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1、学号：课 程 设 计题目通信系统课群综合应用学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师2015 年7 月2 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 35 页 - - - - - - - - - 通信系统课群综合应用任务书学生姓名：专业班级：通信指导教师：工作单位：信息学院题目:通信系统课群综合训练与设计初始条件：MATLAB 软件，信号与系统，通信处理等要求完成的主要任务 : 1)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。2)掌握示波
2、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。3)完成指定方式的信源编码调制、信道编码、信道干扰、信宿解调译码的完整的通信系统仿真。参考书：1 刘泉 通信电子线路 . 武汉理工大学出版社 . 2004年2 樊昌信 通信原理 . 国防科技出版社 . 2007 年3 孙青卉 通信技术基础人民邮电出版社2008年时间安排：1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2、课程设计时间为 2 周。（1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间 2 天；（2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6 天；（3）总结结果，完成课程设计报告，时间2
3、天。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 35 页 - - - - - - - - - 目录摘要 . 4Abstract . 51 绪论 . 11.1 设计目的 . 11.2 课程设计要求. 11.3 课程设计任务. 12.理论知识 . 22.1 实验原理框图. 22.2 信源码 PCM 码 . 22.3 基带码 Manchester 码 . 32.3.1 曼彻斯特码简介及其编码规则. 42.3.2 曼彻斯特码
4、原理. 42.4 信道码循环码. 42.5 2ASK 调制与解调原理. 52.6 衰落信道 . 63.系统设计 . 73.1 脉冲编码调制（PCM） . 73.1.1 抽样（ Samping） . 73.1.2 量化（ Quantizing ） . 73.1.3 编码（ Coding） . 83.2 Manchester 码编解码 . 93.2.1 曼切斯特编码原理. 93.2.2 曼切斯特解码原理. 103.3 循环码编解码. 103.3.1 循环码编码原理. 113.3.2 循环码解码原理. 123.3.3 纠错能力 . 133.4 ASK 调制与解调 . 143.5 衰落信道 . 144
5、 软件设计及结果分析. 164.1 编程工具的选择. 164.2 软件设计方案. 164.3 编码与调试 . 174.4 运行结果及分析. 185 心得体会 . 22参考文献 . 23名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 35 页 - - - - - - - - - 摘要在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列， 经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号，并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。本论文主要研究了数字
6、信号的传输的基本概念及数字信号传输的传输过程和如何用 MATLAB 软件仿真设计数字传输系统。首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信， 数字基带传输系统的组成及数字信号的传输过程。然后按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。仿真结果正常运行。关键词： PCM 调制、曼彻斯特码、循环码、ASK 、衰落信道名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 35 页 - - - - - - - - - AbstractI
7、n digital communication system, need to input digital sequence is mapped to the signal in the channel transmission, the sequence of digital signal source output, after mapping to be suitable for the transmission of digital modulation signal, and the receiving end corresponding to resume the original
8、 signal demodulation. So this paper mainly studies the digital signal transmission and the basic concept of digital signal transmission process and how to use MATLAB software simulation design of digital transmission system. First introduced the subject of the theoretical basis, including digital co
9、mmunication, digital baseband transmission system and digital signal transmission process. Then according to the simulation process basic steps of using MATLAB simulation tool to achieve the digital baseband transmission system simulation process, has carried on the system analysis. Normal operation
10、 of the simulation results.Key words: PCM modulation, Manchester codes, cyclic codes, ASK, fading channe名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告1 1 绪论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
11、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机会，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基本原理，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
12、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PCM 调制，基带码为 Manchester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）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 35 页
13、- - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告2 2.理论知识2.1 实验原理框图图 2.1 通信系统的原理框图模数转换中有三个基本过程： 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
14、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，则有以下原理框图图 2.2 实验原理框图2.2 信源码 PCM 码通常是把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲模拟信源信道模数转换数字调制信道编码基带编码信道解码数字解调模拟信源数模转换基带解码模拟信源衰落信道PCM 调制ASK 调制循环编码Manchester 编码循环解码ASK 解调模拟信源PCM 解调Manchester 解码名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
15、理 - - - - - - - 第 7 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告3 编码调制 PCM ，简称脉码调制。在编码器中由冲激脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。这个抽样值仍是模拟量。在量化之前，通常由保持电路将其作短暂保存，以便电路有时间对其量化。在实际电路中，常把抽样和保持电路做在一起，称为抽样保持电路。图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。这样每个二进制码组就代表一个量化后的信号抽样值。图中的解码器的原理和编码过程相反。其中，量化与编码的组合称为模/ 数变换器（ A/D 变换器）
16、；解码与低通滤波的组合称为数 / 模变换器（ D/A变换器） 。抽样是对模拟信号进行周期性的扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。经过抽样的信号应包含原信号的所有信息，即能无失真地恢复出原模拟信号。量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的。律和 A律压缩特性：律：)11()1(1)1(1xnxny（式 2-1）A 律：1|1n11|n111|0n11xAAxAAxAAxy（式 2-2）式中， x 为归一化输入， y 为归一化输出， A、为压缩系数。数字压扩技术：
17、一种通过大量的数字电路形成若干段折线，并用这些折线来近似A律或律压扩特性，从而达到压扩目的方法。即对数压扩特性的折线近似法。我国一般都采用 A律。本文设计方案也采用A律-13 折线法。2.3 基带码 Manchester码数字通信系统传输码流中应含有时钟频率分量，以便于接收端从码流中提取同步信息，同步信息保证接收端按正确时序再生原始信息，减小误码率。因此信源信号进行信源编码调制后还需要进行基带编码，使得码流中“1”和“ 0”的统计概率应各占1/2 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
18、 - - 第 8 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告4 2.3.1 曼彻斯特码简介及其编码规则曼彻斯特码 Manchester code (又称裂相码、双向码） ，一种用电平跳变来表示1或 0 的编码，其变化规则很简单，即每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0 码和 1 码的相位正好相反。二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如下。110 0 01 1 变换为1/0 序列中间下降沿代表10 变换为 0/1 序列中间上升沿表示0。优点在于其编码后的时钟信息都不受信源统计特性影响（连续0、连续 1 时无法接受定时信号）
19、，有很强的定时分量。2.3.2 曼彻斯特码原理用于数字基带传输的码型种类Manchester 码是其中常用的一种。 Manchester 码是一种用跳变沿而非电平来表示要传输的二进制信息0或 1一般规定在位元中间用下跳变表示“ 1”用上跳变表示“ 0” 。曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。曼彻斯特编码提供了一种简单的方法在长时间段内没有电平跳变的情况下仍然能够对任意的二进制序列进行编码并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。如果保证传送的编码交流信号的直
20、流分浪费。曼彻斯特码具有丰富的位定时信息。2.4 信道码循环码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
21、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，这样就不会产生瞬时错误。循环码就是这样一种编码，它可以在卡诺图中依次循环得到。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告5 循环码最大的特点就是码字的循环特性，所谓循环特性是指：循环码中任一许用码组经过循环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。若（0121aaaann）为一循
22、环码组，则（1032nnnaaaa）、（2143nnnnaaaa）还是许用码组。也就是说，不论是左移还是右移，也不论移多少位，仍然是许用的循环码组。2.5 2ASK 调制与解调原理2ASK 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。其信号表达式为：，S (t)为单极性数字基带信号。幅移键控（ ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。由于调制信号只有0 或 1 两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号1 时，传输载波；当调
23、制的数字信号为 0时，不传输载波。载波信号2 ASK 信号s(t)1011Tb001ttt图 2.3 信号调制波形由图可以看出 2ASK 信号的时间波形e2ASK（t）随二进制基带信号s（t）通断变化。所以又被称为通断键控信号。ttSteccos)()(0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告6 11100000101abcd图 2.4 2ASK 信号非相干解调过程的时间波形2.
24、6 衰落信道瑞利衰落信道（ Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为“ 衰落” 特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N 个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为,则其包络概率密度函数为P(r)=2222rre(r0) （23）
25、相位概率密度函数为：P( )=1/2（20）（24）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告7 3.系统设计3.1 脉冲编码调制（ PCM）脉冲编码调制（PCM） 就是把一个时间连续， 取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。3.1.1 抽样（ Samping ）抽样是把模拟信号以其信号带宽
26、2 倍以上的频率提取样值， 变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。例如，话音信号带宽被限制在0.33.4kHz 内，用 8kHz 的抽样频率（fs） ，就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制（PAM）信号。对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理，离散信号才可以完全代替连续信号。低通连续信号抽样定理内容：一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以 的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制（PAM）信号。3.1.2 量化（Quantizing）把幅度
27、连续变化的模拟量变成用有限位二进制数字表示的数字量的过程称为量化。即：抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量化噪声。 量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。量化误差 ：量化后的信号和抽
28、样信号的差值。量化误差在接收端表现为噪声，称为量化噪声。量化级数越多误差越小，相应的二进制码位数越多，要求传输速率越高，频带越宽。为使量化噪声尽可能小而所需码位数又不太多，通常采用非均匀量化的方法进行量化。 非均匀量化根据幅度的不同区间来确定量化间隔，幅度小的区间量化间隔取得小，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告8 幅度大的区间量化间隔取得大。非均匀量化的实现方法有两种：一种
29、是北美和日本采用的律压扩，一种是欧洲和我国采用的 A 律压扩。在 PCM-30/32 通信设备中，采用A 律 13折线的分段方法，具体是：Y 轴均匀分为8 段，每段均匀分为 16 份，每份表示一个量化级， 则 Y 轴一共有 16 8128个量化级。；X 轴采用非均匀划分来实现非均匀量化的目的，划分规律是每次按二分之一来进行分段。7/816/85/84/83/82/81/81yx1/21/41/81/16o图 3 .1 13 折线示意图由于分成 128 个量化级，故有 7 位二进制码 （27128） ，又因为 Y 轴有正值和负值之分，需加一位极性码，故共有8 位二进制码。3.1.3 编码（Cod
30、ing）量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码（例如，赋予样值 0 的十进制数字代码为0） ，在码前以“” 、 “”号为前缀，来区分样值的正、 负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。简单高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为
31、编码。量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小。量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减小，即随数字编码信号的速率提高而减小。自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告9 的是脉冲代码调制编码，即PCM 编码。 PCM 通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码
32、。在实际的 PCM 设备中，量化和编码是一起进行的。通信中采用高速编码方式。3.2 Manchester 码编解码Manchester （曼切斯特码）又称双向码，是一种超越了传统数字编码传输极限的编解码方式。常规码型的最大缺点就是没有定位时钟信息。数字传输过程中缺少定位时钟信息，也就无法识别收到数据位的开始与结束的宽度等，从而在通信过程中需要其他方式解决同步问题。而曼切斯特码是一种自动同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中，这就有效的降低了通信系统设计的复杂度。曼切斯特码一般可由NRZ 码与 NRZ 码的时钟相异或而得到。 NRZ 码这种二元码中低电平与高电平分别与二进制符号“0”与
33、“1”一一对应，在整个码元期间内电平保持不变。电脉冲之间无间隔，即脉冲的宽度等于码元的宽度，极性单一。这种信号比较适合于数字电路处理。图 3.2 曼切斯特编码图示由图 3.2 可知，曼切斯特码是将NRZ 普通二进制数据与其位率时钟相异或而得，从而解决了传输数据定时信号的同步问题。如果传送数据信息为“1”时，曼切斯特编码在数据位的中心由高电平跳变为低电平；如果传送数据信息为“0”时，曼切斯特编码在数据位的中心由低电平跳变为高电平；如果数据信息有连续的“1”或“0”信息出现时，则曼切斯特编码数据位的中心跳变方向也保持“1”或“ 0”的跳变，即在编码后，数据信息“ 0”的跳变波形与时钟跳变波形保持一
34、致，数据信息“1”的跳变波形则与时钟跳变波形相反 （即相位相差 180） 。曼切斯特码是一种相位调制编码，即可知时钟波形的 180相位代表 NRZ 数据信号的逻辑高电平，而时钟波形就代表NRZ数据信号的逻辑低电平。3.2.1 曼切斯特编码原理由上可知，我们可以自行约定从高电平到低电平的跳变表示数据“1” （称为“ 1”名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告10 跳变） 。从低电平
35、到高电平的跳变表示数据“0” （称为“ 0”跳变）.因此发送时钟必须在发送数据位的中间进行采样，即发送时钟的频率必须为数据频率的两倍。而实现曼切斯特软件编码比较简单，根据曼切斯特码和二进制数据的对应关系，一位二进制数据子编码后将占据两位空间。3.2.2 曼切斯特解码原理曼切斯特解码是曼切斯特编码的逆运算过程，也就是必须从曼切斯特码数据流中提取出时钟信息，并利用这个时钟去还原得到原二进制数据的过程。根据曼切斯特码解码过程各阶段所完成的任务的不同，可以将曼切斯特码的解码过程分为：起始符的识别以及获取同步时钟信息、识别同步数据头、提取数据信息等3 个阶段。3.3 循环码编解码设 C 使某错误！未找到
36、引用源。 线性分组码的码字集合，如果对任CcccCnn),(021，它的循环移位),(1032)1(nnnccccC也属于 C，则称该错误！未找到引用源。 码为循环码。循环码特点有：1）循环码是线性分组码的一种，所以它具有线性分组的码的一般特性，且具有循环性，纠错能力强。2）循环码是一种无权码，循环码编排的特点为相邻的两个数码之间符合卡诺中的邻接条件，即相邻数码间只有一位码元不同，因此它具有一个很好的优点是它满足邻接条件，没有瞬时错误（在数码变换过程中，在速度上会有快有慢，中间经过其他一些数码形式，即为瞬时错误） 。3）码字的循环特性，循环码中任一许用码经过牡环移位后，所得到的码组仍然是许用码
37、组。对所有的 i=0,1,2,k-1，用生成多项式 g(x)除nk ix，有：)()()(xbxgxaxiiikn式中)(xbi是余式，表示为：0,1,11,)(iiknkniibxbxbxb因此，)(xbxikn是 g(x)的倍式，即)(1xbxikn是码多项式，由此得到系统形式的生成矩阵为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告11 它是一个 kn 阶的矩阵。同样，由 GTH
38、 =0 可以得到系统形式的一致校验矩阵为：3.3.1 循环码编码原理有信息码构成信息多项式011)(mxmxmkk，其中最高幂次为k-1；用knx乘以信息多项式 m(x)，得到的)(xmxkn，最高幂次为 n-1，该过程相当于把信息码 （1km，2km，1m，0m）移位到了码字德前k 个信息位，其后是r 个全为零的监督位；用 g(x)除)(xmxkn得到余式 r(x),其次数必小于g(x)的次数，即小于（ n-k） ，将此 r(x)加于信息位后做监督位，即将r(x)于)(xmxkn相加，得到的多项式必为一码多项式。编码步骤为：1）有信息码构成信息多项式011)(mxmxmkk，其中高幂次为 k
39、-1；2）用knx乘上信息多项式 m(x)，得最高幂次为 n-1，做移位；3）用 g(x)除)(xmxkn和到余式 r(x)。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告12 图 3.3 循环码编码流程图3.3.2 循环码解码原理循环码解码步骤为：1）有接收到的 y(x)计算伴了随式 s(x)。2）根据伴随式 s(x)找出对应的估值错误图样。3）计算 c(x)=y(x)+e(x) ，得
40、估计码字。若c(x)= c(x)，则译码正确，否则错误。其相应的流程图如图3.4 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告13 图3.4 循环码解码流程图3.3.3 纠错能力由于循环码是一种线性分组码，所以其纠检错能力与线性分组码相当。而线性分组码的最小距离可用来衡量码的抗干扰能力，那么一个码的最小距离就与它的纠检错能力有关。定理： 对于任一个),(kn线性分组码，若要在码字
41、内1）检测 e 个错误，要求码的最小距离1ed；2）纠正 t 个错误，要求码的最小距离12td；3）纠正 t 个错误同时检测 错误！未找到引用源。 个错误，则要求1etd；循环码的译码分检错译码与纠错译码两类。在无记忆信道上，对码字c，差错图案e和接收向量 r 的多项式描述为)()()(xexcxr定义)(xr的伴随多项式为)(xs名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告14 11
42、2210)(mod)()(rrxsxsxssxgxrxs由于),(mod0)()()(xgxgxaxc所以)()(mod()(xgxexs由此可见，0)(xs则一定有差错产生，或说满足0)()(mod(xgxe的差错图样)(xe产生，它满足0)()(mod(xgxe。循环码的检错译码即是计算)(xs并判断是否为 0。3.4 ASK 调制与解调为了使数字信号能够在信道中传输，必须对数字信号进行调制。幅移键控信号（即ASK）就是其中的一种。 ASK 信号的幅度是随着调制信号而变化的，ASK 信号的载波频率与外加载波信号相同。最简单的是所谓二进制幅移键控信号2ASK，其调制与解调原理框图如图 3.5
43、 所示。调制器与解调器是两个相反功能的电路单元。调制信号是载波在二进制基带信号1 和 0 控制下产生的通断信号a(n)，调制器将基带信号a(n) 和载波信号 Acos( t)相乘得到调制信号，调制信号与本地载波信号相乘实现解调，解调器将调制信号恢复成基带信号即解调后信号a(n)。图 3.5 ASK 调制与解调原理框图3.5 衰落信道在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外一些远距离传输的信道，特别是无线信道和光信道中，由于信道中受到各种噪声和反射
44、漫反射的影响，使得信号产生衰落。数字基带信号则必须经过调制过程， 将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应的，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告15 在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
45、名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告16 4 软件设计及结果分析4.1 编程工具的选择这次选用的软件是MATLAB ，因为这款软件的功能特很强大，学习方便，仿真容易实现。 MATLAB 具有以下几个特点：1）功能强大的数值运算功能；2）强大的图形处理能力；3）高级但简单的程序环境；4）丰富的工具箱。最重要的是 MATLAB 学习起来方便容易， 以前有学 C 语言的基础， MATLAB 与 C语言有类似之处，编程流程大概差不多，但要注意的是MATLAB 与 C 语言在程序代码上也有细微的差别
46、， MATLAB 是一种解释性语言， 在写程序代码时容易方便， 但是与 C语言相比它的运算速度较慢，但功能强大。4.2 软件设计方案经过我的思考，再加上查阅了大量资料后，有了以下编程设计思路。图 4.1 系统软件设计流程图在主函数中，先产生一个模拟信号，再经过抽样后得到抽样值，将抽样值通过13拆线法转换成对应值，将转换后的值经过量化和编码后得到0、1 比特流，再经过信道译码，再经过 ASK 调制，再人为加入一些噪声，再通过数字滤波器将噪声和载波滤掉，取出直流分量，得到方波波形。再经过抽样判决后得到0、1 比特流，再经过线性分组主函数通过编码子函数进行量化和编码ASK 子函数产生模拟信源并得到抽
47、样信号通过 A 侓公式反转成原始模拟信号通过 13 拆线得到转换后的值线性分组码编码数字调制数字滤波器抽样判决信道译码名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告17 码译码，最后经过信源译码， 再经过 A 侓公式反转成原始模拟信号， 画出各阶段的波形。4.3 编码与调试软件设计部分包含 1个主函数和多个个子函数。1）子函数y1=zhexian(x)的功能是将抽样后得到的值用13拆线转
48、换成对应的值；2）子函数 bit=bianma(y4,n)的功能是将抽样后的值量化后进行自然二进制编码；3）子函数bit2=xunhuan(m) 的功能是进行信道编码即：将每四位二进制后加三位监督位，比特流的总长度除以四余下的则不进行加监督位；4) 子函数 bit3=xunhuanyima(gg) 和 bb=ASK(bit) 的功能是将信源编码后的0、1 序列再经过信道编码（ 7，4）线性分组码编码，将信道编码后的信号进行ASK 调制，由于考虑到在信道中传输是会有噪声的影响，所以在仿真时我人为的加入一定的噪声，在接收端进行相干解调，用一个与调制信号同频的信号与接收到的信号（加入噪声后的已调信号
49、）相乘，再用一个数字滤波器进行滤波，去掉了信号中的高频成份和噪声，取出直流分量，得到方波信号，对这个信号进行抽样判决将其转换成0、1 比特流后，再经过信道译码；5）子函数 a3=yima(y,n) 的功能是将接收到的0、1 比特流分为八位二进制一组一组的， 再将每八位二进制转换为十进制数， 再到每段中去寻到与发关端有相同约定段号值。即可恢复原信号的量化值；6）子函数 y5=Ayi(y,A) 的功能是将恢复的量化值通过A 律反转换公式得到对应的值，是用 13 拆线转换的反过程。因为在当A86.5 时，可以用 13 折线用 13 条折线近似 A 律的平滑曲线，在实际工程中A 律的平滑曲线不易实现，
50、而用13 折线法可以降低工程实现中的难度。主函数的功能是是产生模拟信号并且进行抽样得到抽样值，然后将各个子函数衔接到一块，形成一个比较完整的通信系统，进行仿真画出各个阶段重要的图形，并进行观察和分析。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 35 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学通信系统课群综合应用报告18 4.4 运行结果及分析原始模拟信号如图4.2 所示：图4.2 原始模拟信号将此模拟信号进行 PCM 编码，得到以下图形：图4.3 PCM编