畢業設計論文-通信系統設計與仿真-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 .............................................. 15 模擬通信系統模型和數字通信系統模型 .............................................................. 16 模擬通信系統模型 .......................................................................................... 16 數字通信系統模型 .......................................................................................... 17 與模擬通信相比數字通信的主要特點 .......................................................... 18 小結 .......................................................................................................................... 19 第五章 模擬信號的數字傳輸研究及其仿真 ......................................................... 20 模擬信號的數字傳 輸模型及抽樣定理 .................................................................. 20 模擬信號的數字傳輸模型 .............................................................................. 20 抽樣定理 .......................................................................................................... 20 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） ii 模擬信號的量化 ...................................................................................................... 21 均勻量化 .......................................................................................................... 21 非均勻 量化 ...................................................................................................... 21 脈沖編碼調制及差分脈沖編碼調制原理 .............................................................. 22 脈沖編碼調制 (PCM)原理 ............................................................................... 22 差分脈沖編碼調制 (DPCM)原理 .................................................................... 23 數字通信系統的建模與仿真 .................................................................................. 24 基本步驟 .......................................................................................................... 24 數字電話通信系統簡介 .................................................................................. 24 系統仿真的軟件實現 ...................................................................................... 25 小結 .......................................................................................................................... 27 第六章 結論 ...................................................................................................................... 28 參考文獻 ............................................................................................................................... 29 致謝 ......................................................................................................................................... 30 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 1 第一章 緒 論 通信系統仿真概念及其重要作用 通信系統仿真的概念 仿真是衡量系統性能的工具 ， 它通過仿真模型的仿真結果來判斷原系統的性能 ， 從而為新系統的建立或原系統的改造提供可靠的參考。 與一般的仿真過程類似，在對通信系統實施仿真之前，首先需要研究通信系統的特性，通過歸納和抽象建立通信系統的仿真模型。所以，通信系統仿真在通信系統工程設計中起著舉足輕重的作用。在軟件實驗中我們也是這樣做，只不過所有通信模塊及通信儀表的功能都是用程序來實現的，通信系統的全過程在計算機中仿真運行。 通信系統仿真問題的研究現狀 計算機輔助分析和設計技術發展十分迅速，出現了大量實用仿真軟件與工具，并應用于通信系統建模、分析和設計，使得通信系統仿真發展很快。 本論文針對通信系統仿真的 探討 主要做了以下的工作 ： (1)介紹了通信系統仿真的相關內容，包括通信系統仿真的一般步驟、 MATLAB 中的一種可視化仿真工 具 Simulink的相關概念。數學模型有多種分類方式，包括確定性模型和隨機性模型，靜態模型和動態模型。 有了上面的準備工作，下一步就可以通過仿真軟件來建立仿真模型了。編寫文檔是一個好 習慣 ，它能夠幫助我們回憶起仿真設計過程的一些細節。 圖表是最簡潔的說明工具，它具有很強的直觀性，便于分析和比較，因此，仿真分析的結果一般都繪制成圖表形式。連續模塊是指輸出信 號隨著輸入信號發生連續變化的模塊，離散模塊則是輸出信號以固定間隔變化的模塊。用戶可以通過下拉菜單執行仿真，或使用命令行進行批處理。 DSP Blockset可 以用于 DSP算法的開發。 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 9 第三章 MATLAB 通信工具箱 MATLAB 通信工具箱概述 MATLAB 通信工具箱是一套用于通信領域進行理論研究、系統開發、分析設計和仿真的專業化工具軟件包，主要由兩部分組成：通信系統功能函數庫和 Simulink庫。如果模塊庫中包括子模塊庫時，用鼠標雙擊模塊庫就能打開下一級子庫，例如， Channel Coding（信道編碼庫）、Interleaving（交錯控制模塊庫）、 Modulation（調制庫）和 Basic Comm Function（基本通信函數庫）都包含下一級子模塊庫。 圖 MATLAB中通信工具箱的頂層仿真模塊庫 信源 解調 調制 信宿 信源編碼 糾錯編碼 發送濾波器 多址接入 接收濾波器 多址接入 糾錯譯碼 信源譯碼 信 道 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 11 MATLAB通信工具箱的函數庫 在通信工具箱中包含了對通信系統進行設計、分析和仿真時最常用的函數，由七十多個函數組成，每個函數有多種選擇參數，函數功能覆蓋了現代通信系統的各個方面。最后介紹了通信工具箱的函數庫 。通信系統的一般模型 如圖 示。噪聲是有害的，會降低通信的質量。消息與電信號之間必須建立單一的對應關系，否則在接收端就無法恢復出原來的消息。數字信號有時也稱離散信號，這個離散是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散，如 2PSK信號。已調信號又稱頻帶信號。 數字通信系統模型 數字通信的基本特征是：它傳遞的信號是“離散”的或數字的。第五，由于數字通信系統傳輸的是一個接一個按節拍傳送的數字信號單元，即碼元，因而在接收端必須按與發送端相同的節拍接收。如圖 。其中，信道在不同的應用環境中會有不同的模型。只要噪聲的大小不足以影響判決的正確，就能正確接收。 一般來說數字通信的許多優點都是用比模擬通信占用更寬的系統頻帶而換得的。 小結 本章首先介紹了通信系統的一般模型，然后 具體 介紹了模擬通信系統模型和數字通信系統模型，最后對模擬通信和數字通信進行了比較。 模擬信號進行抽樣以后，其抽樣值還是隨信號幅度連續變化的，即抽樣值 m(kT)可以取無窮多個可能值，如果用 N個二進制數字信號來代表該樣值的大小，以便利用數字傳輸系統來傳輸該樣值信息，那么 N個二進制數字信號只能同 M=2N個電平樣值相對應，而不能同無窮多個電平樣值相對應。通常使用的壓縮器中，大多數采用對數式壓縮，即 y=lnx。 模擬信號的量化 模擬信息源 抽樣量化編碼 數字隨機序列 模擬隨機信號 m(t) 譯碼和低通濾 波 模擬隨機信號 數字隨機序列 {Sk} ?m k(t) 數字傳輸系統 圖 模擬信號數字傳輸系統 {s? k} 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 21 均勻量化 把輸入信號的取值區域按等距離分割的量化稱為均勻量化。 抽樣定理 抽樣定理是指 :一個頻帶限制在 (0， fH)赫茲內的時間連續信號 m(t)，如果以 T≦ 1/ fH的間隔對它進行等間隔抽樣，則 m(t)將被所得到的抽樣值完全確定。這就需要對其做些改造，或者加裝數字終端設備?？梢圆捎眯诺谰幋a技術使誤碼率降低，提高傳輸的可靠性。與模擬通信相比，數字通信更能適應現代社會對通信技術越來越高的要求。圖 組成框圖。圖中同步子系統沒有畫出， 因為 它的位置往往是不固定的。這是通過差錯控制編碼等手段來實現的。圖中的調制器和解調器就代表圖 。首先，發送端的連續消息要變換成原始電信號，接收端收到的信號要反變換成原來的連續消息。例如，普通電話機輸出的信號就是模擬信號。連續消受信者 接收設備 信道 發送設 備 信息源 噪聲源 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 16 息是指消息的狀態連續變化或是不可數的，如語音、活動圖片等。有多種變換方式，在需要頻譜搬移的場合，調制是最常見的變換方式。所以人們不得不依賴于一些通信系統來實現長距離上的信息傳輸。用戶需要實現系統的某項功能時，可以先到上述函數集中尋找相應的函 數，找到后在查詢該函數的詳細內容（包括函數功能說明。因此，可以將發射與解調部分中各個子仿真模型庫進行相應的歸類。 用戶既可以在 MATLAB的工作空間中直接調用工具箱中的函數，也可以使用Simulink平臺構造自己的仿真模塊，以達到擴充工具箱的內容。更重要的是，用戶還可以對系統模型進行代碼生成，并將生成的代碼下載到不同的目標機上。 （ 2）將用戶原有的 Fortran或 C編寫的代碼連接進來。 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 7 Simulink仿真有以下特點： 1) 交互建模 Simulink提供了大量的功能模塊，方便用戶快速地建立動態系統模型 ，建模時只需要使用鼠標拖放庫中的功能模塊并將它們連接起來。同時，通過 Smiulink的存儲模塊，仿真數據可以方便地以各種形式保存在工作區或文件中，供用戶在仿真結束之后對數據進行分析和處理。如果需要比較仿真系統在不同參數設置下的性能，應該使仿真系統在取不同參數值時具有相同的輸入信號，這樣才能夠保證分析和比較的客觀性和可靠性。需要強調的一點是，仿真過程中使用的輸入數據必須具有一定的代表性，即能夠從各個角度顯著地改變仿真輸 出信號的數值。 在仿 真建模過程中，首先需要分析實際系統存在的問題或設立系統改造的目標，并且把這些問題和目標轉化成數學變量和公式。 湖南 科技大學本科生畢業設計（論文） 5 第二章 Simulink與通信 系統 仿真 通信系統仿真的一般步驟 通信系統仿真一般分成