通信系统仿真2psk 香农 hamming.docx
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通信系统仿真2psk香农hamming
1课程设计目的
1.1对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制相移键控（2psk）及解调技术、高斯噪声信道原理、以及信源编码中香农编码、信道编码中hamming码的基本原理等。
1.2建立完整的基于2psk和（7,4）循环码的数字通信系统仿真模型，包括2psk调制解调及香农、hamming码的编译码；
1.3在信道中加入高斯噪声，观察系统的纠错能力，统计误码率，并进行分析。
1.4锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，增强我们的动手能力。
为以后学习和工作打下基础。
2课程设计正文
这次课程设计我做的是2psk调制解调技术、高斯噪声信道、以及香农编译码、hamming编译码。
因此需要对以上原理进行了解和熟悉，并且熟悉用matlab进行仿真。
2.1性能指标
2.1.1数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
这次使用的数字调制技术方法是：
利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理。
图1相应的信号波形的示例
101
2.1.2香农-费诺编码也是一种常见的信源编码方法。
信源符号以概率递减的次序排列进来,将排列好的信源符号划分为两大组,使第组的概率和近于相同,并各赋于一个二元码符号”0”和”1”.然后,将每一大组的信源符号再分成两组,使同一组的两个小组的概率和近于相同,并又分别赋予一个二元码符号.依次下去,直至每一个小组只剩下一个信源符号为止.这样,信源符号所对应的码符号序列则为编得的码字。
2.1.3当计算机存储或移动数据时，可能会产生数据位错误，这时可以利用汉明码来检测并纠错，简单的说，汉明码是一个错误校验码码集。
2.2matlab代码
2.2.1香农编码
%*******************************%香农编码***********************************
A=[0.4,0.3,0.1,0.09,0.04,0.07];
A=fliplr（sort（A））;%降序排列
[m,n]=size（A）;
fori=1:
n
B（i,1）=A（i）;%生成B的第1列
end
%生成B第2列的元素
a=sum（B（:
1））/2;
fork=1:
n-1
ifabs（sum（B（1:
k,1））-a）<=abs（sum（B（1:
k+1,1））-a）
break;
end
end
fori=1:
n%生成B第2列的元素
ifi<=k
B（i,2）=0;
else
B（i,2）=1;
end
end
%生成第一次编码的结果
END=B（:
2）';
END=sym（END）;
%生成第3列及以后几列的各元素
j=3;
while（j~=0）
p=1;
while（p<=n）
x=B（p,j-1）;
forq=p:
n
ifx==-1
break;
else
ifB（q,j-1）==x
y=1;
continue;
else
y=0;
break;
end
end
end
ify==1
q=q+1;
end
ifq==p|q-p==1
B（p,j）=-1;
else
ifq-p==2
B（p,j）=0;
END（p）=[char（END（p））,'0'];
B（q-1,j）=1;
END（q-1）=[char（END（q-1））,'1'];
else
a=sum（B（p:
q-1,1））/2;
fork=p:
q-2
ifabs（sum（B（p:
k,1））-a）<=abs（sum（B（p:
k+1,1））-a）;
break;
end
end
fori=p:
q-1
ifi<=k
B（i,j）=0;
END（i）=[char（END（i））,'0'];
else
B（i,j）=1;
END（i）=[char（END（i））,'1'];
end
end
end
end
p=q;
end
C=B（:
j）;
D=find（C==-1）;
[e,f]=size（D）;
ife==n
j=0;
else
j=j+1;
end
end
B
A
END
2.2.2香农译码
%********************************%香农解码********************************
jg=[];
forx=1:
100
ifccc（x,1）==0&ccc（x,2）==0&ccc（x,3）==0&ccc（x,4）==0jg（x）=1;
elseifccc（x,1）==0&ccc（x,2）==0&ccc（x,3）==1&ccc（x,4）==0jg（x）=2;
elseifccc（x,1）==1&ccc（x,2）==1&ccc（x,3）==0&ccc（x,4）==0jg（x）=3;
elseifccc（x,1）==1&ccc（x,2）==1&ccc（x,3）==0&ccc（x,4）==1jg（x）=4;
elseifccc（x,1）==1&ccc（x,2）==1&ccc（x,3）==1&ccc（x,4）==0jg（x）=6;
elseifccc（x,1）==1&ccc（x,2）==1&ccc（x,3）==1&ccc（x,4）==1jg（x）=5;
end;
end;
jg
2.2.3Hamming编码
%******************************汉明编码***********************************
hh=encode（e,7,4,'hamming/fmt'）;
hh
2.2.4Hamming译码
%********************************汉明解码*********************************
ddd=reshape（bc,7,100）;
abc=ddd';
ccc=decode（abc,7,4,'hamming/fmt'）
2.2.5信源
%*****************************信源*****************************************
aa=randsrc（1,100,[symbols;p]）;
aa
e=zeros（100,4）
fori=1:
1:
100
switchaa（i）
case1
e（i,:
）=[0,0,0,0]
case2
e（i,:
）=[0,0,1,0]
case3
e（i,:
）=[1,1,0,0]
case4
e（i,:
）=[1,1,0,1]
case6
e（i,:
）=[1,1,1,0]
case5
e（i,:
）=[1,1,1,1]
end;
end;
2.2.62psk调制解调
%*******************************2PSK调制解调*******************************
code=[]
forz=0:
99
fort=1:
7
code（7*z+t）=hh（z+1,t）
end
end
cp=[];mod1=[];f=2*2*pi;t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（code）;
ifcode（n）==0;
A=zeros（1,200）;%每个值200个点
elseifcode（n）==1;
A=ones（1,200）;
end
cp=[cpA];%s（t）,码元宽度200
c=cos（f*t）;%载波信号
mod1=[mod1c];%与s（t）等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure
（1）;subplot（4,2,1）;plot（cp）;gridon;
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'二进制信号序列'）;
cm=[];mod=[];
forn=1:
length（code）;
ifcode（n）==0;
B=ones（1,200）;%每个值200个点
c=cos（f*t）;%载波信号
elseifcode（n）==1;
B=ones（1,200）;
c=cos（f*t+pi）;%载波信号
end
cm=[cmB];%s（t）,码元宽度200
mod=[modc];%与s（t）等长的载波信号
end
tiaoz=cm.*mod;%e（t）调制
figure
（1）;subplot（4,2,2）;plot（tiaoz）;gridon;
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'2PSK调制信号'）;
figure
（2）;subplot（4,2,1）;plot（abs（fft（cp）））;
axis（[0200*length（code）0400]）;title（'原始信号频谱'）;
figure
（2）;subplot（4,2,2）;plot（abs（fft（tiaoz）））;
axis（[0200*length（code）0400]）;title（'2PSK信号频谱'）;
2.2.7带有高斯白噪声的信道
tz=awgn（tiaoz,10）;%信号tiaoz中加入白噪声，信噪比为10
figure
（1）;subplot（4,2,3）;plot（tz）;gridon;
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'通过高斯白噪声信道后的信号'）;
figure
（2）;subplot（4,2,3）;plot（abs（fft（tz）））;
axis（[0200*length（code）0400]）;title（'加入白噪声的2PSK信号频谱'）;
jiet=2*mod1.*tz;%同步解调
figure
（1）;subplot（4,2,4）;plot（jiet）;gridon;
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'相乘后信号波形'）;
figure
（2）;subplot（4,2,4）;plot（abs（fft（jiet）））;
axis（[0200*length（code）0400]）;title（'相乘后信号频谱'）;
2.2.8低通滤波器
fp=300;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;
ws=fs/（fn/2）;wp=fp/（fn/2）;%计算归一化角频率
[n,wn]=buttord（wp,ws,rp,rs）;%计算阶数和截止频率
[b,a]=butter（n,wn）;%计算H（z）
figure（4）;freqz（b,a,1000,11025）;subplot（2,1,1）;
axis（[04000-1003]）
title（'LPF幅频相频图'）;
jt=filter（b,a,jiet）;
figure
（1）;subplot（4,2,5）;plot（jt）;gridon
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'经低通滤波器后信号波形'）
figure
（2）;subplot（4,2,5）;plot（abs（fft（jt）））;
axis（[0200*length（code）0400]）;title（'经低通滤波器后信号频谱'）;
2.2.9抽样判决
bc=[];
form=1:
200*length（code）;
ifjt（m）<0;
jt（m）=1;
elseifjt（m）>=0;
jt（m）=0;
end
end
forbx=0:
699
bc（bx+1）=jt（bx*200+100）
end
bc
figure
（1）;subplot（4,2,6）;plot（bc）;gridon
axis（[0200*length（code）-22]）;title（'经抽样判决后信号s^（t）波形'）
figure
（2）;subplot（4,2,6）;plot（abs（fft（bc）））;
axis（[0length（code）050]）;title（'经抽样判决后信号频谱'）;
2.2.10误码率
%**********************误码率**************************************
[zcl,mc]=symerr（jg,aa）
2.3程序执行图
信号产生的图像如图2-1，2-2所示。
图2-1
图2-2
LPF幅频相频图如图2-3所示。
图2-3
3总结
一周的基于MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。
更加深入的掌握了MATLAB软件的使用，了解了数字调制的基本原理和主要过程，进一步学习了信号的传输的有关内容。
对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制相移键控（2psk）及解调技术、高斯噪声信道原理、以及信源编码中香农编码、信道编码中hamming码的基本原理
在这一周的时间内我经常往返于图书馆，查阅相关资料，发现自己的知识水平有限，需要学习的东西还有很多很多。
另外，在这次课程设计中，我充分利用了网络资源，终于让其发挥了有用的一面。
设计过程中老师主要锻炼我们的自主能力，我们查阅资料的同时，当遇到不解的时候，老师的不吝指导，我的课程设计才得以在规定的时间内高效完成。
通过这次课程设计，我学会了很多，收获了很多，并且加强了我的自主能力、动手能力和独立思考、团结协作的能力。
4、参考文献
[1]唐向宏，岳恒立，郑雪峰.MATLAB及在电子信息类课程中的应用（第二版）[M].电子工业出版社,2010
[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）[M].国防工业出版社，2006
[3]
[4]
项目设计
评语
项目设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
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