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1、 专业综合课程设计 指导书班 级 通信D101 指导教师 董自健 淮海工学院电子工程学院通信工程系2013年 10 月 18 日一、课程设计的目的和任务 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。综合课程设计是通信工程专业的学生在学完所有专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。课程设计的任务是：（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。（2）训练学生综合运
2、用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。二、教学要求由于是专业综合性课程设计，因此设计的内容应该围绕主干专业课程，如：通信原理、程控交换技术、传输设备，通信网点等。课程设计要求的主要步骤有：1、明确所选课题的设计目的和任务，对设计课题进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容等。2、进行方案选择。根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。从多个方案中选择出设计合理、可靠、满足要求的一个方案。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。3、原理设计；4、调试阶段；5、说明书编制。本次课程设计在校内完成，主要方式是以理论设计为主，进
3、行实验或计算机仿真，得出结论。三、设计内容本次综合课程设计内容为数字通信系统的性能分析和仿真。应该包括以下设计内容：1、使用一种分组码或者卷积码进行信道纠错编码。2、使用格雷码对数据进行映射。3、使用MQAM举行调制，M可选择8、16、32、64、128、256。4、选择合适的升余弦参数，使用升余弦对基带信号举行滤波。5、在解调端，进行滤波、MQAM的解调、格雷码逆映射、纠错解码。6、改变信噪比，分析系统性能。四、 设计内容介绍：MQAM是一种基本的相位幅度联合调制方式。研究这种基本的数字调制信号的性能可以帮助学生理解数字通信的基本特点。本次课程设计，学生可以自己选择符合要求的技术，如信道纠错
4、编码可以是分组码或者卷积码，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个，以分析各种M下的QAM系统性能。应用Matlab进行仿真，仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图是：信号源信道调制解调性能分析信道编码译码其中：信号源：基本的二进制数据流。信道编码：可以选择分组码、卷积码等。调制：MQAM，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个。在调制前使用格雷码进行映射。信道：信号经过调制以后，通过信道。信道可以选择高斯加性白噪声信道、二进制对称信道、多径瑞利（Rayleigh）衰落信道、莱斯（Rician）衰落信道等。设置不同的信道信噪比，对系统进行仿真，分析不
5、同信噪比情况下的系统性能。解调：根据调制方式，选择对应的解调方式。译码：根据信道编码方式，选择对应的信道解码方式。性能分析：信号经过调制、信道、解调过程。在接收端，将得到的数据和原始信号源数据比较，得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比，从而得到系统的误码率曲线图。五、设计过程：1.仿真模型（1）根据选择的调制信号形式，确定仿真框图。（2）设置模型中各模块的具体参数。2.软件设计编写M文件。在程序中，依次改变信噪比，得到在特定信噪比下的误码率。信噪比范围是可以是-10dB20dB之间，步长为2dB。根据得到的误码率数据，绘出误码率信噪比曲线图。3.仿真调试在完成设计草案后可进行仿真，并对所
6、设计的系统进行修改。并同理论数据进行比较。要求完成：1、选择一种具体的数字调制方式。2、结合具体数字调制方式，分别选择三种MQAM进行系统仿真。3、绘出没有信道编码情况下的数字调制系统误码率信噪比曲线图。4、绘出有信道编码情况下的数字调制系统误码率信噪比曲线图。5、对有和无信道编码情况下的系统误码率信噪比曲线图进行比较，并分析。六、设计提交的成果材料提交设计说明书一份，内含任务中涉及的各种仿真框图、参数数据、有关程序，仿真曲线图。并就设计过程做出总结。七、教学时间安排根据课程大纲要求60学时计划，本设计安排如下：时间安排： 1719周（2011年1月6日2014年1月24日） 教学内容学时地点
7、备注集中学习、布置任务05天教室授课1教室资料查阅、分析讨论，确定方案3.5天图书馆、实验室、教室设计系统仿真模型4天图书馆、实验室、教室编程及调试3天实验室写设计报告2天图书馆、教室设计验收、总结1天教室选题要求：应该包含上述设计要求的全部步骤。作息时间：上午8：3011：30 下午2：004：30设计地点： 图书馆、电子系实验室、教室答疑地点： M-409八、成绩考核通信专业综合课程设计综合以下几个方面进行考核：1）、平时表现；2）、答辩及课题完成情况；3）、说明书（设计报告）完成情况；参考分数比例：（1）平时表现：35分（2）答辩及课题完成情况：30分（3）设计报告：30分附：通信专业综
8、合课程设计指导讲稿Modulating a Random Signal问题：二进制数据流通过一个包含基带调制、信道、解调的系统，计算误码率(BER)。下面是仿真过程中所遇到的问题和相应的函数。系统使用16-QAM (正教幅度) 和高斯（AWGN）信道 / / l 产生随机二进制数据流 randintl 使用16-QAM调制 qammodl 加性高斯白噪声 awgnl 产生数据分布图 scatterplotl 使用16-QAM 解调 qamdemodl 计算误码率 biterr1. 产生随机二进制数据流. 在MATLAB中，一般用向量（vector ）或者矩阵（matrix）来表示数据. 下面使
9、用randint 函数产生一个列向量来表示数据流。数据流长度选择为30,000。注意：在MATLAB 中并没有严格的时间概念。下面的代码还产生数据流中部分数据的柱状图。由于产生数据的随机性，一般你们每个人运行结果有可能不一样。注意使用 (:) 操作符来选择向量中的部分数据。% Define parameters.M = 16; % Size of signal constellationk = log2(M); % Number of bits per symboln = 3e4; % Number of bits to processnsamp = 1; % Oversampling rat
10、ex = randint(n,1); % Random binary data stream% Plot first 40 bits in a stem plot.stem(x(1:40),filled);title(Random Bits);xlabel(Bit Index); ylabel(Binary Value);2. 准备调制. 准备使用qammod函数来进行 16-QAM 调制. 但是qammod接收的是015之间的整数，而不是4bits。因此在进行调制前必须对二进制数据进行处理。使用MATLAB 中reshape函数，然后使用bi2de函数来转换4bits到一个整数。 % Bit
11、-to-Symbol Mapping% Convert the bits in x into k-bit symbols.xsym = bi2de(reshape(x,k,length(x)/k).,left-msb);% Stem Plot of Symbols % Plot first 10 symbols in a stem plot.figure; % Create new figure window.stem(xsym(1:10);title(Random Symbols);xlabel(Symbol Index); ylabel(Integer Value);3. 进行16-QAM
12、调制. % Modulation % Modulate using 16-QAM.y = qammod(xsym,M);结果是有个复向量，是16点QAM星座图中的一个。下面的出现会绘出星座图。To learn more about modulation functions, see Modulation. Also, note that the qammod function does not apply any pulse shaping. To extend this example to use pulse shaping, see Pulse Shaping Using a Raise
13、d Cosine Filter. For an example that uses rectangular pulse shaping with PSK modulation, see basicsimdemo.4. 加入高斯白噪声。使用awgn 函数。比特能量和噪声的功率谱比值Eb/N0定为10 dB.% Transmitted Signalytx = y;% Send signal over an AWGN channel.EbNo = 10; % In dBsnr = EbNo + 10*log10(k) - 10*log10(nsamp);ynoisy = awgn(ytx,snr,m
14、easured);% Received Signalyrx = ynoisy;5. 产生分布图. 使用scatterplot 函数来显示接收信号，并显示噪声对信号分布的影响。图中，行坐标为信号的同相位分量（n-phase component），纵坐标为正交分量% Scatter Plot% Create scatter plot of noisy signal and transmitted% signal on the same axes.h = scatterplot(yrx(1:nsamp*5e3),nsamp,0,g.);hold on;scatterplot(ytx(1:5e3),1,0,k*,h);title(Received Signal);legend(Received Signal,Signal Constellation);axis(-5 5 -5 5); % Set axis ranges.hold off;6. 16-QAM解调。% Demodulation% Dem
