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武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》目录摘要....................................................IABSTRACT...............................................II1设计任务..............................................31.1系统简述...........................................31.2主要步骤...........................................31.3系统框图..........................................32系统原理及实现........................................42.1增量调制...........................................42.2基带传输码HDB3码..................................52.3信道传输码汉明码...................................32.4ASK调制...........................................42.5AWGN信道..........................................53系统仿真..............................................73.1增量调制仿真.......................................73.2HDB3编码仿真......................................83.3汉明编码仿真.......................................93.4ASK调制及解调仿真................................104总结.................................................125参考文献.............................................136附录（程序）.........................................14武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》I摘要在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号，并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。所以本论文主要研究了数字信号的传输的基本概念及数字信号传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字传输系统。首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字信号的传输过程。然后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。关键词：增量调制、HDB3码、汉明码、ASK、AWGN信道武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》IIAbstractIndigitalcommunicationsystem,needtheinputdigitalsequencemapforsignaltransmissioninthechannel,thesourceoutputdigitalsequence,aftersignalaftermappingbecomesuitableforchanneltransmissionofdigitalmodulationsignals,andatthereceivingendcorrespondingtoresumetheoriginalsignaldemodulation.SothisthesismainlystudiesthedigitalsignaltransmissionofthebasicconceptandthedigitalsignaltransmissiontransmissionprocessandhowtouseMATLABsimulationsoftwaretodesigndigitaltransmissionsystem.Thefirstinterfaceintroducedthistopictheoreticalbasis,includingdigitalcommunication,digitalbasebandtransmissionsystemcompositionanddigitalsignaltransmissionprocess.AccordingtothesimulationprocessandbasicstepsoftheMATLABsimulationtoolstoimplementthedigitalbasebandtransmissionsystem'sprocess,thesystemisanalyzed.Keywords:deltamodulation,HDB3code,SECcode,ASK,AWGNchannel武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》31设计任务1.1系统简述通信原理的主要内容就是怎样可靠而有效地实现信息的传输。要使这些传输方法成为现实，就需要制作出相应的发送设备及接收设备。然后在发送端，我们把欲传送的信息变换成某种适宜的信号并将之输入传输媒体（电缆，光缆，无线电波等）。在接收端，信号又从媒体输入接收设备，我们再以同发端相反的过程恢复出原来所发送的信息。根据所学的知识，我们知道在什么样的情况下应该选择什么样的传输方式，并能判断出噪声，信道，传输方式等因素将会怎样影响对我们来说非常重要的一些通信指标，如信噪比，误码率等。1.2主要步骤本通信传输系统的MATLAB仿真包括以下内容：单频正弦波模拟信号经过抽样（抽样频率为Fs=20F）、增量调制、二进制自然编码、HDB3码型变换基带传输，汉明编码ASK调制后发送到AWGN，然后经过ASK解调，循环码译码、HDB3码译码、增量调制解后恢复出单频正弦波模拟信号。1.3系统框图图1数字通信系统模型信源信源编码器信道编码器数字调制器数字解调器信道译码器信源译码器信宿信道噪声数字信源数字信宿编码信道武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》42系统原理及实现2.1增量调制增量调制简称ΔM或增量脉码调制方式（DM），它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。它是一种把信号上一采样的样值作为预测值的单纯预测编码方式。增量调制是预测编码中最简单的一种。它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。因此量化只限于正和负两个电平，只用一比特传输一个样值。如果差值是正的，就发“1”码，若差值为负就发“0”码。因此数码“1”和“0”只是表示信号相对于前一时刻的增减，不代表信号的绝对值。同样，在接收端，每收到一个“1”码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量阶。每收到一个“0”码就下降一个量阶。当收到连“1”码时，表示信号连续增长，当收到连“0”码时，表示信号连续下降。译码器的输出再经过低通滤波器滤去高频量化噪声，从而恢复原信号，只要抽样频率足够高，量化阶距大小适当，收端恢复的信号与原信号非常接近，量化噪声可以很小。输入模拟信号采样N点i=1iNsig[i]sig[i+1]dm=[dm0]dm=[dm1]输出增量调制信号dmi=i+1NYNY图2.1增量调制流程图武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》5增量调制尽管有前面所述的不少优点，但它也有两个不足：一个是一般量化噪声问题;另一个是过载噪声问题。两者可统一称为量化噪声。阶梯曲线（调制曲线）的最大上升和下降斜率是一个定值，只要增量Δm和时间间隔Δt给定，它们就不变。那么，如果原始模拟信号的变化率超过调制曲线的最大斜率，则调制曲线就跟不上原始信号的变化，从而造成误差。我们把这种因调制曲线跟不上原始信号变化的现象叫做过载现象，由此产生的波形失真或者信号误差叫做过载噪声。另外，由于增量调制是利用调制曲线和原始信号的差值进行编码，也就是利用增量进行量化，因此在调制曲线和原始信号之间存在误差，这种误差称为一般量化误差或一般量化噪声。2.2基带传输HDB3码HDB3码(三阶高密度双极性码,threestephighdensitybipolarcodes)是AMI码的改进型，HDB3中“3阶”的含义是，限制连0数不超过3位。为减少连0数，有的做法采取“扰码”，按一定规则将多个连0分散，尽量使码序列随机化。有效的办法是采用HDBn(n=1,2,3)，一般多使用n=3，它克服了AMI码长连0串现象，并具有以下特点:基带信号无直流成分，且只有很少的低频成分；连0串符号最多只有3个，利于定时信息的提取；不受信源统计特性的影响。首先将消息代码变换成AMI码；然后检查AMI码中的连0情况，当无4个或4个以上的连0串时，则保持AMI的形式不变；若出现4个或4个以上连0串时，则将1后的第4个0变为与前一非0符号（+1或-1）同极性的符号，用V表示（+1记为+V，-1记为-V）；最后检查相邻V符号间的非0符号的个数是否为偶数，若为偶数，则再将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或-B符号，且B的极性与前一非0符号的极性相反，并使后面的非0符号从V符号开始再交替变化。武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》6举例如表2-1所示。表2-1HDB3码的编码举例代码110011001111000000000011110000000011HDB3码1+100--100++1--1000000--100++1--1++10000+1--1V,B--V++B++V表2-1的HDB3编码举例用波形表示如图2-2所示。图中，(a)表示单极性非归零码，(b)和(c)表示HDB3码。1111111000000000000+1+1+1+B+V-1-1-V-1-10000000-1-1-1-B-V+V+1+1+100000000（a）（b）（c）图2-2HDB3编码波形示意图武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》32.3信道传输码汉明码线性分组码是一类重要的纠错码，应用很广泛。在（n，k）分组码中，若督元是按线性关系相加而得到的，则称其为线性分组码。现在以(7,4)分组码为例来说明线性分组码的特点。设其码字为A=[a6，a5，a4，a3，a2，a1，a0]，其中前4位是信息元，后3位是监督元，可用下列线性方程组来描述该分组码，产生监督元：a2=a6+a5+a4a1=a6+a5+a3（2.3.1）a0=a6+a4+a3显然，这3个方程是线性无关的。经计算可得(7,4)码的全部码字，如表2-2所示。表2-2(7,4)码的全部码字序号码字序号码字信息码元监督元信息码元监督元00000000810001111000101191001100200101011010100103001111011101100140100110121100001501011011311010106011001114111010070111000151111111不难看出，上述(7,4)码的最小码距d0=3，它能纠1个错或检2个错。汉明码是能够纠正单个错误的线性分组码，其特点是：最小码距d0=3，码长n与监督位满足n=2r-1的关系，上述的(7,4)线性分组码就是一个汉明码。武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计课程设计书》42.4ASK调制振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互