*pi*40;[N,wc]=buttord(wp,ws,3,30,'s');[b1,a1]=butter(N,wc,'s');[b1,a1]=bilinear(b1,a1,1000);l=filter(b1,a1,z);figure(5);subplot(2,1,1);plot(l);title('通过数字低通滤波器后的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(l)));title('通过数字低通滤波器前的频域波形');grid;%使函数通过抽样判决器y1=1*(l0.5);figure(6);%抽样判决，门值为0.5subplot(2,1,1);plot(y1);title('通过抽样判决器的时域波形');grid;subplot(2,1,2);plot(abs(fft(y1)));title('通过抽样判决器的频域波形');grid;六、源程序执行结果七、设计总结通过本次通信原理课程设计，再次温习了数字通信系统的基本组成，同时也熟悉了数字通信涉及的技术问题，其中主要的有信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等。本次课程设计虽然有的技术没有用到，但是因此而忽视他们的这些技术的重要性。数字通信在通信系统中占有举足轻重的地位。此外，在本次的课程设计中，我们再一次运用的MATLAB这个仿真工具，并利用这个它设计与实验相关的滤波器。我深深地感觉到MATLAB对于通信学子的重要性。总之，通过本次课程设计，我加深了对通信原理知识的理解，提高了处理自身通信系统问题的能力。参考书目：[1]《通信原理》樊昌信等编著国防工业出版社[2]《现代通信系统----使用Matlab》刘树棠译西安交通大学出版社[3]《通信原理——基于matlab的计算机仿真》郭文斌等编著北京邮电大学出版社