通信原理课程设计Word文档下载推荐.docx
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为例说明低通采样定理，绘出信号时、频图形；
带通连续信号采样，以
为例说明带通采样定理，绘出信号时、频图形。
量化：
均匀量化，以幅度
的正弦信号为例实现为64级电平的均匀量化；
非均匀量化，输入A律PCM编码器的正弦信号
，采样序列为
，将其进行PCM编码，给出编码器的输出码组序列
编码：
以上述信号为例，实现A律的13折线近似法及国际标准PCM对数A律量化编码。
（4）数字信号基带传输系统设计
编程实现常见基带信号的波形、码型转换，包括：
单/双极性、非归零/归零码、数字双相码（曼彻斯特码）、密勒码、AMI码、HDB3码，并绘出每种波形、码型的功率谱分布，给出与在理论课上所学相符合的分析与理解；
编程实现基带传输系统的误码率计算，包括：
二电平和多电平编码的误码率计算；
编程实现基带信号传输的扰码与解扰。
（5）数字信号频带传输系统设计
编程实现ASK调制/解调技术，绘出时域波形和频谱图；
编程实现FSK调制/解调技术，绘出时域波形和频谱图；
编程实现PSK、DPSK调制/解调技术，绘出时域波形和频谱图；
编程实现16/64QAM调制/解调技术，绘出时域波形和频谱图；
（6）数字通信频带传输系统综合设计
综合
（1）、（3）、（4）、（5）的设计程序，并将它们封装为SIMULINK模块，设计一个完整的数字通信频带传输系统。
必做题目：
题目
（1），
（2）；
选作题目：
（3）、（4）、（5）中的一个，以学生自己的学号/3得到的余数来确定自己的题号，如18号/3，余数为0，则选择（3）,依此类推；
综合题目：
每班同学中，做（3）、（4）、（5）题目的各选2个同学，共计6人合作来完成题目（6）。
二、进度安排
第十六周星期一14：
00——17：
30
星期二08：
00——11：
星期三14：
星期四14：
星期五14：
第十七周星期一14：
星期三14：
目录
一、课题的主要功能………………………………………（6）
二、课题的功能模块的划分………………………………（6）
1、平均信息量的计算………………………………………………（6）
2、离散信道容量的计算……………………………………………（6）
3、以Huffman编码实现信源编码…………………………………（6）
4、AM调制/解调技术………………………………………………（7）
5、DBS调制/解调技术……………………………………………（7）
6、ASK调制/解调技术………………………………………………（8）
7、FSK调制/解调技术………………………………………………（8）
8、PSK、DPSK调制/解调技术………………………………………（8）
三、主要功能的实现………………………………………（8）
1、信源平均信息量的计算（以高斯分布的信源为例）…………（8）
2、离散信道容量的计算……………………………………………（9）
3、信源编码（以Huffman编码为例）……………………………（9）
4、AM调制技术/解调…………………………………………………（10）
5、ASK调制技术/解调………………………………………………（12）
6、FSK调制技术/解调………………………………………………（13）
7、PSK调制/解调技术………………………………………………（15）
8、DPSK调制/解调技术……………………………………………（17）
四、数字信号频带传输系统设计（流程图）………………（18）
五、时域波形和频谱图……………………………………（19）
六、总结……………………………………………………（25）
七、评分表…………………………………………………（26）
一、课题的主要功能
MATLAB语言是一种面向对象的高级语言，以矩阵作为最基本的数据结构。
MATLAB的主要功能包括：
数值计算功能、富豪集散功能、数据分析和可视化功能、Simulink动态仿真功能。
它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境
MATLAB具有许多的优点比如：
语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富；
MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性;
程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行，等等优点。
MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
二、信息论基本计算
1、平均信息量的计算
根据题目要求，用高斯过程X（t）d的一维概率密度函数服从正态分布的表达式f=1/（u*sqrt（2*pi））*exp（-（x-o）^2/2*u^2来完成信源平均信息量的计算。
平均信息量：
平均每个符号所能提供的信息量，也叫平均自信息量。
H（X）=—
；
高斯分布函数：
[﹣
]；
2、离散信道容量的计算
利用函数dmessage来求信源的熵，利用函数hemssage来求平均互信息量，并最终得到信道的容量。
离散信道容量：
信道容量是信道所能传送的最大的信息量。
C=max[I（X;
Y）]（比特/码元）
I（X;
Y）=H（Y）﹣H（Y/X）;
3、以Huffman编码实现信源编码
对于所要求的信源，可以对其进行作为一元信源的哈夫曼编码并得到编码效率，相应的二元信源的哈夫曼编码及其编码效率。
uffman编码方法：
（1）将信源信息呼号按其出现的概率大小依次排列；
（2）取两个概率最小的字母分别配以0和1两个码元，并将这两个概率相加作为一个新字母的概率，与未分配的二进符号的字母重新排队；
（3）对重排后的两个概率最小符号重复步骤
（2）的过程；
（4）不断重复上述过程，知道最后两个符号配以0和1为止；
（5）从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列，及相应的码字；
Huffman编码的意义：
将概率大的信息符号编以短的码字，概率小的符号配以长的码字，使得平均码字长度最短，冗余度减小。
4、AM调制/解调
AM信号的调制的时域和频域表示式分别为：
式中，
为外加的直流分量；
可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即
。
AM信号的解调：
调制过程的逆过程叫做解调。
AM信号的解调是把接收到的已调信号
还原为调制信号
AM信号的解调方法有两种：
相干解调和包络检波解调。
5、DSB调制/解调
DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为
DSB信号的包络不再与
成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；
除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。
故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即
DSB信号只能采用相干解调，其模型与AM信号相干解调时完全相同。
此时，乘法器输出
经低通滤波器滤除高次项，得
即无失真地恢复出原始电信号。
6、ASK调制/解调
在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化的，最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种调制方式称为通断一段键控（ook）。
时域表达式为y=sin（2*pi*t）
7、FSK调制/解调
将信号的调制在载波的频率上的调制方法称为频移键控（FSK），它也包括二点平频移键控（BFSK）和电平频移键控（MFSK），频移键控的原理与跳频类似，只是使用数字信号而已。
8、PSK、DPSK调制/解调
在载波相位的调制中，将信道发送的信息调制在载波的相位上，相位通常范围是（0，2），2PSK信号码元的“0”“1”分别用初始相位0和π来表示，而其振幅和频率保持不变。
gT（t）为发射端的滤波脉冲，决定了信号的频谱特征。
2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如下：
三、主要功能的实现
1、信源平均信息量的计算（以高斯分布的信源为例）
symsxuo
u=5;
o=7;
f=1/（u*sqrt（2*pi））*exp（-（x-o）^2/2*u^2）;
t=-f*log（f）/log
（2）;
r=int（t,-inf,inf）;
disp（'
平均信息量为'
）
r=double（r）
x=[0.25,0.25,0.25,0.25];
f1=[1/2,1/2,0,0;
0,1/2,1/2,0;
0,0,1/2,1/2;
1/2,0,0,1/2];
hf1=hmessage（x,f1,4,4）;
hx=dmessage（x,4）;
disp（'
信道容量：
'
）;
c1=hx-hf1
利用dmessage来求信源的熵，利用函数hmessage来求平均互信息量并最终得到信道容量。
3、信源编码（以Huffman编码为例）
p=[1/2,1/4,1/8,1/16,1/16]
i=dmessage（p,5）
[h1,l]=huffman（p）
h1=1
01
001
0000
0001
l=1.8750
n=i/l
n=1
采用了哈夫曼编码，对离散的信源直接调用huffman..m函数文件就能得到编码，调用dmessage函数得到平均信息量。
4、AM调制/解调技术
dt=0.0002;
%时间采样间隔
fm=100;
%信源最高频率
fc=1000;
%载波中心频率
T=5;
%信号时长
t=0:
dt:
T;
mt=sqrt
（2）*cos（2*pi*fm*t）;
%信源
Fs=1/dt;
%原始图
figure
（1）
subplot（2,2,1）
plot（mt（1:
1000））;
holdon;
%画出AM信号波形
title（'
时域mt'
Y=fft（mt）;
subplot（2,2,2）
plot（abs（Y））;
%画出AM信号波形
频率mt'
%调制
A=2;
s_am=（A+mt）.*cos（2*pi*fc*t）;
%B=2*fm;
figure
（2）
plot（t（1:
1000）,s_am（1:
1000）,A+mt（1:
1000）,'
r--'
%标示AM的包络
时域AM调制信号及其包络'
Y=fft（s_am）;
df1=Fs/length（Y）;
f1=0:
df1:
Fs-df1;
plot（f1,abs（Y））;
频域AM调制信号'
%解调
figure（3）
g=s_am.*cos（2*pi*fc*t）;
subplot（2,2,1）;
plot（g（1:
gridon
xlabel（'
f'
ylabel（'
a'
g=s_am.*cos（2*pi*fc*t）'
G=fft（g）;
plot（f1,abs（G））;
G'
%低通
wpz=2*150/Fs;
wsz=2*200/Fs;
rp=3;
rs=15;
[K,wc]=buttord（wpz,wsz,rp,rs）;
[bz,az]=butter（K,wc,'
low'
yn=filter（bz,az,g）;
figure（4）
Hk=freqz（bz,az,2048,1/dt）;
plot（abs（Hk））;
低通滤波器'
plot（yn（1:
时域AM解调信号'
YN=fft（yn）;
subplot（2,2,3）
plot（f1,abs（YN））;
频域AM解调信号'
5、ASK调制/解调技术
clearall;
0.01:
10;
y=sin（2*pi*t）;
%载波信号
x=[zeros（1,100）,ones（1,100）,zeros（1,100）,zeros（1,100）,ones（1,100）,zeros（1,100）,ones（1,100）,zeros（1,100）,ones（1,100）,zeros（1,101）];
%数字基带信号010*******
s_2ask=x.*y;
%幅度键控
recos=s_2ask.*y;
meg=find（recos>
0）;
%找出大于1的那一位
demo（meg）=1;
meg=find（recos==0）;
demo（meg）=0;
figure
（1）%原始信号
subplot（211）;
plot（t,x）;
grid;
原始信号'
时间'
幅度'
axis（[0,10,-0.1,1.1]）;
subplot（212）;
f=0:
1/（length（x）-1）:
1
fx=fft（x）;
plot（f,abs（fx））;
原始信号频谱'
频率'
figure
（2）%调制后信号
plot（t,s_2ask）;
grid;
ASK调制'
subplot（212）
s_2askf=fft（s_2ask）;
plot（f,abs（s_2askf））;
ASK调制频谱'
figure（3）%解调后信号
subplot（211）
plot（t,demo）;
ASK解调'
demof=fft（demo）;
plot（f,abs（demof））;
ASK解调频谱'
6、FSK调制/解调技术
s_2fsk=sin（t.*（2*pi+pi*x））;
%频移键控
recos1=s_2fsk.*sin（t.*（2*pi+pi*x）+pi*（x-1））;
Fs=100;
fb=1
[b,a]=butter（6,4*fb/Fs）;
RECOS1=filtfilt（b,a,recos1）;
subplot（2,1,1）;
plot（RECOS1）;
经过低通'
%判决
meg1=find（RECOS1>
demo1（meg1）=1;
meg1=find（RECOS1<
demo1（meg1）=0;
figure
（1）%原始信号
xlabel（'
figure
（2）%FSK调制后的信号
plot（t,s_2fsk）;
FSK调制'
）;
s_2fskf=fft（s_2fsk）;
plot（f,abs（s_2fskf））;
FSK调制信号频谱'
figure（3）%FSK调制信号
plot（t,demo1）;
FSK解调'
demof1=fft（demo1）;
plot（f,abs（demof1））;
FSK解调信号频谱'
7、PSK调制/解调技术
s_2psk=（2*x-1）.*y;
%相移键控
recos2=s_2psk.*y
RECOS2=filtfilt（b,a,recos2）;
plot（RECOS2）;
meg2=find（RECOS2>
demo2（meg2）=1;
meg2=find（RECOS2<
demo2（meg2）=0;
plot（t,s_2psk）;
grid;
PSK调制'
s_2pskf=fft（s_2psk）;
plot（f,abs（s_2pskf））;
PSK调制信号频谱'
plot（t,demo2）;
PSK解调'
demof2=fft（demo2）;
plot（f,abs（demof2））;
PSK解调信号频谱'
8、DPSK调制/解调技术
clearall
s_2dpsk=dpskmod（x,2）;
RECOS3=filtfilt（b,a,s_2dpsk）;
plot（RECOS3）;
meg3=find（RECOS3>
demo3（meg3）=1;
meg1=find（RECOS
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