成都大学通信原理课程设计

第一篇：成都大学通信原理课程设计

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数字通信系统的设计与实现

摘要：数字通信系统可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。本设计主要介绍数字频带传输通信系统的二进制数字相对相位调制方式（2DPSK），并在此基础上运用MATLAB软件对2DPSK数字系统进行建模与基本的功能仿真，并通过对各模块的波形分析对系统的性能及可实现性做出评价。

关键词：频带传输；2DPSK；MATLAB；

I

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目录

第1章 引言................................................................................1 1.1背景...............................................................................1 1.2 选题的目的和意义...................................................................2 1.3 本课程设计的主要内容...............................................................2 1.4 章节内容安排.......................................................................3 第2章2DPSK调制与解调原理.................................................................4 2.1 2DPSK信号的产生...................................................................4 2.2 2DPSK信号的调制...................................................................4 2.2.1 2DPSK模拟调制法.............................................................5 2.2.2 2DPSK键控法.................................................................5 2.3 2DPSK 信号的解调...................................................................6 2.3.1 极性比较法...................................................................7 2.3.2 相位比较法...................................................................7 第3章 基于Matlab的系统程序设计仿真.......................................................9 3.1设计流程图.........................................................................9 3.2仿真程序..........................................................................10 3.3仿真波形..........................................................................15 3.4参数要求..........................................................................20 第4章 结束语.............................................................................21 参考文献..................................................................................22

II

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第1章 引言

1.1背景

人类的社会活动和发展是与信息及其传递——通信密切相关的。当今世界已进入信息时代。通信已深入到社会各个领域，对人类的生活和社会的发展更加具有特殊重要的意义，对于远程通信来说，数字频带传输技术的发展尤为重要。

随着数字技术的飞速发展与数字器件的广泛使用数字信号处理在通信系统中的应用已经越来越重要。数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统。频带传输系统也叫数字调制系统，数字频带传输系统是一种利用调制器对传输信号进行频率交换的传输方式，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合在信道(一般为带通信道)上传输的频带上。信号调制的目的是为了更好的适应信号传输通道的频率特性，传输信号经过调制处理也能克服基带传输同频带过宽的缺点，提高线路的利用率，一举两得。研究数字频带通信系统是研究数字通信的基础，现代大多数数字通信系统都是频带通信系统。数字频带传输在应用上要比基带传输更广泛，应用范围更大，如：卫星通信、移动通信、光纤通信、均是在所规定信道频带内传输频带信号。

通信信号的调制识别成为研究热点之一，国内外都有相关方面的研究，并且取得很好的结果。80年代以来，通信和信号处理系统越来越复杂，各种新技术的发展对通信系统的实现起着重大的影响。通信系统复杂性的增加使得分析与设计所需的时间和费用也迅速上升，为了节约人力、物力、财力和时间，就需要进行系统仿真。近10年来，数字通信系统得到了迅速的发展，尤其是人们对数字通信系统的需求，已超过现今技术所能支持数据速率几个数量级，而可利用的无线频谱有限，只有使通信频谱利用率得到显著提高，才能满足通信容量的要求。尽管通过增加发射功率和带宽来提高系统输出信噪比可以改善系统性能，但这与移动通信的发展目标相违背。一个使数据速率增长得以实现的重要技术突破就是研究数字频带通信系统。

过去，数字信号处理一直是用模拟设备完成，近代，数字计算机的出现和大规模集成技术的高度发展，为数字频带通信系统的处理提供了强有力的手段。在电子各个领域，正日益广泛地用数字方法实现数字频带通信系统。

数字通信在其发展过程中表现出了强大的生命力，它冲破了传统模拟通信方式的统治，逐步地发展、完善。随着通信事业的发展，特别是各种宽带传输技术(例如光纤传输、数字微波等)、综合业务数字网(ISDH)的实用化，全数字化的通信方式必将逐步取代模拟通信方式而得到蓬勃发展。数字调制传输在现在通信中发挥着越来越重要的作用。为使数字信号能在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，其调制方式与模拟信号调制相类似。根据数字信号控制波的参量不同也分为调幅、调频和调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控（ASK）、成都学院（成都大学）课程设计报告

频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。基于频带系统仿真是通信电子类专业教学和科研经常使用的一种方法。我们在计算机尝试仿真，在计算机上显示不同系统的工作原理进行波形观察、频谱分析和性能分析等，为数字频带传输系统以及通信系统设计和研究提供强有力的指导。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。具有如下特点：

1)高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2)具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；

3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；

4)功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等)，为用户提供了大量方便实用的处理工具。

1.2 选题的目的和意义

当要测试一个传输系统的性能时，往往都是把它做出来，再对其进行测量计算。这样做的话，需要浪费大量财力和劳力。而现在我们利用计算机，把需要设计的方案进行计算机仿真，模拟测试出来传输系统，最后计算出来和他相关的误码率，误比特率等数据，得出这个传输系统性价比。在传输信号中，2DPSK与2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但2FSK对相位不敏感，为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控（2DPSK），及相对相移键控。2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。MATLAB是一种功能强大，效率高，交互性好的数值计算和可视化计算机高级语言，它将数值的分析，矩阵计算，信号处理和图形显示有机地融合为一体，形成了一个极其方便，用户界面有好的操作环境。随着其自身版本的不断提高，MATLAB得到了各个领域专家学者的广泛关注，其强大的扩展功能可以为各个领域的应用提供基础。目前，MATLAB已广泛应用于科学研究工程计算，仿真，自动控制等领域，是目前工程上流行最广泛的科学语言。数字频带系统的应用广泛，所以研究数字频带通信系统并用软件仿真，具有现实意义。

1.3 本课程设计的主要内容

实现对2DPSK数字频带通信系统的设计与建模。包括以下要求：

（1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块，解调以及信宿；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用Matlab实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；

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（5）系统的性能评价（分析误码率）。

1.4 章节内容安排

本文共有四个章节，第一章为绪论，主要介绍数字通信系统的背景与发展，对我们的重要意义以及我们课程设计需要做的工作，要完成的主要内容；第二章是讲2DPSK产生的方法和调制与解调原理；第三章是讲基于Matlab的系统程序设计仿真，是本次的重点。第四章是结束语，是对本次课程设计的一个全面总结和心得体会。

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第2章2DPSK调制与解调原理

2.1 2DPSK信号的产生

2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，载波相邻两码元的相位差定义为

nnn-

1（2-1）

n、n-1分别表示第n及n-1个码元的载波初相。n0通常表示数字信息“0”，n通常表示数字信息“1”。波形如图2.1所示：

绝对码110100110相对码01001110112DPSK 图2-1 2DPSK波形

2.2 2DPSK信号的调制

S2DPSK(t)等于调制信号S(t)2DPSK的基本原理和2ASK是一样的，只是把输入的数字信息进行码变换，码变换后的信号S(t)乘以载波信号cos2fct。所以S2DPSK(t)的数学表达式为

S2DPSK(t)S(t)cos2fct（2-2）

根据功率谱公式可以算出S(t)的功率谱，用P(f)来表示。根据频移定理得到S(t)信号的功率谱 ''''A2P'ffcPs'ffcP2DPSK(f)

（2-3）4s4

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'其中，Ps'f为双极性全占空矩形脉冲序列 S(t)的功率谱。

2.2.1 2DPSK模拟调制法

模拟调制法如图2-2所示，其中码变换过程为将绝对码变换为相对吗；码型变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码型；乘法器过程是将双极性不归零信号与载波相乘得到2DPSK信号。

双极性S(t)码变换相对码码型变换不归零乘法器coscte2DPSK(t)图2-2 模拟调制法

2.2.2 2DPSK键控法

基带信号差分变换反相器载波输入图2-3 键控法

选项开关已调信号

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2.3 2DPSK 信号的解调

2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较法（相干解调法），另一种是相位比较法（非相干解调法）。

当采用2PSK解调时，设调制采用“1”变“0”不变规则。当发送端“1”时，收到的2PSK信号为：

S2PSKcos2fct

（2-4）

带通滤波器的输出是信号加窄带噪声：

cos2fctni(t)1ni(t)cos2fctnQ(t)sin2fct

（2-5）

上式与相干载波cos2fct相乘，得：

cos2fctni(t)cos2fct1ni(t)cos22fctnQ(t)sin2fctcos2fct

111ni(t)1ni(t)cos4fct 224fctcos2f

t

（2-6）

nQ(t)sinc式（2-6）所示信号经低通滤波器后得：

x(t)1ni(t)

（2-7）

显然，x(t)的瞬时值是均值为-

1、方差为nn0B2PSK2n0f的高斯随机变量。所以，x(t)的取样值的概率密度函数为：

2f1(x)同理，发端发“0”时，收到的2PSK信号为：

1e2n(x1)222n

（2-8）

S2PSKcos2fct

（2-9）

带通滤波器的输出是信号加窄带噪声：

cos2fctni(t)1ni(t)cos2fctnQ(t)sin2fct

（2-10）

上式与相干载波cos2fct相乘，得：

cos2fctni(t)cos2fct1ni(t)cos22fctnQ(t)sin2fctcos2fct

111ni(t)1ni(t)cos4fct 22nQ(t)sin4fctcos2fct

（2-11）

式（2-11）所示信号经低通滤波器后得：

x(t)1ni(t)

（2-12）

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显然，x(t)的瞬时值是均值为

1、方差为nn0B2PSK2n0f的高斯随机变量。所以，x(t)的取样值的概率密度函数为：

2f0(x)1e2n(x1)222n

（2-13）

当“1”、“0”等概率时，最佳判决门限为0。发“1”错判成“0”的概率为：

1P(0/1)f1(x)dxerfc(r)

（2-14）

02根据PeP(0)P(1/0)P(1)P(0/1)得解调器平均误码率为：

11Peerfc(r)P(0)P(1)erfc(r)

（2-15）

22式中，ra222n。

2PSK的反向工作问题：二分频电路恢复的载波有时与发光载波相同，有时反相。当本地载波反相，变为cos2fct时，则相乘器以后的输出波形都和载波同频同相时的情况相反，判决器输出的数字信号全错，与发送数码完全相反，这种情况称为反向工作。2DPSK只是解决了2PSK的反向工作问题，但是在2DPSK差分码中有一个出错时会引起两个相邻码元错误。所以2DPSK误码率为2PSK误码率的两倍

1Pe2erfc(r)P(0)P(1)erfc(r)

（2-16）

22.3.1 极性比较法

解调原理：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出想相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

e2DPSK(t)带通滤波器乘法器cosct低通滤波器抽样判决器定时脉冲码反变换器输出

图2-4 极性比较法解调

2.3.2 相位比较法

解调原理：对接收到的2DPSK信号延时一个码元间隔Ts，然后与2DPSK信号本身相乘，相乘结果反映了

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前后码元的相位差，经过低通滤波器后再抽样判决，可直接恢复出原始数字信息。

e2DPSK(t)带通滤波器低通滤波器抽样判决器定时脉冲码反变换器输出延迟Ts

图2-5 相位比较法解调

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第3章 基于Matlab的系统程序设计仿真

3.1设计流程图

产生随机序列差分编码脉冲整形调制生成DPSK信号加噪声高通滤波器延时低通滤波器抽样判决对比显示误码结束 图3-1 程序流程图

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3.2仿真程序

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % dpsk调制，非相干解调 % 参数：

% 载波频率4800Hz，码元速率2400Hz % 采样率是载波频率的8倍

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Nyquist_Freq=19200;%奈奎斯特速率 CW_Freq=4800;%载波频率

Sample_Ratio=0.125;%载波频率/采样频率 m=15;%码元数目

N=2*(m+1)/Sample_Ratio;%采样点数，因为差分编码后会多出一个码元，所以是m+1 n=1:1:N;N0=randn(1,N);%噪声,均值为0，方差为1 % 21阶整形滤波器

b1=rcosfir(0.5,10,2/Sample_Ratio,1);% 30阶低通滤波器h2 f2=[0 0.125 0.4 1];w2= [1 0.95 0.1 0];b2 = fir2(30,f2,w2);% 随机序列 a=rand(1,m);for i=1:m if(a(1,i)>0.5)a(1,i)=1;else a(1,i)=-1;end;end;%差分编码

d_a=zeros(1,m+1);d_a(1,1)=-1;

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for i=1:m if(a(1,i)==d_a(1,i))d_a(1,i+1)=-1;else d_a(1,i+1)=1;end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % 对原序列进行采样

spread_a=zeros(1,N-2/Sample_Ratio);k=1;j=0;for i=1:N-2/Sample_Ratio if(j==2/Sample_Ratio)j=0;k=k+1;end j=j+1;spread_a(1,i)=a(1,k);end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % 对差分编码后的序列进行采样 spread_d_a=zeros(1,N);k=1;j=0;for i=1:N if(j==2/Sample_Ratio)j=0;k=k+1;end j=j+1;spread_d_a(1,i)=d_a(1,k);

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end %脉冲整形

fft_spread_d_a=fft(spread_d_a,N);fft_b1=fft(b1,N);wave_shape_d_a=ifft(fft_spread_d_a.*abs(fft_b1));%功率归1化 energy_sum=0;for i=1:N energy_sum=energy_sum+wave_shape_d_a(1,i)^2;end average_power=energy_sum/N;wave_shape_d_a=wave_shape_d_a/sqrt(average_power);%功率归1化 %随机序列和差分编码后的波形

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(1);subplot(2,1,1);plot(spread_a/max(spread_a),'k');% 随机序列时域波形 title(' 随机序列时域波形');axis([1 N-1.5 1.5]);subplot(2,1,2);plot(spread_d_a/max(spread_d_a),'k');%随机序列幅频特性 title(' 随机序列差分编码后波形');axis([1 N-1.5 1.5]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %整形以后的信号

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% fft_wave_shape_d_a=fft(wave_shape_d_a,N);figure(2);subplot(2,1,1);plot(wave_shape_d_a/max(wave_shape_d_a),'k');% 整形以后的信号时域波形

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title('脉冲成形后时域波形');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*2*pi/N,abs(fft_wave_shape_d_a)/max(abs(fft_wave_shape_d_a)),'k');%整形以后的信号幅频特性

title('脉冲成形后频域波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %调制以后生成dpsk信号 dpsk_m=zeros(1,N);j=0;k=1;for i=1:N if(j==2/Sample_Ratio)j=1;k=k+1;end dpsk_m(1,i)=wave_shape_d_a(1,i)*cos(2*pi*Sample_Ratio*i);%调制 j=j+1;end %调制以后的信号

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% fft_dpsk_m=fft(dpsk_m,N);figure(3);subplot(2,1,1);plot(dpsk_m/max(dpsk_m),'k');% 调制以后的信号时域波形 title('调制后时域波形');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*2*pi/N,abs(fft_dpsk_m)/max(abs(fft_dpsk_m)),'k');%调制以后 的信号幅频特性 title('调制后频域波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % 信号加噪声，模拟信道 dpsk_m=dpsk_m+N0;

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%加噪以后的信号

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% fft_dpsk_m=fft(dpsk_m,N);figure(4);subplot(2,1,1);plot(dpsk_m/max(dpsk_m),'k');% 加噪以后的信号时域波形 title('加噪后时域波形');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*2*pi/N,abs(fft_dpsk_m)/max(abs(fft_dpsk_m)),'k');%加噪以后的信号幅频特性 %滤波

fft_b2=fft(b2,N);%N点的FFT变换 fft_y1=fft_dpsk_m.*(abs(fft_b2));y1=ifft(fft_y1);%低通滤波后得到的信号 %相乘以后的信号

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(5);subplot(2,1,1);plot(dpsk_m/max(dpsk_m),'k');%相乘后的信号时域波形 title('相乘后频域波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %滤波以后的信号

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(6);subplot(2,1,1);plot(y1/max(y1),'k');% 滤波以后的信号时域波形 title('滤波后时域波形');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*2*pi/N,abs(fft_y1)/max(abs(fft_y1)),'k');%滤波以后的信号幅频特性 title('滤波后频域波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

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%抽样和判决 an=zeros(1,m+1);for i=1:m an(1,i)=y1(1,2/Sample_Ratio*i+1/Sample_Ratio);end;result=zeros(1,m);for i=1:m if(an(1,i)>0)result(1,i)=-1;else result(1,i)=1;end;end;%误码情况

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(7);plot(result,'ko');hold on;plot(a,'kx');axis([1 m-1.5 1.5]);legend('判决后','原码');title('误码情况');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 3.3仿真波形

说明：在画图时，进行了归一化处理。噪声的方差为1，随机序列的幅度为1，调制加噪后信噪比为-3dB，按照理想情况计算，解调后信噪比为0dB。

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图3-2 随机序列15个

图3-3 脉冲形成后的波形

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图3-4 调制后的波形

图3-5 加噪后的波形

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图3-6 相乘后时域波形

图3-7 滤波后的波形

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图3-8 误码情况（0dB）

在统计误码率时，考虑到程序运行时间，码元个数为：65536，在高信噪比下统计的误码率可信度较低。判决前的信噪比按下式计算：SNRA/，其中A为已调信号的幅度，为噪声方差。2DPSK的理论误码率为：0.5*exp(r)，其中r=SNRA/为判决时的信噪比。

2DPSK在10dB，8dB，6dB，4dB，2dB，0dB，2dB，4dB，6dB，8dB，10dB的信噪比下的误码率依次为

0.*** 0.*** 0.*** 0.370***5 0.*** 0.*** 0.*** 0.***4 0.***3 0.***87

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0.000***0357 根据以上数据以及对应的理论数据，绘制的误码率曲线如下图所示：

图3-9 误码曲线

由图3-9可知，系统误码率误大小和系统的信噪比成反比，及信噪比越大，误码率越小。增加信噪比有利于增强传输系统的传输能力。

3.4参数要求

码元速率2400波特，载波频率4800Hz，奈奎斯特频率19200Hz。

采样频率：为码元速率的16倍，即奈奎斯特频率为码元速率的8倍，在计算误码率时，采样频率为码元速率的8倍，即奈奎斯特频率为码元速率的4倍。

脉冲成形滤波器参数：脉冲成形滤波器选用FIR型升余弦滤波器，滚降系数为0.5，阶数为21，调用Matlab中的rcosfir函数来设计滤波器。

低通滤波器：低通滤波器选用FIR型低通滤波器，参数为：

f20 0.125 0.4 1;w2 1 0.95 0.1 0;

b2  fir230,f2,w2;调用fir2函数来生成。

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第4章 结束语

经历了两周的课程设计，我觉的我学到了很多东西吧。课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。还有在此次设计过程中也有互相的合作，这让我也意识到团队合作的重要性，甚至在一定程度上决定了设计的成败。

通过这次课程设计，我对通信系统的仿真有了很大的了解，掌握的设计的方法和思路，学会将知识运用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力，掌握了一些基本通信电路的结构原理，能熟练使用Matlab软件进行程序仿真，能通过仿真波形得到自己想要的数据。然而，在这次课程设计中，我也发现了很多自身的不足，比如基础知识不扎实，耐心不够，马虎大意等等。在此，特别感谢，是他们给我不少帮助指示。今后，我将多多注意，不断的提升自己。

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参考文献

[1] 赵鸿图.通信原理MATLAB仿真教程.北京：人民邮电出版社，2010 [2] 黄葆华.通信原理.西安：西安电子科技大学出版社，2012 [3] 刘保柱.MATLAB 7.0 从入门到精通.北京：人民邮电出版社，2010 [4] 赵静.基于MATLAB的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学出版社，2007

第二篇：通信原理课程设计[范文]

通

题目：

信 原 理课程设计

基于MATLAB的系统的2ASK仿真

五、设计心得和体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、心得和体会……………………………………………………………

2、致谢……………………………………………………………………

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

一、2ASK通信系统发展背景

随着通信技术日新月异的发展，尤其是数字通信的快速发展越来越普及，研究人员对其相关技术投入了极大的兴趣。为使数字信号能在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，其调制方式与模拟信号调制相类似。根据数字信号控制载波的参量不同也分为调幅、调频和调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。经调制后的信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。因此，调制解调技术是实现现代通信的重要手段，促进通信的快速发展。

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。

二、仿真设计原理 1、2ASK信号的调制

2ASK技术是通过改变载波信号的幅值变化来表示二进制0或1的。载波0，1信息只改变其振幅，而频率和相位保持不变。通常使用其最大值Acos(t)和0分别表示1和0.有一种常用的幅值键控技术是开关键控（OOK）在OOK中，把一个幅度取为0，另一个幅度取为非0,其优点是传输信息所需的能量下降了，且调制方法简单.ＯＯＫ的产生原理如图2、2ASK信号的解调

接收端接收信号传来的2ASK信号，首先经过带通滤波器滤掉传输过程中产生的噪声干扰，再从中回复原始数据信号。常用的解调方法有两种：包络解调法和相干解调法。

相干解调法

相干解调也叫同步解调，就是利用相干波和接收到的2ASK信号相乘分离出包含原始信号的低频信号，再进行抽样判决恢复数字序列。相干波必须是与发送端同频同相的正弦信号。Z（t）=y(t)cos(t)=m(t)cos2(t)=111m(t)[1+cos(2t)]=m(t)+m(t)cos(2t).式中1/2m(t)是基带信号，2221/2m(t)cos(2t)是频率为2的高频信号，利用低通滤波器可检测出基带信号，再经过抽样判决，即可恢复出原始数字信号序列{an},2ASK信号带宽为码元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb.式中Rb为信息速率。

相干解调的原理图如下

三、直接用MATLAB编程仿真

1、实验框图

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生

元速率Rb=1000Band,载波频率为f=4kHZ.以下是仿真程序及注释。例子中采用OOK键控方式实现2ASK调制。第一行为数字序列波***1的单极性不归零码，码元宽度Tb=1/Rb=0.001s，第二行为载波波形，在一个码元宽度，有4个周期的正玄波载波信号f=1/4Tb=4kHz;第三行为调整之后的波形，码元1对应的调制后波形对应正玄波，0对应的调制后波形为0，结果满足要求.。

%数字信号的ASK调制

3、使用MATLAB编程

Clear;

%清空空间变量 m=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1];

%数字信号序列 Lm=length(m);

%序列的长度

F=200;

%数字信号的带宽

f=800;

%正弦载波信号的频率 A=1;

%载波的幅度

Q=f/F;

%频率比，即一个码元宽度中的正弦周期个数，为适配下面的滤波器参数选取，Q>=1/3 M=500；

%一个正弦周期内的采样点数 t=(0:M-1)/M/f;

%一个正弦信号周期内的时间

carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一个码元宽度内的正弦载波信号 Lcarry1=length(carry1);

%一个码元宽度内的信号长度 carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%载波信号

ask=kron(m,carry1);

%调制后的信号 N=length(ask);

%长度 tau=(0:N-1)/(M-1)/f;

%时间 Tmin=min(tau);

%最小时刻 Tmax=max(tau);

%最大时刻 T=ones(size(carry1));

%一个数字信号1 dsig=kron(m,T);

%数字信号波形 subplot(3,1,1);

%子图分割 plot（tau,dsig）

%画出载波波形 grid on

%添加网 axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])

%设置坐标范围 subplot(3,1,2)

%子图分割 plot(tau,carry2)

%画出载波波形 grid on

%添加网络

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A]);%设置坐标范围 subplot(3,1,3)

%子图分割 plot(tau,ask)

%画出调制后的波形 grid on

%添加网络

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A])%设置坐标范围

y=(x(t_judge));

%抽样判决时刻的信号值 y_judge=1*(y>=th)+0*(y<=th);

%抽样判决信号的0阶保持 y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));

%抽样判决后的数字信号波形 n_tau=tau+0.5/F;

%抽样判决后的信号对应时间 subplot(4,1,3)

plot(n_tau,y_value)

axis([min(n_tau)max(n_tau)grid on subplot(4,1,4)plot(tau,dsig)

axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])grid on

1、图示

%子图分割

%画出抽样判决后的数字信号波形-0.2 1.2])

%画出原始信号波形与解调后信号作对比

四、仿真结果

011

为使仿真过程清晰，忽略了信道的传输延时等，仅考虑了抽样判决点选取时的延时0.5Tb，因码元波特率RB=1000Band，码元宽度Tb=1/Rb=0.001s 故0.5Tb=0.0005s，从图中标注可以看出，信号的起始点为0.0005s。

五、设计心得和体会

1、心得和体会

通过本次课程设计，我们主解了要了2ASK调制与解调原理，特别是2ASK调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB等课程，以达到融会贯通的目的。

通过对通信系统原理和MATLAB的学习，在通过硬件实现时会时不时地会出现一些问题，诸如：某个芯片的用法、其适用范围、其典型应用时会出现的问题、滤波器的设计、模拟电路中反馈电阻与控制增益器件的调节等等，都需要理论知识和实践经验结合才能解决。在此期间，首先，通过查阅相关书籍、文献，搞清楚原理框图，为今后的实验及论文写作奠定比较扎实的理论；其次，在原理图的基础之上，设计具体的硬件实现流程图，利用将一个大而复杂的系统分解转化为多个小而简单的模块的思想，在进行整合、连接，将复杂的问题简单化。了解了更多关于通信的知识，对以后的学习和工作又了莫大的帮助。通过本次课程设计，加强了对通信系统原理的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力。在学习通信原理理论后进行一次电子设计与制作，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。为进一步学习计算机网络，数据通信，多媒体技术等课程打下坚实的基础。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。

2、致谢

在此，首先要感谢蔡老师对我们一直以来的关心和照顾，细心给我们解答疑惑，帮助我们更好的学习，同时还要谢谢同学们热情的帮助。最后，祝老师新年快乐！笑口常开！

参考文献

[1]《通信原理》（第2版）樊昌信 等编著

国防工业出版社 北京

2012年 [2]《MATLAB信息工程工具箱技术手册》魏巍 主编 国防工业出版社 北京 2004年 [3]《MATLAB通信仿真开发手册》孙屹 主编 李妍 编著国防工业出版社 北京2004年

第三篇：通信原理课程设计

通 信 原

理

课

程 设计

班级：

姓名：

学号：

任课教师：

Simulink建模仿真实现频分复用

 设计目的

掌握频分复用工作原理

学会使用Simulink建模仿真

 设计题目涉及的理论知识

当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，例如电话系统的干线通常有数千路信号的在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。

信号多路复用有两种常用方法：频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。时分复用通常用于数字信号的多路传输。频分复用主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。

频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道），没路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。

在物理信道的可用带宽超过单个原始信号（如原理图中的输入信号1、2、3这3路信号）所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道；然后在每个子信道上传输一路信号，以实现在同一信道中同时传输多路信号。多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使各信号的带宽不相互重叠（搬移后的信号如图中的中间3路信号波形）；然后用不同的频率调制每一个信号，每个信号都在以它的载波频率为中心，一定带宽的通道上进行传输。为了防止互相干扰，需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。 设计思想（流程图）

整个系统的流程为：

输入正弦信号→低通滤波器→调制器→带通滤波器→高斯信道→带通滤波器→解调→低通滤波器→输出信号  仿真模块

正弦信号；Sine Wave模块

低通滤波器 ：Analog Filter Design-lowpass模块

调制器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。

DSB AM Modulator Passband模块 DSBSC AM Modulator Passband模块 SSB AM Modulator Passband模块

带通滤波器：Digital Filter Design模块

信道：AWGN channel,加性高斯白噪声信道。

解调器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。

DSB AM Demodulator Passband模块 DSBSC AM Demodulator Passband模块 SSB AM Demodulator Passband模块 输出：Scope模块 加法：Sum 模块

 仿真模型和模块的参数设置

参数设置 仿真结果设置Sine Wave模块参数，双击模块删除默认值输入新的设置 设置Amplitude 为1 设置Frequency为2*pi 设置Samples per frame 为0.01 低通滤波器

设置filter order为8

设置 passband edge frenquency 为30

3带通滤波器 信道

设置 Initial seed 67

设置 Mode Variance from mask 调制器

设置 Carrier frenquency 100 6 解调器

设置Carrier frenquency 100

结论（结果分析）

通过对以上三个不同的信号进行低通、带通滤波和AM、DSB、SSB的调制解调得出三个不同的波形。从而知道频分复用利用同一个信道同时传输多路信号的，充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。尽管在传输和复用过程中，调制解调等过程会不同程度的引入非线性失真，而产生各路信号的相互干扰，但是频分复用仍然可以普遍应用在多路载波电话系统中。

Simulink是一个很好的应用工具，我学习到如何建模和仿真。在软件中掌握模块的功能以及应用，顺利的建立模型，进行仿真，得到结果。

第四篇：通信原理课程设计

二○一○～二○一一学年第二学期

电子信息工程系

课程设计计划书

课程名称：

通信原理

班

级：

姓

名：

学

号：

指导教师：

二○一一年六月一日

1、课程设计目的：

通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用Matlab Simulink工具对通信系统进行仿真。

2、课程设计时间安排：

课程设计时间为第一周。首先查找资料，掌握系统原理，熟悉仿真软件，然后构建仿真结构模型，最后调试运行并分析仿真结果。

3、课程设计内容及要求：

（1）基本工作原理：

二进制相位调制就是用二进制数字信息控制正弦载波的相位，使正弦载波的相位随着二进制数字信息的变化而变化。二进制绝对调相就是用数字信息直接控制载波的相位。例如，当数字信息为‘1’时，使载波反相；当数字信息为‘0’时，载波相位不变。2PSK信号可以看成是双极性基带信号乘以载波而产生的

解调方法： 信号产生

解调方法：

由于2PSK信号的频谱中无载波分量，所以2PSK信号的解调只有相干解调，这种相干解调又称极性比较法。2PSK解调框图为：

（2）设计系统：

框图：

设定参数： 正弦载波参数设置

与载波反向正弦波参数设置

伯努利二进制随机序列产生器

多路选择器参数设置

带通滤波器参数设置

低通滤波器参数设置

高斯白噪声参数设置

（3）Matlab仿真

调制部分

解调部分

误码率

4、总结：

通过理论指导，从仿真中可以看出在2PSK调制系统中由于存在信道干扰和码间干扰，会影响调制系统的性能，及存在一定的误码率，误码率与信噪比相关，当信噪比提高时。误码率下降。

在老师和同学的帮助下我顺利的完成了这次课程设计，且这次课程设计使用了MATLAB的SIMULINK功能对2PSK系统进行建模仿真，使我们对数字调制有了更进一步的认识，也对MATLAB中的SIMULINK有了一定的了解，熟悉了它的一些操作。

对于我来说，收获最大的是方法和能力；那些分析和解决问题的能力。在整个课程设计的过程中，我发现我们学生在经验方面十分缺乏，空有理论知识，没有理性的知识；有些东西可能与实际脱节。总体来说，我觉得像课程设计这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进！

5、参考书目：

[1] 现代通信系统----使用Matlab 刘树棠译 西安交通大学出版社

[2] 现代通信系统分析与仿真----Matlab 通信工具箱 李建新等编著 西安电子科技大学出版社

[3] Simulink通信仿真教程 李贺冰等编 国防工业出版社

第五篇：通信原理课程设计

通信原理课程设计

AM超外差收音机仿真

院系： 班级：

姓名： 学号：

指导老师： 完成日期：

（一）课程设计目的：

为了将理论应用到实践，我们进行了在整整半个月的课程设计，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。

（二）课程设计内容：

超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频(465KHz)，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。实验的目的就是用Systemview软件来演示收音机的工作原理!

（三）设计原理：

原理图为图1：

图1

这次实验为了说明超外差AM收音机的工作原理及信号解调过程,为了节省仿真时间没有按实际540-1700KHz的频率覆盖范围和455KHz中频频率设计,而采用了20KHz作为IF.另外设了30KHz,40KHz和50KHz三个载波频率的发射信号,模拟调制信号的带宽为5KHz以下.并希望接收到40KHz的电台频率。收音机使用高边调谐,本振应为40+20=60KHz,且存在一个镜像干扰频率为40+2*20=80KHz。整个混频输入与混频输出的频谱图搬移过程可以用下图2表示：

图2

（四）SystemView仿真设计：

图3

图3为SystemView仿真设计原理图

主要图符参数在下团中标出：

图4

仿真结果：

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器22的输出波形如图5：

图5

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形如下图6:

图6

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形如图7

图7

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器25的输出波形如图8：

图8

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器25的输出波形如下图9

图9

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形的频谱图如图10

图10

（五）结果分析

系统采样频率设置为200KHz，在原理图3的左边对应的是3个AM信号发生器用来模拟3个电台，调制信号采用了扫频信号，分别采用了不同的扫频带宽和调制度。中频滤波器采用1个5个极点3db带宽为10KHz的切比契夫滤波器。接收到的RF信号（图符23）频谱如图10.在40KHz频率的信号具有最大的调制度（设为1）信息带宽的中心信号是所希望接收的信号。输出的差频项频谱成分通过一个5极点切比契夫带同滤波器后，得到如图9所示的频谱，期中希望的20KHz载波信号比10KHz和30KHz的信号大了约15db，所以通过一个简单的二极管包络检波器可以将原调制信号解调。解调后的时域信号波形如图5所示。

（六）总结及心得：

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次Systemview模拟仿真，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次模拟仿真训练从而培养和提高自己独立工作能力，巩固与扩充了课程所学的内容，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在此感谢我们的两位指导老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而老师开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊.由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教。

（七）参考文献

[1] 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2007

[2]罗卫兵.Systemview 动态系统分析及通信系统仿真设计 西安：西安电子科技大学出版社

[3]张辉，曹丽娜.通信原理学习辅导 西安：西安电子科技大学出版社，2003

[4]孙屹.SystemView通信仿真开发手册 北京：国防工业出版社，2004