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吉林工程技术师范学院信息工程学院数字通信系统课程设计报告题目：基于MATLAB的载带调制专业：电子信息工程班级：D1043姓名：柏莹莹学号：04指导教师：安晓峰张凤涛时间：2013.11.25-2013.12.13目录第一章绪论..............................................................................................................................11.1数字通信系统概述.............................................................................................................11.2主要设计内容.....................................................................................................................11.3具体设计要求及目的.........................................................................................................21.4Matlab简介.......................................................................................................................2第二章基带信号传输...............................................................................................................32.1数字基带传输通信系统设计.............................................................................................32.2数字基带信号仿真波形.....................................................................................................3第三章载波调制的数字传输...................................................................................................63.1二进制振幅键控.................................................................................................................63.2二进制移频键控.................................................................................................................73.3二进制相移键控.................................................................................................................8第四章Simulink图形仿真....................................................................................................114.1Simulink模块仿真..........................................................................................................114.2Simulink模块仿真结果..................................................................................................12第五章总结............................................................................................................................13参考文献..................................................................................................................................14附录Ⅰ........................................................................................................................................I附录Ⅱ......................................................................................................................................VI1第一章绪论1.1数字通信系统概述数字通信系统就是信道中传输的是数字信号的通信方式称为数字通信，它包括将基代数字信号直接送往信道传输的数字基代传输和经载波调制后在送往信道传输的数字载波传输。对应的通信系统称为数字通信系统，数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。数字通信系统模型如下：图1-1数字通信系统模型1.2主要设计内容1.熟悉并掌握数字通信系统结构，对基带信号传输及载波调制信号传输的设计，掌握数字通信系统的原理、基带信号的原理和载波调制的原理，仿真出原始信号波形及调制后的波形，实现调制过程。搭建起数字通信的基带、频带传输系统，采用合适的信源编码、信道编码和数字调制技术，实现有效、正确的信息传输。了解并掌握数字传输系统的调制与解调系统，通过MATLAB来实现整个通信系统的设计，进一步加深对系统的理解，并熟练掌握MATLAB语言。2.仿真分析，学会观察仿真结果，并以此来调整系统参数或改变中的所使用的各种通信技术。3.利用Simulink图形方式建立BPSK调制系统的仿真，并观察已调信号波形。21.3具体设计要求及目的1.3.1设计要求1.掌握数字通信系统结构及常用技术，熟悉仿真语言。2.掌握数字通信系统原理、基带信号原理和调制信号原理，并绘制出仿真波形，实现本次设计的目的。1.3.2设计目的1.巩固和加深学生对数字通信系统的基本概念、基本原理及分析方法的理解；2.培养学生根据设计题目的要求，综合利用数字通信系统技术，提高学生综合运用所学知识，解决实际工程技术问题的能力；3.通过课程设计，培养学生查阅文献、资料，独立解决实际问题的能力；4.通过课程设计，要求学生综合运用数字通信系统的理论知识进行基带信号传输和载波调制，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB及Simulink作为编程工具进行计算机实现与仿真，从而加深对所学知识的理解，建立概念。1.4Matlab简介MATLAB最初是Mathworks公司推出的一种数学应用软件，经过多年的发展，开发了包括通信系统在内的多个工具箱，从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。Matlab语言是一种数据分析和处理功能非常强大的计算机应用软件,它可以将声音文件变成离散的数据文件,然后用其强大的矩阵运算能力处理数据.这为本课程设计提供了强大及良好的环境。3第二章基带信号传输2.1数字基带传输通信系统设计2.1.1数字调制原理及系统模型数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。这种用数字基带信号来控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。数字基带传输是在具有低通特性的有限信道中，特别是传输距离不太远的情况下，直接传输基带信号。我们把没有调制器/解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图2-1所示。图2-1数字基带传输系统图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。2.2数字基带信号仿真波形2.2.1单极性非归零码单极性非归零码（ＮＲＺ），是一种与单极性归零码相似的二元码，但码脉冲之间无间隔．这是一种最常用的码型。无电压表示0，恒定正电压表示1，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。单极性非归零码的特点是：有直流成分，因此很难在低频传输特性比较差的有线信道进行传输，并且接收单极性非归零码的判决电平一般取为1码电平的一半，因此在信道特性发生变化时，容易导致接收波形的振幅和宽度变化，使得判决电平不能稳定在最佳电平，从而引起噪声。4该例子是实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性非归零码输出。设输入x为二进制码，输出y为编出的单极性非归零码，得到的仿真波形如图2-2所示。02468101200.20.40.60.81100110000101图2-2单极性非归零码输出波形2.2.2单极性归零码单极性归零码，当发1码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发0码时，仍然不发送电流。单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码1和0，而且在发送码1时高电平在整个码元期间T只持续一段时间τ，其余时间返回零电平．在单极性归零码中，τ/T称为占空比。单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型。该例子是实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性归零码输出。设输入x为二进制码，输出y为编出的单极性归零码，得到的仿真波形如图2-3所示。02468101200.20.40.60.81100110000101图2-3单极性归零码输出波形结论是:不归零码在传输中难以确定一位的结束