通信原理课程设计Word文档下载推荐.docx
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为例说明低通采样定理,绘出信号时、频图形;
带通连续信号采样,以
为例说明带通采样定理,绘出信号时、频图形。
量化:
均匀量化,以幅度
的正弦信号为例实现为64级电平的均匀量化;
非均匀量化,输入A律PCM编码器的正弦信号
,采样序列为
,将其进行PCM编码,给出编码器的输出码组序列
编码:
以上述信号为例,实现A律的13折线近似法及国际标准PCM对数A律量化编码。
(4)数字信号基带传输系统设计
编程实现常见基带信号的波形、码型转换,包括:
单/双极性、非归零/归零码、数字双相码(曼彻斯特码)、密勒码、AMI码、HDB3码,并绘出每种波形、码型的功率谱分布,给出与在理论课上所学相符合的分析与理解;
编程实现基带传输系统的误码率计算,包括:
二电平和多电平编码的误码率计算;
编程实现基带信号传输的扰码与解扰。
(5)数字信号频带传输系统设计
编程实现ASK调制/解调技术,绘出时域波形和频谱图;
编程实现FSK调制/解调技术,绘出时域波形和频谱图;
编程实现PSK、DPSK调制/解调技术,绘出时域波形和频谱图;
编程实现16/64QAM调制/解调技术,绘出时域波形和频谱图;
(6)数字通信频带传输系统综合设计
综合
(1)、(3)、(4)、(5)的设计程序,并将它们封装为SIMULINK模块,设计一个完整的数字通信频带传输系统。
必做题目:
题目
(1),
(2);
选作题目:
(3)、(4)、(5)中的一个,以学生自己的学号/3得到的余数来确定自己的题号,如18号/3,余数为0,则选择(3),依此类推;
综合题目:
每班同学中,做(3)、(4)、(5)题目的各选2个同学,共计6人合作来完成题目(6)。
二、进度安排
第十六周星期一14:
00——17:
30
星期二08:
00——11:
星期三14:
星期四14:
星期五14:
第十七周星期一14:
星期三14:
目录
一、课题的主要功能………………………………………(6)
二、课题的功能模块的划分………………………………(6)
1、平均信息量的计算………………………………………………(6)
2、离散信道容量的计算……………………………………………(6)
3、以Huffman编码实现信源编码…………………………………(6)
4、AM调制/解调技术………………………………………………(7)
5、DBS调制/解调技术……………………………………………(7)
6、ASK调制/解调技术………………………………………………(8)
7、FSK调制/解调技术………………………………………………(8)
8、PSK、DPSK调制/解调技术………………………………………(8)
三、主要功能的实现………………………………………(8)
1、信源平均信息量的计算(以高斯分布的信源为例)…………(8)
2、离散信道容量的计算……………………………………………(9)
3、信源编码(以Huffman编码为例)……………………………(9)
4、AM调制技术/解调…………………………………………………(10)
5、ASK调制技术/解调………………………………………………(12)
6、FSK调制技术/解调………………………………………………(13)
7、PSK调制/解调技术………………………………………………(15)
8、DPSK调制/解调技术……………………………………………(17)
四、数字信号频带传输系统设计(流程图)………………(18)
五、时域波形和频谱图……………………………………(19)
六、总结……………………………………………………(25)
七、评分表…………………………………………………(26)
一、课题的主要功能
MATLAB语言是一种面向对象的高级语言,以矩阵作为最基本的数据结构。
MATLAB的主要功能包括:
数值计算功能、富豪集散功能、数据分析和可视化功能、Simulink动态仿真功能。
它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,构成了一个方便的、界面友好的用户环境
MATLAB具有许多的优点比如:
语言简洁紧凑,使用方便灵活,库函数极其丰富;
MATLAB既具有结构化的控制语句(如for循环,while循环,break语句和if语句),又有面向对象编程的特性;
程序的可移植性很好,基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行,等等优点。
MATLAB的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱(单独提供的专用MATLAB函数集)扩展了MATLAB环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题。
二、信息论基本计算
1、平均信息量的计算
根据题目要求,用高斯过程X(t)d的一维概率密度函数服从正态分布的表达式f=1/(u*sqrt(2*pi))*exp(-(x-o)^2/2*u^2来完成信源平均信息量的计算。
平均信息量:
平均每个符号所能提供的信息量,也叫平均自信息量。
H(X)=—
;
高斯分布函数:
[﹣
];
2、离散信道容量的计算
利用函数dmessage来求信源的熵,利用函数hemssage来求平均互信息量,并最终得到信道的容量。
离散信道容量:
信道容量是信道所能传送的最大的信息量。
C=max[I(X;
Y)](比特/码元)
I(X;
Y)=H(Y)﹣H(Y/X);
3、以Huffman编码实现信源编码
对于所要求的信源,可以对其进行作为一元信源的哈夫曼编码并得到编码效率,相应的二元信源的哈夫曼编码及其编码效率。
uffman编码方法:
(1)将信源信息呼号按其出现的概率大小依次排列;
(2)取两个概率最小的字母分别配以0和1两个码元,并将这两个概率相加作为一个新字母的概率,与未分配的二进符号的字母重新排队;
(3)对重排后的两个概率最小符号重复步骤
(2)的过程;
(4)不断重复上述过程,知道最后两个符号配以0和1为止;
(5)从最后一级开始,向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列,及相应的码字;
Huffman编码的意义:
将概率大的信息符号编以短的码字,概率小的符号配以长的码字,使得平均码字长度最短,冗余度减小。
4、AM调制/解调
AM信号的调制的时域和频域表示式分别为:
式中,
为外加的直流分量;
可以是确知信号也可以是随机信号,但通常认为其平均值为0,即
。
AM信号的解调:
调制过程的逆过程叫做解调。
AM信号的解调是把接收到的已调信号
还原为调制信号
AM信号的解调方法有两种:
相干解调和包络检波解调。
5、DSB调制/解调
DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘,其时域和频域表示式分别为
DSB信号的包络不再与
成正比,故不能进行包络检波,需采用相干解调;
除不再含有载频分量离散谱外,DSB信号的频谱与AM信号的完全相同,仍由上下对称的两个边带组成。
故DSB信号是不带载波的双边带信号,它的带宽与AM信号相同,也为基带信号带宽的两倍,即
DSB信号只能采用相干解调,其模型与AM信号相干解调时完全相同。
此时,乘法器输出
经低通滤波器滤除高次项,得
即无失真地恢复出原始电信号。
6、ASK调制/解调
在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化的,最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0的控制下通或断,这种调制方式称为通断一段键控(ook)。
时域表达式为y=sin(2*pi*t)
7、FSK调制/解调
将信号的调制在载波的频率上的调制方法称为频移键控(FSK),它也包括二点平频移键控(BFSK)和电平频移键控(MFSK),频移键控的原理与跳频类似,只是使用数字信号而已。
8、PSK、DPSK调制/解调
在载波相位的调制中,将信道发送的信息调制在载波的相位上,相位通常范围是(0,2),2PSK信号码元的“0”“1”分别用初始相位0和π来表示,而其振幅和频率保持不变。
gT(t)为发射端的滤波脉冲,决定了信号的频谱特征。
2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如下:
三、主要功能的实现
1、信源平均信息量的计算(以高斯分布的信源为例)
symsxuo
u=5;
o=7;
f=1/(u*sqrt(2*pi))*exp(-(x-o)^2/2*u^2);
t=-f*log(f)/log
(2);
r=int(t,-inf,inf);
disp('
平均信息量为'
)
r=double(r)
x=[0.25,0.25,0.25,0.25];
f1=[1/2,1/2,0,0;
0,1/2,1/2,0;
0,0,1/2,1/2;
1/2,0,0,1/2];
hf1=hmessage(x,f1,4,4);
hx=dmessage(x,4);
disp('
信道容量:
'
);
c1=hx-hf1
利用dmessage来求信源的熵,利用函数hmessage来求平均互信息量并最终得到信道容量。
3、信源编码(以Huffman编码为例)
p=[1/2,1/4,1/8,1/16,1/16]
i=dmessage(p,5)
[h1,l]=huffman(p)
h1=1
01
001
0000
0001
l=1.8750
n=i/l
n=1
采用了哈夫曼编码,对离散的信源直接调用huffman..m函数文件就能得到编码,调用dmessage函数得到平均信息量。
4、AM调制/解调技术
dt=0.0002;
%时间采样间隔
fm=100;
%信源最高频率
fc=1000;
%载波中心频率
T=5;
%信号时长
t=0:
dt:
T;
mt=sqrt
(2)*cos(2*pi*fm*t);
%信源
Fs=1/dt;
%原始图
figure
(1)
subplot(2,2,1)
plot(mt(1:
1000));
holdon;
%画出AM信号波形
title('
时域mt'
Y=fft(mt);
subplot(2,2,2)
plot(abs(Y));
%画出AM信号波形
频率mt'
%调制
A=2;
s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);
%B=2*fm;
figure
(2)
plot(t(1:
1000),s_am(1:
1000),A+mt(1:
1000),'
r--'
%标示AM的包络
时域AM调制信号及其包络'
Y=fft(s_am);
df1=Fs/length(Y);
f1=0:
df1:
Fs-df1;
plot(f1,abs(Y));
频域AM调制信号'
%解调
figure(3)
g=s_am.*cos(2*pi*fc*t);
subplot(2,2,1);
plot(g(1:
gridon
xlabel('
f'
ylabel('
a'
g=s_am.*cos(2*pi*fc*t)'
G=fft(g);
plot(f1,abs(G));
G'
%低通
wpz=2*150/Fs;
wsz=2*200/Fs;
rp=3;
rs=15;
[K,wc]=buttord(wpz,wsz,rp,rs);
[bz,az]=butter(K,wc,'
low'
yn=filter(bz,az,g);
figure(4)
Hk=freqz(bz,az,2048,1/dt);
plot(abs(Hk));
低通滤波器'
plot(yn(1:
时域AM解调信号'
YN=fft(yn);
subplot(2,2,3)
plot(f1,abs(YN));
频域AM解调信号'
5、ASK调制/解调技术
clearall;
0.01:
10;
y=sin(2*pi*t);
%载波信号
x=[zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];
%数字基带信号010*******
s_2ask=x.*y;
%幅度键控
recos=s_2ask.*y;
meg=find(recos>
0);
%找出大于1的那一位
demo(meg)=1;
meg=find(recos==0);
demo(meg)=0;
figure
(1)%原始信号
subplot(211);
plot(t,x);
grid;
原始信号'
时间'
幅度'
axis([0,10,-0.1,1.1]);
subplot(212);
f=0:
1/(length(x)-1):
1
fx=fft(x);
plot(f,abs(fx));
原始信号频谱'
频率'
figure
(2)%调制后信号
plot(t,s_2ask);
grid;
ASK调制'
subplot(212)
s_2askf=fft(s_2ask);
plot(f,abs(s_2askf));
ASK调制频谱'
figure(3)%解调后信号
subplot(211)
plot(t,demo);
ASK解调'
demof=fft(demo);
plot(f,abs(demof));
ASK解调频谱'
6、FSK调制/解调技术
s_2fsk=sin(t.*(2*pi+pi*x));
%频移键控
recos1=s_2fsk.*sin(t.*(2*pi+pi*x)+pi*(x-1));
Fs=100;
fb=1
[b,a]=butter(6,4*fb/Fs);
RECOS1=filtfilt(b,a,recos1);
subplot(2,1,1);
plot(RECOS1);
经过低通'
%判决
meg1=find(RECOS1>
demo1(meg1)=1;
meg1=find(RECOS1<
demo1(meg1)=0;
figure
(1)%原始信号
xlabel('
figure
(2)%FSK调制后的信号
plot(t,s_2fsk);
FSK调制'
);
s_2fskf=fft(s_2fsk);
plot(f,abs(s_2fskf));
FSK调制信号频谱'
figure(3)%FSK调制信号
plot(t,demo1);
FSK解调'
demof1=fft(demo1);
plot(f,abs(demof1));
FSK解调信号频谱'
7、PSK调制/解调技术
s_2psk=(2*x-1).*y;
%相移键控
recos2=s_2psk.*y
RECOS2=filtfilt(b,a,recos2);
plot(RECOS2);
meg2=find(RECOS2>
demo2(meg2)=1;
meg2=find(RECOS2<
demo2(meg2)=0;
plot(t,s_2psk);
grid;
PSK调制'
s_2pskf=fft(s_2psk);
plot(f,abs(s_2pskf));
PSK调制信号频谱'
plot(t,demo2);
PSK解调'
demof2=fft(demo2);
plot(f,abs(demof2));
PSK解调信号频谱'
8、DPSK调制/解调技术
clearall
s_2dpsk=dpskmod(x,2);
RECOS3=filtfilt(b,a,s_2dpsk);
plot(RECOS3);
meg3=find(RECOS3>
demo3(meg3)=1;
meg1=find(RECOS
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