数字通信系统报告.docx

第一章绪论11.1 通信的概念11.1.1 数字通信系统21.1.2 模拟通信系统21.1.3 数字通信系统优点31.2 通信的开展史简介31.3 通信技术的开展现状和趋势3第二章基带传输42.1 基带传输简介42.1.1 零码52.1.2 单极性归零码62.1.3 双极性非归零码72.1.4 双极性归零码8第三章调制解调93.1 ASK的调制与解调仿真93.1.1幅移键控（ASK）原理介绍9调制解调仿真103.2 FSK的调制与解调仿真183.2.1移频键控（FSK）原理介绍18调制解调仿真183.3 FSK的调制与解调仿真28相移键控（PSK）原理介绍28调制解调仿真29第四章课程设计总结36参考文献38附录38第一章绪论1.1 通信的概念通信就是克服距离上的隙碍，从一地向另一地传递和交换消息、。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息（Message）o消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息（Information）o消息是具体的、外表的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来开展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成局部。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿（受信者），它的般模型如图IT所示。信息源II发送设备II信道II接收设备II受信者t噪声源图-通信系统一般模型通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。1.1.1 数字通信系统数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-2所示。信信数数信信信源道字信字道源受息编编调解译>译信源码码制道调码码者器器器器器器噪声源图1-2数字通信系统模型1.1.2模拟通信系统模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-3所示。信息源II调制器I置I解调器II受信者噪声源I图1-3模拟通信系统模型数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信开展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。1.2 通信的开展史简介远古时代,远距离的传递消息是以书信的形式来完成的,这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息,人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年创造的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔创造了，利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的开展。1937年瑞威斯创造的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速开展。在70年代末在全球开展起来的模拟移动在90年代中期被数字移动所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的开展前途。1.3 通信技术的开展现状和趋势进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速开展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。(1)微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。(2)移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。(3)光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。(4)电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村。(5)微电子技术的开展，使通信终端的体积越来越小，本钱越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动用户首次超过了固定用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动用户近4亿。随着现代电子技术的开展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向开展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。第二章基带传输2.1基带传输简介基带传输，-一种不搬移基带信号频谱的传输方式。未对载波调制的待传信号称为基带信号，它所占的频带称为基带，基带的高限频率与低限频率之比通常远大于io很老的一种数据传输方式，一般用于工业生产中。效劳器一终端效劳器一线一基带一终端，ISO中属于物理层设备。单极性非归零码(NRZ)是一种与单极性归零码相似的二元码，但码脉冲之间无间隔.这是一种最常用的码型.单极性非归零码的特点是：有直流成分，因此很难在低频传输特性比拟差的有线信道进行传输，并且接收单极性非归零码的判决电平一般取为1码电平的一半，因此在信道特性发生变化时，容易导致接收波形的振幅和宽度变化，使得判决电平不能稳定在最正确电平，从而引起噪声.此外，单极性非归零码还不能直接提取同步信号，并且传输时必须将信道一端接地，从而对传输线路有一定要求.一般由终端送来的单极性非归零码要通过码型变换变成适合信道传输的码型。单极性归零码在MATLAB中的波形，如图2-1所示:单极性归零码(RZ)即是以高电平和零电平分别表示二进制码1和0,而且在发送码1时高电平在整个码元期间T只持续一段时间,其余时间返回零电平.在单极性归零码中，T称为占空比.单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型.也就是说其他适合信道传输但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号。单极性归零码在MATLAB中的图形2-2所示：双极性非归零码是用正电平和负电平分别表示二进制码1和O的码型，它与双极性归零码类似，但双极性非归零码的波形在整个码元持续期间电平保持不变.双极性非归零码的特点是：从统计平均来看，该码型信号在1和O的数目各占一半时无直流分量，并且接收时判决电平为0,容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强.此外,可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此双极性非归零码应用极广.双极性非归零码常用于低速数字通信.双极性码的主要缺点是：与单极性非归零码一样，不能直接从双极性非归零码中提取同步信号，并且1码和0码不等概时，仍有直流成分。双极性非归零码在MATLAB中的波形如图2-3所示:双极性归零码是二进制码O和1分别对应于正和负电平的波形的编码,在每个码之间都有间隙产生.这种码既具有双极性特性，又具有归零的特性.双极性归零码的特点是：接收端根据接收波形归于零电平就可以判决1比特的信息已接收完毕，然后准备下一比特信息的接收，因此发送端不必按一定的周期发送信息.可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的作用，后沿起了终止信号的作用.因此可以经常保持正确的比特同步.即收发之间元需特别的定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫做自同步方式,由于这一特性，双极性归零码的应用十分广泛。双极性归零码在MATLAB中的波形如图2-4所示：第三章调制解调3.1 ASK的调制与解调仿真3.1.1 幅移键控(ASK)原理介绍ASK指的是振幅键控方式。这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或O的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为。的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无复原出数字信号的1和Oo对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。多电平MASK调制方式是一种比拟高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制和键控法。解调有相干解调和非相干解调°P=1时f(t)=Acoswt;p=0时f(t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移。例6-1对二元序列OlOouo1,画出2ASK的波形，设载波频率为码元速率的2倍。2ASK在MATLAB中的波形，如图3-1所示：-JFigure1FieEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp口日Uafe%、踮5£*，！层|口因B02 1 。 2-e6u2?eu(nJLI 2L JIJ 100 800 Jo 41 JLI 2LO 200400600800 WOO 1200图3-12ASK在MATLAB中的波形一、调制仿真(1)建立模型方框图2ASK信号调制的模型方框图由DSP模块中的Sinwavc信号源、方波信号源、相乘器等模块组成，Simulink模型图如3-2所示:RUntitledask图3-22ASK信号调制的模型方框图其中正弦信是载波信号，方波代表S(t)序列的信号嫄，正弦信号和方波相乘后就得到键控2ASK信号。(2)参数设置建立好模型之后就要设置系统参数，以到达系统的最正确仿真。从正弦信号源开始依次的仿真参数设置如图3-3和3-4所示:BlockParameters：SineTaveSinetfave(mask)Qink)Outputsamplesofasinusoid.Togeneratemorethanonesinusoidsimultaneously,enteravectorofvaluesfortheamplitude,frequency,andphaseparameters.Amplitude：l三Frequency(HZ)：Phaseoffset(