数字通信系统报告.docx

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1、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

2、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障碍，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

3、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)。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

4、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)，它的一般模型如图所示。信息源I I发送设备I I信道I I接收设备I I受信者t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。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I I调制器I I信道I 廨调器I I受信者噪声源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

5、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

6、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

7、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。门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。14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。15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 o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

8、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

9、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

10、平在整个码元期间T只持续一段时间一其余时间返回零电平.在 单极性归零码中，工/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3容

11、易设置并且稳定，因此抗干扰能力强.止匕外， 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

12、.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

13、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=I时f(t) =Acoswt;P=O时f (t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移

14、。例6-1对二元序列Ol(X)O1,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：) Figure 1File Edit View Insert Tools Desktop Window HelpDmUJ 4%、争归/国I国2 1 。 / 2 (56.ESeumOLI2O 20040060080010001200图3-1 2ASK在MATLAB中的波形一、调制仿真门)建立模型方框图2ASK信号调制的模型方框图由DSP模块中的Sinwave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:图3-2 2ASK信号调制的模型

15、方框图其中正弦信是载波信号，方波代表St）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:图3-3正弦信号参数设置其中sin函数是幅度为2频率为IHz采样周期为0. 002的双精度DSP信号Pulse GeneratorGenerate pulses at regular intervals where the pulse type determines the computational technique used.Time-based is recommended for use with a variable step solver, while Sample-based is recommended for use with a fixed step solver or within a discrete portion