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移动通信实训报告---基于实验箱实验结果的MATLAB通信系统仿真设计姓名：李有芬学号：201104090147年级：2011级专业：通信技术专业自机学院通信技术教研室2013年12月1目录《移动通信》课程设计任务书....................................................2一、课题目的：................................................................2二、课题要求：................................................................2三、时间进度表：..............................................................3四、评分标准：（90＋附加分：10）..............................................3实训一语音通信中的PCM编码、解码.............................................5㈠、PCM编码...................................................................8㈡、PCM解码...................................................................8实训二时分复用解复用.........................................................9时分复用解复用...............................................................10实训三数字通信中的MSK、GMSK调制解调........................................12㈠、MSK调制解调..............................................................13㈡、GMSK调制解调.............................................................13实训四数字通信中的QPSK、OQPSK、DQPSK、及π/4－DQPSK调制解调（选二）........15㈠、数字通信中的QPSK.........................................................15㈡、数字通信中的OQPSK........................................................16总结.........................................................................182《移动通信》课程设计任务书学院：自动控制与机械工程学院年级：2011专业：通信技术班级：通信技术1班学号：201104090147姓名：李有芬一、课题目的：本课程设计的目的是通过观察ZYE1101F现代通信系统实验箱相关实验波形后记录结果，并通过MATLAB软件（或其它设计软件）进行实验的仿真，最后利用Protel99se（或其它设计软件）进行电路仿真。从中锻炼实际实验操作能力、软件仿真、以及电路设计的能力，加深对移动通信课程的理解。实训一语音通信中的PCM编码、解码实训二时分复用解复用实训三数字通信中的MSK、GMSK调制解调及其调制解调实训四数字通信中的QPSK、OQPSK、DQPSK、及π/4－DQPSK调制解调（选二）二、课题要求：（一）基本要求：1.根据实验步骤在“ZYE1101F现代通信系统实验箱”完成实验。2.记录相关点的波形，运用软件的方法对所选课题的通信系统进行设计：1）画出原理框图；2）运用Matlab中的工具箱Simlink进行仿真实验；3）改变相关参数记录仿真情况并进行分析说明。3.完成设计说明书（文章中包含实验结果、设计方案、原理、框图、仿真图、仿真波形、3电路图〔扩展部份〕以及综合分析）。（二）扩展部分：查阅资料，运用Protel99se软件绘制相关电路图。三、时间进度表：序号内容安排时间（天）备注1下任务书、选题并熟悉实验步骤，熟悉实验内容，收集资料。22进实验室分组进行实验，观察实验结论并进行记录。03介绍Matlab软件基础知识及相关基础应用技能。14进行软件仿真试验，观察结果并与实验结果进行对比分析。65运用Protel99se软件绘制相关电路图。（扩展部分）06完成设计说明书。17考核。0合计10四、评分标准：（90＋附加分：10）1.完成实验，结果正确（20分）。2.记录相关点的波形，运用软件的方法对所选课题的通信系统进行设计（30分）1）画出原理框图；（10分）2）运用matlab中的工具箱simlink进行仿真实验；（10分）3）改变相关参数记录仿真情况并进行分析说明。（10分）43.查阅资料，运用Protel99se软件绘制相关电路图；（附加分：10分）（注：本部分为该课程设计的扩展部份。）4.完成设计说明书（实验结果、设计方案、原理、框图、仿真图、仿真波形、电路图〔扩展部份〕以及综合分析）。（20分）5.答辩。（20分）5实训一语音通信中的PCM编码、解码脉冲编码调制(PCM，PulseCodeModulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。PCM对信号每秒钟取样8000次；每次取样为8个位，总共64kbps。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和律方式。欧洲和我国大陆采用A律，北美、日本和其他一些国家和地区采用律。本设计采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码，采用非均匀量化PCM编码。基于PCM的语音信号编码与译码性能分析，就是将一段模拟信号进行数字化，并通过对实际语音信号进行PCM编码和译码来掌握PCM编码和译码原理及其实现方法，提高我们综合应运基础知识能力和计算机编程能力，为今后的学习和工作积累经验。1、脉冲编码原理通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，成为脉冲编码调制(PCM，PulseCodeModulation)，简称脉冲调制。PCM是一种对模拟信号数字化的取样技术，是一种将模拟信号变换为数字信号的编码方式。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和律方式。本设计采用了A律方式，采用非均匀量化PCM编码示意图如下图所示：6图1-1PCM原理框图2、抽样原理所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的3、量化原理模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求[2]。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量语音输入低通滤波、瞬时压缩抽样量化编码信道再生、解码、解调瞬时扩张、低通滤波话音输出7化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A压缩律。模拟信号的量化过程如图1-2所示[3]：图1-2模拟信号的量化4、编码原理所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。5、译码原理PCM译码器是实现PCM编码的逆系统。其中各模块功能如下[5]：D/A转换器：用来实现与A/D转换相反的过程，实现数字量转化为模拟量，从而达到译码最基本的要求，也就是最起码的步骤。瞬时扩张器：实现与瞬时压缩器相反的功能，由于采用A律压缩，扩张也必须采用A律瞬时扩张器。低通滤波器：由于采样脉冲不可能是理想冲激函数会引入孔径失真，量化时也会带来量化噪声，及信号再生时引入的定时抖动失真，需要对再生信号进行幅度及相位的补偿，同时滤除高频分量，在这里使用与编码模块中相同的低通滤波器。8㈠、PCM编码SaturationRelayQuantizerIntegertoBitConverterIntegertoBitConverter127Gain11110100Display1270/2068Constant|u|AbsA-LawCompressorA-LawCompressorPCM编码㈡、PCM解码In1Out1pcm-codeRelayProduct-K-Gain5.7926599038774Display1ConstantBittoIntegerConverterBittoIntegerConverterA-LawCompressorA-LawCompressorPCM解码9实训二时分复用解复用1、复用部分及解复用部分原理在实际的通信系统中，为了提高通信系统的利用率，往往用多路通信的方式来传输信号。所谓多路通信，就是指把多个不同信源所发出的信号组合成一个群信号，并经由同一信道进行传输，在收端再将它分离并将它们相应接收。时分复用就是一种常用的多路通信方式。时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。图18-1表示的是两个基带信号在时间上交替出现。显然这种时间复用信号在接收端只要在时间上恰当地进行分离，各个信号就能分别得到恢复。这就是时分复用的概念。此外，时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路，简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。复用部分的原理框图10解复用原理框图时分复用解复用In1In2In3In4Out1Out2Out3Out4Subsystem1In1In2In3In4Out1Out2Out3Out4SubsystemSineWave2SineWaveScope2Scope1ScopeRepeatingSequencePulseGeneratorMergeMerge时分