数字通信系统仿真

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1、西南石油大学“通信工程2012级专业综合实践”报告报告题目：数字通信系统仿真和实现学院：电气信息学院作者：联系方式：辅导老师：苏赋完成日期2016年1月12日一、设计任务（1）通过使用MATLAB中的SIMULINK仿真平台，搭建了仿真模型，来对比分析通信系统的性能，设计要求：选择2种以上合适的调制方式；选用2种以上噪声信道；选择2种以上的信源编码方式；选用2种以上的信道编码方式。性能分析要求：比较不同信源、信道编码方式对系统的影响；比较噪声信道变化时对系统的影响；比较不同的信道带宽对系统的影响；比较不同调制方法对系统的影响。性能指标包括：误码率、传输速

2、率、流量。（2）通过编写MATLAB程序，实现仿真中的具体调制方式、信源编码和信道编码。二、设计原理图1数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1所示。它的主要组成结构为信源编/译码器、加密/解密模块、信道编/译码器，数字调制/解调器和信道。由信源编码器输出的二进制数字序列成为信息序列，信源编码的主要目的其一是减少码元数目，降低码元速率，提高通信的有效性，其二可以使模拟信号数字化进行传输。之后它传送到加密模块，信息序列通过加密模块主要是为了保证通信的安全。加密后的序列送入信道编码器。信道编码器的目的是在二进制信息序列中以受控的

3、方式引入一些冗余，以便于在接收机中用来克服信号在信道中传输时所遭受的噪声和干扰的影响。因此，所增加的冗余是用来提高接收数据的可靠性以及改善接受信号的逼真度的。三、设计软件Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供

4、了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。一、设计方案（一）信源编码本次设计分别采用两种时间波形编码，一是A律PCM脉冲编码调制，二是μ律PCM脉冲编码调制。1.非均匀量化非均匀量化是根据喜好的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就越大。非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。换言之，非均匀量化是根据输入信号的概率密度函数来分部量化电平，以改善量化性能。与均匀量化相比，有两个主要优

5、点：（1）当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度时，非均匀量化器的输出端可得较高的平均信号量化噪声功率比。（2）非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此，量化噪声对大小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩，即y=lnx。广泛采用的两种对数压缩特性是μ律压缩和A律压缩。美国采用μ律压缩，我国和欧洲各国均采用A律压缩，下面分别讨论两种压缩的原理。2.A律压扩A律压缩的压缩特性为y=Ax1+lnA,1≤x≤1A（a）1+lnAx1+lnA,1A≤x≤1（b）其中，上式中(b)是A

6、律的主要表达式，但它当x=0时，y→∞，这样不满足对压缩特性的要求，所以当x很小时应对它加以修正。A为压缩参数，A=1时无压缩，A值越大压缩效果越明显。在现行的国际标准中A=87.6，此时信号很小时(即小信号时)，从上式可以看到信号被放大了16倍，这相当于与无压缩特性比较，对于小信号的情况，量化间隔比均匀量化时减小了16倍，因此，量化误差大大降低；而对于大信号的情况例如x=1/A，量化间隔比均匀量化时增大了5.47倍，量化误差增大了。A律压缩通常采用13折线来近似。3.μ律压扩μ律压缩的压缩特性为y=ln⁡(1+μx)ln⁡(1+μ),0≤x≤1其中，μ

7、是压缩系数，y是归一化的压缩器输出电压，x是归一化的压缩器输入电压。μ=0时，压缩特性是一条通过原点的直线，故没有压缩效果，小信号性能得不到改善，μ值越大压缩效果越明显，一般当μ=100时，压缩效果就比较理想了。在国际标准中取μ=255。μ律一般采用15折线来近似。（一）信道编码本次设计采用线性分组码与循环码。1.线性分组码既是线性码又是分组码的码称为线性分组码。监督码元仅与本组信息码元有关的码称为分组码，监督码元与信息码元之间的关系可以用线性方程表示的码称为线性码。因此，一个码子中的监督码元只与本码子的信息码元有关，而且这种关系可以用线性方程来表示的就

8、是线性分组码，通常表示为(n,k)。2.循环码循环码是线性码的一个重要的子类，它