通信原理课程设计.docx

通信原理课程设计姓名学号班级目录一、目录2二、任务书3三、具体内容及要求43.1 题目一43.1.1 题目内容43.1.2 设计思想或方法43.1.3 实现的功能或方法43.1.4 程序流程图43.1.5 程序代码53.1.6 仿真框图53.1.7 模块描述及参数设置53.1.8 结果运行103.1.9 结果分析113.2 题目二11321题目内容11322设计思想或方法113.2.2程序流程图12324程序代码13325仿真框图13326模块描述及参数设置14327结果运行20328结果分析203.3 题目三203.3.1 题目内容203.3.2 设计思想或方法203.2.3程序流程图21324程序代码21325结果运行233.2.6结果分析23四、心得与体会23五、参考文献23通信原理课程设计任务书一、目的和要求：要求学生在熟练掌握MATLAB和SimUIink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。二、实验环境PC机、MatlabZSimulink三、具体内容及要求（1）试用Matlab/Simulink研究BPSK在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系；试用MatIab/Simulink研究BPSK+信道编码（取汉明码）在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。（3）试用Matlab编程实现HDB3码的编解码过程，并画出11O1OOOOOO1110000OOlo的原始、编码和解码图形。四、提交设计报告内容包括： 系统的基本原理框图以及每一个模块的作用； 系统SimUlink仿真过程中，每一个用到的模块中主要参数的意义； 仿真系统参数的设定和设定的依据； 仿真系统参数改变时，给仿真结果带来的影响（如高斯白噪声信道的信噪比增加，则误码率减小）； 仿真程序（需要加注释）。 仿真的结果（波形，误码率等）。五、主要参考文献及资料邵玉斌.MatlabZSimulink通信系统建模与仿真实例分析.清华大学出版社2008年李贺冰等，SimUIink通信仿真教程，国防工业出版社，2006年5月。3.1题目一题目内容试用Matlab/Simulink研究BPSK在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系；3.1.2、设计思想或方法先用Simulink建立BPSK在加性高斯白噪声信道（无突发干扰）下的仿真模型，设置好每个模块的参数，编写主程序实现BPSK的输入，在程序运行过程中调用BPSK仿真模型，然后用BitErrorRate取在加性高斯白噪声信道下的误码率，最后画出BPSK在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系。3.1.3、实现的功能说明通过调用已建立的BPSK在加性高斯白噪声信道（无突发干扰）下的仿真模型，利用MaUab编程分析BPSK在加性高斯白噪声信道（无突发干扰）的误码率性能。3.1 4、程序流程图3.1.5、 程序代码x=0:20;y=x;M=2hold必取消原来的图fori=l:length(x)SNR=x(i);MS道的信噪比依次取X中的兀素SimCuntitledl*|;省运行仿真程序，得到的误比特率保存在工作区变易BitErrorRatey(i)=mean(BitErrorRate);务计算BitErrorRate的平均值作为本次仿真的误比特率Endsemilogy(xzyz,k,z,LineWidth*,2);%对V取对数画图holdon;xlabel高斯白噪声信道中的SNRD；ylabel(,误码率');titleLBPSK的误码率曲线，);holdon;gridon;告画网格3.1.6、 仿真框图BasebendBasetund3.1.7、 模块描述及参数设置RandomIntegerGeneratOr(随机整数发生器)模块描述：采用该模块产生随机的二进制随机信号作为系统的信源。模块参数：InitiaISeed:随机数种子，不同的随机数种子通常产生不同的序列。SamPletime:抽样时间，表示输出序列中每个二进制符号的持续时间。Frame-basedOUtPUtS:选种表示输出为帧格式，否则输出数据流。Samplesperframe:只有当Frame-basedoutputs选种后才可编辑此参数，它表示输出一帧中包含的抽样点数。此处表示1帧由IO(X)O个比特组成。Outputdatatype：输出数据类型。BPSKModulatorBaSeband(BPSK基带调制器)模块参数：PhaseOffSet(rad):相位偏移AWGNChannel(高斯信道)模块描述：最简单的信道，常指加权高斯白噪声(AWGN)信道。这种噪声假设为在整个信道带宽下功率谱密度(PDF)为常数，并且振幅符合高斯概率分布。模块参数：Initialseed:随机数种子，不同的随机数种子通常产生不同的序列。SNR:信噪比。Inputsignalpower,referencedto1ohm：输入信号功率,参考1欧姆。BPSKDemodulatorBaseband(BPSK基带解调器)模块参数：PhaseOffSet(rad):相位偏移ErrorRateCalculation（误码率计算）模块描述：通过比较传输数据和接收数据来计算误码率，模块的输出数据是长度为n的向量，其中每个元素的意义分别是：误码率或误比特率、总的错误个数、总的参加比较的符号或比特数。模块参数：Receivedelay:指定接收方滞后发送的抽样点数,即接收的第几个值对应发送的第一个值。Computationdelay:指定开始比较时模块忽略的抽样点数CJComputationmode:指定模块是比较全部还是输入数据。Outputdata:指定计算结果是输出到工作区还是端口。Selector(信号选择器)模块描述：选择或重组信号，对输入矢量的元素进行有选择的输出。选择第一个，则输出误码率；选择第二个，则输出误码个数；选择第三个，则输出全部码数。模块参数：Numberofinputdimensions:输入维数。Indexmode:索引模式，该模块默认从一开始的(one-based)。Inputportsize:输入口大小。ToWorkSPaCe（将输出数据写入到MaHab的工作空间）模块描述：将其输出写入工作空间。模块将其输出写入到一个由模块VariabIename参数命名的矩阵或结构中。模块参数：Variablename:写入工作区间的数据名称，默认为simout）1.imitdatapointstolast:模块最多可以保留的数据个数，inf表示无穷大。DeCimatiOn:写入数据的抽样频率，即每隔多少抽样点输入一个值。SamPIetime:写入数据的抽样时间，默认值为-1,表示与上一模块抽样时间相同。Savefonat:将仿真输出保存到工作空间的格式，该模块是将输出保存为为数组形式。3.1.8、运行结果9、结果分析在信道高斯白噪声的干扰下，数字调制系统的误码率取决于信噪比，BPSK的误码率随着信噪比的增大而减小。3.2 、题目二3.2.5、 题目内容试用MaHab/Simulink研究BPSK+信道编码（取汉明码）在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。3.2.6、 设计思想或方法先用SimUlink建立BPSK在加性高斯白噪声信道（无突发干扰）下的仿真模型，信道编码及解码方式，采用汉明码进行处理，设置好每个模块的参数，编写主程序实现BPSK的输入，在程序运行过程中调用BPSK仿真模型，然后用BitErrorRate取在加性高斯白噪声信道下的误码率，最后画出BPSK在加性高斯白噪声信道下的误码率性能与信噪比之间的关系曲线。3.2.7、 程序流程图3.2.8、 程序代码clcSX表示信噪比x=-2:1:8;y=zeros(size(x);务产生全零矩阵学信源产生信号的bit等于IoOOObit/sBitRate=100OO;告循环执行仿真程序MeSSageLength=4;CodewordLength=7;fori=l:length(x)SNR=x(i);sim('BPSK-Hamming，)厂运行仿真程序，得的的误比特率保存在工作区变量BitErrOrRate中y(i)=mean(BitErrorRate);三对矩阵中各列的误码率兀素分别求平均值endsemilogy(x,y,'-r');当丫轴用对数标度,X轴用线性标度绘制图形holdon;MessageLength=IlCodewordLength=ISfori=l:length(x)SNR=x(i);sim(,BPSKJlamming,);&调用仿真程序y(i)=mean(BitErrorRate);%取平均值endsemilogy(x,y,-k,);三y轴用对数标度，X轴用线性标度绘制图形holdon;MessageLength=26CodewordLength=31fori=l:length(x)SNR=x(i);sim(,BPSKJamming,);当调用仿真程序y(i)=mean(BitErrorRate);*取平均值endsemilogy(x,y,-b,);Sy轴用对数标度，X轴用线性标度绘制图形holdon;Xlabe1('信噪比SNR(dB)');ylabel(,误码率Pe,);title(,BPSK+汉明码的误码率性能,);legend('码率=4/7,J码率=1l15'z,码率=26/311)%给图形加注解axis(-28le-61)"坐标轴gridon;名画网格线3.2.9、 仿真框图326、模块描述及参数设置RandomIntegerGenerator（随机整数发电器）模块描述：采用该模块产生随机的二进制随机信号作为系统的信源模块参数：InitialSeed:随机数种子，不同的随机数种子通常产生不同的序列。SamPIetime:抽样时间，表示输出序列中每个二进制符号的持续时间。Frame-basedOUlPUtS:选种表示输出为帧格式，否则输出数据流。Samplesperframe:只有当Frame-basedoutputs选种后才可编辑此参数，它表示输出一帧中包含的抽样点数。此处表示1帧由MeSSageLength个比特组成Outputdatatype：输出数据类型。HammingEncoder(汉明码编码器)模块描述：用于对输入信息进行汉明编码，汉明码是一种能够纠正一位错误的红性分组码，码长为No该信息位的长度为K,N=2M-1(M>=3),K=N-Mo模块参数：CodeWOrdLength:码长M-degreeprimitivepolynomial：m次本始多项式BPSKModulatorBaSeband（BPSK基带调制器）模块参数：PhaseOffSet(rad):相位偏移AWGNChannel(高斯信道)模块描述：最简单的信道，常指加权高斯白噪声(AWGN)信道。这种噪声假设为在整个信道带宽下功率谱密度(PDF)为常数，并且振幅符合高斯概率分布。模块参数：InitiaIseed:随机数种子，不同的随机数种子通常产生不同的序列。SNR:信噪比。Inputsignalpower,referencedto1ohm：输入信号功率,参考1欧姆。BPSKDemodulatorBaseband(BPSK基带解调器)模块参数：PhaseOffSet(rad):相位偏移HammingDecoder（汉明码解码器）模块描述：创建一个码长为N,信息码长为K的汉明码。其中，N=2M-1（M>=3）,K=N-Mo模块参数：此处的两个参数要与前面的HammingEncode参数一致。ErrorRateCalculation（误码率计算）模块描述：通过比较传输数据和接收数据来计算误码率，模块的输出数据是长度为n的向量，其中每个元素的意义分别是：误码率或误比物率、总的错误个数、总的参加比较的符号或比特数。模块参数：Receivedelay:指定接收方滞后发送的抽样点数,即接收的第几个值对应发送的第一个值。Computationdelay:指定开始比较时模块忽略的抽样点数。Computationmode:指定模块是比较全部还是输入数据。Outputdata:指定计算结果是输出到工作区还是端口。SeleCtor(信号选择器)模块描述：选择或重组信号，对输入矢量的元素进行有选择的输出。选择第一个，则输出误码率；选择第二个，则输出误码个数；选择第三个，则输出全部码数。模块参数：Numberofinputdimensions:输入维数。Indexmode:索引模式，该模块默认从一开始的(one-based)。Inputportsize:输入口大小。ToWorkSPaCe（将输出数据写入到MatIab的工作空间）模块描述：写入专门的数据到MATLAB的主工作区。数据不可用直到仿真结束或暂停。模块参数：Variablename:写入工作区间的数据名称，默认为SimoUt。1.imitdatapointstolast:模块最多可以保留的数据个数，inf表示无穷大。DeCimatiOn:写入数据的抽样频率，即每隔多少抽样点输入一个值。Sampletime:写入数据的抽样时间，默认值为-1,表示与上一模块抽样时间相同。Saveformat:输出数据的形式。327、运行结果0BPSK+汉明码的误码率性能码率=4/7码率=11/15码率=26/31= = = = = = H = = = = = 3 = = = = = = = = = = = = =E = = = = = = 1 = = = = = = 3 = = = = = =1010111111111-2-1012345678信噪比SNR(dB)103.2.8、 结果分析在相同信噪比的情况下，码率不同误码率也不同，信息码长度越长的误码率和信噪比关系曲线越低，在信噪比较小时很难分辨误码率相差不大，而随着信噪比的增大误码率会相差越来越大。3.3 题目三3.3.1、 题目内容试用MatIab编程实现HDB3码的编解码过程，并画出11O1OOOOOO11100000010的原始、编码和解码图形。3.3.2、 设计思想或方法编码时，对于消息码中的1依次取连续有4个0时，第4个0置为V,第一个V的正负与前一个相邻0的1的正负一样，之后V依次取前个V的相反极性；并且判断V的极性与前一个与0相邻的非0值的极性是否一样，若不一样，则改变该非0值的极性;解码时，+1,1都变成1；连续遇见3个0则把该3个0与之后1位皆变为0；1连续遇见2个0,则判断2个0之前一位与之后一位极性是否相同，若相同，则该4为皆化为0。3.3.3、 程序流程图3.3.4、 程序代码i=iIo100ooooii100ooooio;n=length(xl);x2=xl;m=l;r=0;c=0;d=0;告HDB3编码fori=l:nifx2(i)=0r=r+l;ifr=4Sc=0c=l;x2(i)=b;d=-x2(i);r=0;endifr=4&c=lx2(i)=d;d=-d;ifx2(i)=x2(i-4)x2(i-3)=x2(i);m=-x2(i-3);endr=0;endelsex2(i)=m;b=m;m=-m;r=0;endend告HDB3解码e=0;x3=x2;fori=l:nifx3(i)=0e=e+l;ife=3&i<nx3(i-2:i+l)=0000;e=0;endife=2&i<nifx3(i+l)=x3(i-2)x3(i-2:i+l)=0000;e=0;endendelsex3(i)=1;e=0;endend作图length(xl)-2length(xl)-2length(xl)-2subplot(4,1,1);stairs(0:length(xl)-1,xl);axis(02);VIabeIr消息码subplot(4,1,2);stairs(0:length(xl)-1,x2);axis(02);ylabel(,HDB35,);subplot(4,1,3);stairs(0:length(xl)-1,x3);axis(02);VIabe工解码后，)；335、运行结果3.3.6、结果分析第一个波形是消息码IIoloOOOOolI100OOOolo第二个波形是HDB3码I-IolOOOlOOjI-IOoO-100lO第三个波形是解码110100000011100000010通过对比经HDB3码编码前的原消息码和HDB3码解码可以得出其编码译码过程完全对应正确，解码成功。四、心得与体会这次通信原理的课程设计，不像平时的实验课，会提供仿真框图和程序，所以如何连接仿真框图，需要哪些部件，每个部件如何设置参数，如何编写程序都需要自己来解决。虽然一开始无从下手，不过在同学的帮助下，上网查找资料，还是解决了这些问题。这也使得我对于仿真框图与BPSK的调制解调等印象更加深刻。在编写HDB3码的编码与解码程序时，也遇到了不少问题，好几次都失败了，令我满头疼的，最后冷静的分析了HDB3码的编码过程，并列出了许多个消息码转化为HDB3码的例子，相互比较找到规律后，成功解决了何时添加B,V和B,V极性的问题。解码时便要容易许多了,只要观察几个例子，很容易得到规律。不过我编写的解码部分程序还是存在一些不足之处，对于一些特别的消息码不能应用。五、参考文献1樊昌信，曹丽娜.通信原理，第6版.国防工业出版社，2006.