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1、通信原理课程设计Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.目 录录一、课程程设计目目的2二、设计计任务书书2三、进度度安排33四、具体体要求33五、成绩绩评定33六、课程程设计内内容41模拟拟信号数数字化处处理41.1基基本原理理.41.2 对模拟拟信号抽抽样.41.3对对离散数数字信号号序列量量化.61.4对对量化后后数字信信号进行行编码1102、仿真真程序、程程序编制制、流程程图、仿仿真结果果1112.1抽抽样定理理验证1112.2量量化与编编码1152.3整整个程序序设计流流程2203.PCC
2、M 88位编码码.233.1误误码率分分析2243.2 A律和和U律变变换.2254.增量量调制.2774.1.增量调调制源代代码274.2.增量调调制原理理图285新的体体会.286.参考考文献.299一、课程程设计目目的本课程是是为通信信工程专业业本科生生开设的的专业必修修课，结结合学生生的专业业方向的的理论课课程，充充分发挥挥学生的的主动性性，使学学生掌握握应用MMATLLAB或或者SYYSTEEMVIIEW等等仿真软软件建立立通信系系统，巩巩固理论论课程内内容，规规范文档档的建立立，培养养学生的的创新能能力，并并能够运运用其所所学知识识进行综综合的设设计。通信系统统原理的的课程设设计是
3、对对通信系系统仿真真软件、课课程学习习的综合合检验，配配合理论论课的教教学，让让学生亲亲自参加加设计、仿仿真、验验证通信信系统的的一般原原理、调调制解调调原理、信信号传输输及受噪噪声影响响等方面面的知识识点。二、设计计任务书书设计选题题：模拟拟信号数数字化PPCM编编码设计计主要内容容：1. 模拟拟信号数数字化的的处理步步骤：抽抽样、量量化、编编码2. 模模拟信号号的抽样样过程，理理解抽样样频率的的变化对对抽样信信号的影影响；3. 用用MATTLABB对PCCM编码码进行使使用A律律和律的压压缩和扩扩张进行行软件仿仿真；4. PPCM的的8位编编码C11C2C3C4C5C6C7C85. 仿仿真
4、实现现增量调调制的过过程和并并理解噪噪声产生生的原理理。三、进度度安排星期一：讲课程程设计的的内容，安安排每一一天的具具体任务务，熟悉悉软件的的编程环环境MAATLAAB/SSIMUULINNK；星期二：查资料料，确定定课程设设计的题题目；星期三：确定设设计方案案，写出出设计思思想；星期四：编写修修改程序序，必须须有详细细的程序序注释，得得出结果果；星期五：写总结结报告，检检查各位位的做的的情况，考考评设计计成绩。上交的材材料：包包含三样样：（课课程设计计的电子子稿、打打印稿、程程序）四、具体体要求1.课程程设计的的内容独独立自主主完成，课课程设计计报告内内容完整整、格式式规范、排排版整洁洁美
5、观；2.设计计选用的的语言不不限，推推荐使用用MATTLABB、C均均可，编编写出的的程序，必须有详细的注释说明；五、成绩绩评定考核方法法：现场场验收（占占50%），课课程设计计报告（占占50%）。考核内容容：学习习态度（出出勤情况况，平时时表现等等）、方方案合理理性、程程序编制制质量、演演示效果果、设计计报告质质量。成绩评定定：优，良良，中，及及格，不不及格。特别说明明：（1）如如发现抄抄袭，按按照不及及格处理理。（2）材材料不齐齐的，考考核等级级降一级级。电子子稿件以以文件夹夹的形式式上交的的文件的的命名为为：（学学号的最最后两位位+姓名名）六、课程程设计内内容1、模拟拟信号数数字化的的处
6、理11基基本原理理通信系统统可以分分为模拟拟和数字字通信系系统两大大类。数数字通信信系统有有很多的的优点，应应用非常常广泛，已已经成为为现代通通信的主主要发展展趋势。自自然界中中很多信信号都是是模拟量量，我们们要进行行数字传传输就要要将模拟拟量进行行数字化化，将模模拟信号号数字化化，处理理可以分分为抽样样，量化化，编码码，这三三个步骤骤。（1）、下下图是模模拟信号号数字传传输的过过程原理理图：（2）、下下图是模模拟信号号数字化化过程：模拟信号源编码量化抽样1.2对对模拟信信号进行行抽样抽样是把把时间上上连续的的模拟信信号变成成一系列列时间上上离散的的抽样值值的过程程。抽样样定理：设一个个频带限
7、限制的（00，fHH）Hzz内的时时间连续续信号mm（t）如如果它不不少于22fH次次/s的的速率进进行抽样样，则mm(t)可以由由抽样值值完全确确定。抽样定理理指出，由由样值序序列无失失真恢复复原信号号的条件件是fss2ffH ，为为了满足足抽样定定理，要要求模拟拟信号的的频谱限限制在00fHH之内（ffH为模拟拟信号的的最高频频率）。为为此，在在抽样之之前，先先设置一一个前置置低通滤滤波器，将将模拟信信号的带带宽限制制在fHH以下，如如果前置置低通滤滤波器特特性不良良或者抽抽样频率率过低都都会产生生折叠噪噪声。抽样频频率小于于2倍频频谱最高高频率时时，信号号的频谱谱有混叠叠。 抽抽样频率率
8、大于22倍频谱谱最高频频率时，信信号的频频谱无混混叠。取取样分为为冲激取取样和矩矩形脉冲冲取样，这这里只详详细介绍绍冲激取取样的原原理和过过程，矩矩形脉冲冲取样的的原理和和冲激取取样的是是一样的的，只不不过取样样函数变变成了矩矩形脉冲冲序列。数数学运算算与冲激激取样是是一样的的。冲激激取样就就是通过过冲激函函数进行行取样。上图左边边就是简简化的模模拟信号号转换离离散的数数字信号号的抽样样过程，其其中f（tt）是连连续的时时间信号号，也就就是模拟拟信号，在在送到乘乘法器上上与s(t)取取样脉冲冲序列进进行乘法法运算，事事实上取取样脉冲冲序列就就是离散散的一个个个冲激激函数（冲冲激函数数如上图图右
9、边的的图），右右边部分分的fss(t)就是变变成了一一个个离离散的函函数点了了。下面面给出抽抽样的数数学运算算过程。抽样过程程的冲激激抽样的的函数过过程：因此：fs(tt)另外要注注意的是是，采样样间隔的的周期要要足够的的小，采采样率要要做够的的大，要要不然会会出现如如下图所所示的混混叠现象象，一帮帮情况下下TsWWs=22,Wnn2WWm。1.3对对离散数数字信号号序列量量化量化就是是利用预预先规定定的有限限个电平平来表示示模拟信信号抽样样值的过过程。时时间连续续的模拟拟信号经经过抽样样后的样样值序列列虽然在在时间上上离散，但但是在幅幅度上仍仍然是连连续的，也也就是说说，抽样样值m(kT)可
10、以取取到无穷穷多个值值，这个个很容易易理解的的，因为为在一个个区间里里面可以以取出无无数的不不同的数数值，这这就可以以看成是是连续的的信号，所所有这样样的信号号仍然属属于模拟拟信号范范围。因因此这就就有了对对信号进进行量化化的概念念。在通信系系统中已已经有很很多的量量化方法法了，最最常见的的就是均均匀量化化与非均均匀量化化。均匀匀量化概概念比较较早出来来。因其其有很多多的不足足之处，很很少被使使用，这这就有了了非均匀匀量化的的概念。均匀量化化就是把把信号的的取值范范围按照照等距离离分割，每每个量化化电平都都取中间间值（也也就是平平均值），落落在这个个区间的的所有值值都用这这个值代代替。当当信号
11、的的变化范范围和量量化电平平被确定定后，量量化间隔隔也就被被确定。在语言信信号数字字化通信信中，均均匀量化化有个明明显不足足之处：量化信信噪比随随信号的的电平的的减小而而下降。为为了克服服这个缺缺点，实实际中往往往采用用非均匀匀量化。非均匀量量化是一一种在整整个动态态范围内内量化间间隔不相相等的量量化。它它是根据据输入信信号的概概率密度度函数来来分布量量化电平平的，以以改善量量化性能能，它的的特点是是输入小小时量阶阶也小，输输入大时时，量阶阶也大。整整个范围围内信噪噪比几乎乎是一样样的，缩缩短了码码字长度度，提高高了编码码效率。实际中非非均匀量量化的方方法之一一是把输输入量化化器的信信号x先先
12、进行压压塑处理理，再把把压缩的的信号yy进行非非均匀量量化。压压缩器其其实就是是一个非非线性电电路，微微弱的信信号被放放大，强强的信号号被压缩缩，压缩缩器的输输入输出出关系可可以这样样表示：y=f(x)接受端采采用一个个与压缩缩特性相相反的扩扩张器来来恢复xx。下图图就是压压缩与扩扩张的示示意图:xy5 BBy通常使用用的压缩缩器中，大大多数采采用对数数压缩，即即y=llnx。广广泛采用用这两种种对数压压扩特性性的是uu/A率率压扩。律压缩缩特性压缩规律律：压缩特特性近似似满足下下对数规规律 律压缩缩定性分分析 =0时时:无压压缩作用用(直线线)0时时:压缩缩明显压缩作用用-y是均均匀的，而而
13、x是非非均匀的的信号越越小x也越越小A压缩率率所谓的 A压缩缩率就是是压缩器器具有如如下特性性：0=22fc，抽抽样点数数目将等等于或大大于2ffc个sdt=1/ffs; %频频域采样样间隔00.0002t1=-0.11:sddt:00.1; %以以sdtt为间隔隔从-00.1到到0.11画图st=ccos(2*ppi*660*tt1); % 离离散的抽抽样函数数figuure(1); subpplott(3,1,11);plott(t,xt);tiitlee(原原始信号号); %画画出原始始的信号号图,以以好对比比gridd onn subpplott(3,1,22); %画背景景stemm
14、(t11,stt,.); %这里画画出来的的是抽样样后的离离散图titlle(抽样信信号);gridd onn %画背景景（3）、抽抽样结果果图1、抽样样频率5500HHZ2、抽样样频率110000HZ3、抽样样频率1100（4）、实实验结果果分析抽样结果果与抽样样频率有有关，抽抽样频率率越高则则抽样间间隔越小小，抽样样的点数数越多；相反，当当抽样频频率越低低，则抽抽样间隔隔越大，抽抽样的点点数越少少。当抽抽样频率率满足ffs大于于等于22f，则则抽样得得到的信信号没有有失真；否则将将产生失失真。综综上所述述，验证证了抽样样定理。2.2量量化与编编码在抽样以以后我们们得到了了一个个个的离散散的
15、数字字信号序序列，但但是这个个序列并并不是我我们想要要的数字字信号序序列，因因为前面面已经说说过，这这个不是是真正的的离散数数字信号号，它只只是在时时间上是是离散的的，在幅幅度上仍仍然是连连续的。所所以就要要进行下下一步操操作量化。（1）、量量化编码码的maatlaab源代代码：%量化过过程n=leengtth(sst); %取取st的的长度为为nM=maax(sst);A=(sst/MM)*220488; %a11(极性性码) a2aa3a44（段落落码）aa5a66a7aa8 codee=zeeross(i,8); %产产生i*8的零零矩阵 for i=11:n %iif循环环语句 if
16、A(ii)=0 coode(i,11)=11; %代代表正值值 elsse coode(i,11)=00; %代代表负值值end （2）、编编码过程程源代码码 if aabs(A(ii)=0&abbs(AA(i)116 codde(ii,2)=0;codde(ii,3)=0;codde(ii,4)=0;steep=11;sttartt=0;elseeif 16=abbs(AA(i)&abss(A(i)322 codde(ii,2)=0;codde(ii,3)=0;codde(ii,4)=1;steep=11;sttartt=166;elseeif 32=abbs(AA(i)&abss(A(i)
17、644 codde(ii,2)=0;codde(ii,3)=1;codde(ii,4)=0;steep=22;sttartt=322;elseeif 64=abbs(AA(i)&abss(A(i)1228 codde(ii,2)=0;codde(ii,3)=1;codde(ii,4)=1;steep=44;sttartt=644;elseeif 1288=aabs(A(ii)&abbs(AA(i)2256 codde(ii,2)=1;codde(ii,3)=0;codde(ii,4)=0;steep=88;sttartt=1228;elseeif 2566=aabs(A(ii)&abbs(AA
18、(i)5512 codde(ii,2)=1;codde(ii,3)=0;codde(ii,4)=1;steep=116;sstarrt=2256;elseeif 5122=aabs(A(ii)&abbs(AA(i)110244 codde(ii,2)=1;codde(ii,3)=1;codde(ii,4)=0;steep=332;sstarrt=5512;elseeif 10224=abss(A(i)&aabs(A(ii)20448 codde(ii,2)=1;codde(ii,3)=1;codde(ii,4)=1;steep=664;sstarrt=110244; endB=flloorr(
19、aabs(A(ii)-staart)/sttep); %段内内码编码码flooor取取整(四四舍五入入) tt=deec2bbin(B,44)-448; %deec2bbin定定义将BB变为44位2进进制码，-48改改变格式式 ccodee(i,5:88)=tt(1:4); %输出出段内码码endcodee=reeshaape(codde,1,88*n); %reeshaape代代表从新新塑形codeesubpplott(3,1,33);stemm(coode,.);aaxiss(11 644 0 1); titlle(编码信信号);gridd onn （3）、量量化编码码结果图图以下为前前十
20、个编编码codee = Coolummns 1 tthrooughh 133 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Coolummns 14 thrrouggh 226 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 Coolummns 27 thrrouggh 339 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 Coolummns 40 thrrouggh 552 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 Coolummns 53 thrrouggh 665 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 Coolummns 66 thrrouggh
21、778 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 Coolummns 79 thrrouggh 991 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 Coolummns 92 thrrouggh 1104 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 Coolummns 1055 thhrouugh 1177 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1Coluumnss 1118 tthrooughh 1330 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 12.3整整个程序序设计流流程图1-44 程程序设计计大致流流程（1）、AA律133折线和和U律变变换%a
22、律113折线线 uu律155折线%u aand A llaw forr quuanttizee,fiilennamee:a_u_llaw.m%u=2255 y=lln(11+uxx)/lln(11+u)%A=887.66 y=Ax/(1+lnAA)(00x1/AA) YY=(11+lnnAx)/(11+lnnA)cleaar aall;closse aall;dx=00.011;x=0:dx:1;u=2555;%u LLawyu=llog(1+uu*x)/loog(11+u);%A LLawA=877.6;for i=11:leengtth(xx) if x(ii) 1/A ya(i)=A*x
23、x(i)/(11+loog(AA); elsse yaa(i)=(11+loog(AA*x(i)/(1+llog(A); enddendfiguure(1)subpplott(2,1,11);plott(x,yu,k.:);tiitlee(uu Laaw)xlabbel(x);ylabbel(y);gridd onnholdd onnxxu=0,1/2255,3/2255,7/2255,15/2555,311/2555,663/2255,1277/2555,11;yyu=0,1/88,2/8,33/8,4/88,5/8,66/8,7/88,1;plott(xxxu,yyyu,r);stemm(
24、xxxu,yyyu,b-);legeend(u律律压缩特特性,折线线近似uu律);subpplott(2,1,22);plott(x,ya,k.:);tiitlee(AA Laaw)xlabbel(x);ylabbel(y);gridd onnholdd onn xxa=0,1/1128,1/664,11/322,1/16,1/88,1/4,11/2,1;yya=0,1/88,2/8,33/8,4/88,5/8,66/8,7/88,1;plott(xxxa,yyya);plott(xxxa,yyya,r);stemm(xxxa,yyya,o:);legeend(A律律压缩特特性,折线线近似AA
25、律);（2）、AA律133折线和和U律变变换结果果图(3)、图图为siimullinkk搭建的的PCMM编码器器框图：图1-55所示测试模型型和仿真真结果如如图所示示，其中中以Saaturratiion作作为限幅幅器，将将输入信信号幅度度值限制制在PCCM编码码的定义义范围内内，Reelayy模块的的门限设设置为00，其输输出既可可作为PPCM编编码出去去的最高高位极性码码。阳值值取绝对对值后，以以Loook-UUp TTablle模块块进行113折线线压缩，并并用增益益模块将将样值范范围放大大到01277，然后后用间距距为1的的Quaantiizerr进行四四舍五入入的取整整，最后后将整数数
26、编码为为7位二二进制序序列，作作为PCCM编码码的低77位。3 PCCM 88位编码码下面给出出由量化化编码程程序输出出的编码码序列(由于数数据较多多，这里里只显示示前800位数据据)：codee =Coluumnss 1 thrrouggh 116 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 Coolummns 17 thrrouggh 332 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 Coolummns 33 thrrouggh 448 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 Coolummns 49 thrrouggh 6
27、64 1 11 00 11 00 11 11 00 00 11 00 11 00 11 11 00 Coolummns 65 thrrouggh 880 0 11 11 11 00 11 00 00 00 11 11 11 11 11 11 003.1误误码率分分析误码率与与信号的的信噪比比有关，当当信噪比比很小时时，误码码率相对对来说比比较高，不不管是通通过什么么解调，其其误码率率都是处处在一个个相同或或者相近近的位置置；当信信噪比较较高时，误误码率就就比较小小了，而而且，不不同的解解调，所所产生的的信噪比比都是相相差比较较大的。我我们还可可以看出出非相干干解调相相同的信信噪比下下所产生生的误码码率最高高，在相相同的 误码率率下产生生的信噪噪比也是是最大的的。PSSK解调调是这集集中解调调中稍微微