2023年通信系统课群综合训练与设计.doc

武汉理工大学学科根底课群综合训练报告 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 通信系统课群综合训练与设计 1课程设计的目的 通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的时机，锻炼分析﹑解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。 2 课程设计要求 要求：掌握以上各种电路与通信技术的根本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。 1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。 2.通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 3.掌握示波器，频谱仪，失真度仪的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。 4.掌握简单的matlab仿真能力。 3 课程设计进度安排 序号 设 计 内 容 所用时间 1 根据设计任务，分析电路原理，确定实验方案 2天 2 根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析 7天 3 撰写课程设计报告 1天 合 计 2周 指导教师签名： 年 月 日 系主任〔或责任教师〕签名： 年 月 日 目录 3 abstract 4 1课程设计任务 5 1.1设计目的 5 1.2课程设计要求 5 1.3课程设计任务 5 2.实验电路原理分析 6 2.1实验原理框图 6 2.2增量调制原理 7 2.3AMI码 7 2.4循环码 8 2.4.1循环码介绍 8 2.4.2 循环码编码原理 10 2.4.3 循环码的纠错原理 11 2.5二进制幅移键控〔2ASK〕调制与解调原理 13 2.6衰落信道 14 3实验方案 15 3.1仿真局部 15 3.2ASK调制局部 15 3.3ASK解调局部 16 4.仿真结果分析 17 4.1仿真图形 17 5.心得与体会 20 附录 21 参考文献 26 本次课程设计主要是利用仿真软件或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统。一般的通信系统是由信源，发送设备，信道，接收设备，接收者构成。根据此次课程设计的要求，是将一模拟信号经过数字化，信源编码，信道编码，数字调制后再经过相应的解码调制后，得到原始信号。其中数字化方式为增量调制，基带码为AMI码，信道码为循环码，数字调制方式为ASK调制，信道为衰落信道。并且要求完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入〔信源〕，计算失真度，并且分析原因。 关键词：数字调制、AMI码、循环码、ASK调制。 abstract This course is designed using simulation software or hardware experiment system platform design completed a typical communication system. The general communication system is by the source, send equipment, channel, receiving equipment, constitute the receiver. According to the requirements of the course design, it is a analog signal through digital, source coding, channel coding, digital modulation after after corresponding decoding modulation, get the original signal. The digital way as the delta modulation, baseband code for AMI code, channel code for cyclic code, digital modulation mode for ASK modulation, channel for fading channel. And asked to complete the whole system and each link of the whole system simulation, and finally at the receiving end or similar or accurate reproduction of the input (source), calculation distortion, and reasons for analysis. Keywords: digital modulation, AMI codes, cyclic codes, ASK modulation. 1课程设计任务 1.1设计目的 通过课程设计，使学生加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的时机，锻炼分析﹑解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高学生对现代通信系统的全面认识，增强学生的实践能力。 1.2课程设计要求 要求：掌握以上各种电路与通信技术的根本原理，掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。 1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。 2.通过对实验电路的分析计算，了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 3.掌握示波器，频谱仪，失真度仪的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。 1.3课程设计任务 利用仿真软件〔如Matlab或SystemView〕，或硬件实验系统平台上设计完成一个典型的通信系统。 学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真，最终在接收端或者精确或者近似地再现输入〔信源〕，计算失真度，并且分析原因。〔信源为模拟信源，数字化方式为增量调制，基带码为AMI码，信道码为循环码，调制方式为ASK调制，信道类型为衰落信道〕。 2.实验电路原理分析 2.1实验原理框图 数字调制 信道编码 基带编码 模数转换 模拟信源 信道 数字解调 信道解码 模拟信源 数模转换 基带解码 图2.1通信系统的原理框图 模数转换中有三个根本过程：抽样、量化、编码。根据编码的不同有几种调制方法，如脉冲振幅调制〔PAM〕，脉冲编码调制〔PCM〕，差分脉冲编码调制〔DPCM〕，增量调制。 基带传输的常用码型有AMI码，HDB3码，PST码，曼彻斯特码，密勒码，CMI码。 信道编码的常用编码有汉明码，卷积码，循环码，BCH码。 常见的数字调制方式有振幅键控〔ASK〕，频移键控〔FSK〕，相移键控〔PSK〕。 常见的信道有加性高斯白噪声信道，多径衰落信道。 根据题目要求，数字化方式为增量调制，基带码为AMI码，信道码为循环码，数字调制方式为ASK调制，信道为衰落信道，那么有以下原理框图 循环编码 ASK调制 AMI编码 增量调制 模拟信源 衰落信道 ASK解调 循环解码 模拟信源 增量解调 AMI解码 图2.2 实验原理框图 2.2增量调制原理 增量调制是由PCM开展而来的模拟信号数字化的一种编码方式，它是PCM的一种特例。增量调制编码根本原理是指用一位编码，这一位码不是表示信号抽样值的大小，而是表示抽样幅度的增量特性，即采用一位二进制数码“1〞或“0〞来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小，增大那么输出“1〞码，减小那么输出“0〞码。输出的“1〞，“0〞只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的绝对值。  增量调制最主要的特点就是它所产生的二进制代码表示模拟信号前后两个抽样值的差异(增加、还是减少)而不是代表抽样值本身的大小，因此把它称为增量调制。在增量调制系统的发端调制后的二进制代码1和0只表示信号这一个抽样时刻相对于前一个抽样时刻是增加(用1码)还是减少(用0码)。收端译码器每收到一个1码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量化阶，而收到一个0码，译码器的输出相对于前一个时刻的值下降一个量化阶。 增量调制系统框图如图2.3所示,其中量化器是一个零值比拟器,根据输入的电平极性,输出为 δ,预测器是一个单位延迟器,其输出为前一个采样时刻的解码样值,编码器也是一个零值比拟器,假设其输入为负值,那么编码输出为0,否那么输出为1。解码器将输入1,0符号转换为 δ,然后与预测值相加后得出解码样值输出,同时也作为预测器的输入。 解码 编码 二电平量化 输入样值 en en=δsgn(en) 传输 δsgn(en) xn=xn-1+δsgn(en) xn + - + + 单位延迟 预测输出 + n-1 单位延迟 + 预测输出 解码样值输出 xn-1 预测输入xn=xn-1+δsgn(en) 图2.3增量调制原理框图 2.3AMI码 AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0和1按如下规那么进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、-1、+1、-1……，例如： 消息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 … AMI码：+1 0 0 -1+1 0 0 0-1+1-1 … 2.4循环码 2.4.1循环码介绍 循环码是线性分组码的一种，所以它具有线性分组码的一般特性，此外还具有循环性。循环码的编码和解码设备都不太复杂，且检(纠)错能力强。它不但可以检测随机的错误，还可以检错突发的错误。〔n,k〕循环码可以检测长为n-k或更短的任何突发错误，包括首尾相接突发错误。 循环码是一种无权码，循环码编排的特点是相邻两个数码之间符合卡诺图中的邻接条件，即相邻两个数码之间只有一位码元不同，码元就是组成数码的单元。符合这个特点的有多种方案，但循环码只能是表中的那种。循环码的优点是没有瞬时错误，因为在数码变换过程中，在速度上会有快有慢，中间经过其它一些数码形式，称它们为瞬时错误。这在某些数字系统中是不允许的，为此希望相邻两个数码之间仅有一位码元不同，即满足邻接条件