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1、精选优质文档-倾情为你奉上唐 山 学 院 通信原理 课 程 设 计 题 目 数字频带通信系统的设计与仿真分析 系 (部) 信息工程系 班 级 12通信一班 姓 名 王雷 学 号 指导教师 张银蒲、王金红 2014 年 12 月 22 日至2015 年 1 月 2 日 共 2 周 通信原理 课程设计任务书一、设计题目、内容及要求 设计题目：数字频带通信系统的设计与仿真分析内容及要求：1.了解Matlab/Simulink的运行环境及应用领域；2.逐步熟悉各种数字频带通信系统的仿真，由简到难；3.系统仿真及波形分析(1) 2ASK数字调制系统与仿真分析；(2) 2FSK数字调制系统与仿真分析；(3
2、) 2PSK数字调制系统与仿真分析；(4) QPSK数字调制系统与仿真分析。二、设计原始资料 通信原理；软件Matlab；计算机一台 三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）设计说明书1份，不少于2000字，应包含数字频带通信系统原理、相关系统设计、相关软件Matlab/Simulink介绍、系统仿真及波形分析。四、进程安排第1-2天 课设理论讲解及仿真软件介绍、学生练习使用软件第3-4天 相关系统设计第5-6天 系统仿真及波形分析第7-8天 整理、撰写说明书第9-10天 进行测试或答辩五、主要参考资料1樊昌信、曹丽娜.通信原理.北京:国防工业出版社，20062刘学勇.详解MAT
3、LAB/Simulink通信系统建模与仿真.北京:电子工业出版社，20113.MATLAB/Simulik通信系统建模与仿真实例分析.北京:清华大学出版社，20084，.通信原理及MATLAB/Simulink仿真.北京:人民邮电出版社，20125，. MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲.北京:电子工业出版社，2009指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现(20分)课设答辩(20分)设计成果(60分)总成绩(100分)提问(答辩)问题情况 综合评定 指导教师签名： 年 月 日专心-专注-专业目录引言
4、通信就是信息的传输，在当今高度信息化的社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，应该得到很好地利用，因此我们必须对信息进行有效地传输。通信的目的就是传递消息所包含的信息。1837年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传输信息的新时代，从此，人类的信息的共享越来越好的得到了利用也是对于通信系统主要由以下几个模型组成：信息源发送设备信 道接受设备信宿噪声源 图1-1通信系统的一般模型模拟通信系统是用模拟信号来传递信息的通信系统，数字通信系统式利用数字信号来传递信息的通信系统，目前在无论是模拟通信还是数字通信，在现实中的通信业务都得到了广泛的应用，尤其是在通信系统的刚刚开始启蒙状态，
5、模拟通信系统得到了比数字系统更为广泛的应用，但是在现在的数字通信系统的飞速发展，数字通信系统发展速度很明显超过模拟通信，成为数字当代通信技术的主流。通信系统又具有很多的优点：抗干扰能力强，噪声不积累，传输差错可控，易于加密处理，保密性好等等。但是现实中存在的基本上都是模拟信号，所以我们通信要进行模数转换，装换成数字信号后，我们就要对数字信号序列进行数字传输。数字通信系统虽然有这么多的优势，但是，模拟通信系统仍然得到了很好的利用，这是由于在模拟通信在一些通信地方仍然具有其自己的特点，如模拟通话，模拟通信系统占有的带款展，在通信的路数不需要很多的情况下，我们的模拟通信系统就具有数字通信系统的不具有
6、的经济性。在通信中有两大资源，一个是信道带宽，另一个是送源功率，能很好的减少这两种资源或者得到有效的利用，我们就认为这个通信系统在这种情况下就是较好的通信系统。数字通信系统的模型如下：信源编码信息源加密信道编码数字调制信道数字解调信道译码解密信源译码受信者噪声源源 图1.2数字通信体统的一般模型 数字调制与解调模块是我们这次课程设计的内容，课程设计是一次综合实验的检测，是对整个通信系统的更好的实际性的理解，在设计时遇到的问题，得到解决的同时，更好的理解了我们 通信系统的设计的思路和对通信系统的印象的加深。数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成合适的在信道中传输带通信号。基本的数字调
7、制有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控（PSK）、相对相移键控（DPSK）以及正交相移键控（QPSK）。在接受端可以采用相关解调和非相干解调还原数字基带信号。数字解调就是还原基带信号。 高度信息化的社会中信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济利益。而通信作为传输信息的手段和方式，与传感技术、计算机技术相互融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大动力。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。目前，无论是模拟通
8、信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。但是，本课程设计主要是设计2ASK，2FSK,2PSK以及QPSK频带传输系统并对其进行仿真与性能分析。在设计此频带传输系统时，首先对输入信号利用相关的模块进行调制，再通过加入高斯白噪
9、声传输信道，接着在接收端对信号进行解调，最后把输出的信号和输入的信号进行比较。 一 数字频带通信系统的设计原理 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，产生各种已调数字信号。 数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基带信号输出信道调制器基带信号输入
10、解调器噪声图1-1 数字调制系统的基本结构1.1 2ASK数字调制系统的设计原理简介幅度键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化形态，分别对应二进制信息“0”或“1”。一种常用的，也是最简单的二进制振幅键控方式成为通-断键控，其表达式为：以概率p发送“1”时（1-1）以概率1-p发送“0”时 2ASK信号的一般表达式为： （1-2）其中 （1-3）概率为P式中：为码元持续时间；为持续时间为的基带脉冲波形。为简便起见，通常假设是高度为1、宽度等于的矩形脉冲；是第n个符号的电平取值。若取（1-4）概率为1-P 则相应的2ASK信号为O
11、OK信号。 图1-2 2ASK/OOK信号时间波形 2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。与AM信号的解调方法一样。2ASK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检波法），相应的接收系统组成方框如图1-3 所示。与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接收性能是必要的。抽样判决器低通滤波器全波整流器带通滤波器输出定时脉冲（a）非相干解调方式输出抽样判决器低通滤波器相乘器带通滤波器定时脉冲（b）相干解调方式图1-3 2ASK信号的接收系统组成方框图1.2 2FSK数字调制系统的设计原理简介频移键控是利用
12、载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点间变化。故其表达式为：（1-5）发送“1”时发送“0”时 由图1-4可以看出，2FSK信号的波形（g）可以分解成波形（e)和波形（f），也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同的载频的2ASK信号的叠加。因此2FSK的时域表达式又可写成： （1-6）式中：为单个矩形脉冲，脉宽为；（1-7）概率为P概率为1-P 是的反码，若=1，则=0；若=0，则=1，于是（1-8）概率为1-P概率为P 和分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位。在移频键控中，和不携带信息，通常可令和为0。如图1-4所示，2FSK信号的时间波形：图1-4 2FSK信号的时间波形2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用键控法来实现。这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位时连续变化的。而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。振荡器1选通开关反相器选通开关相加器输出振荡器2图 15 数字键控法产生2FSK信号的原理图包络检波器带通滤波器定时脉冲输出抽样判决器带通滤波器包络检波器带通滤波器（a） 非相干解调包络检波器带通滤波器定时脉冲输出抽样判决器包络检波器（b）相
