中原工学院通信专业方向课程设计报告----参考模板.docx

 PAGE 40 摘 要 MATLAB是一种用于科学计算的高性能语言。它可将计算、可视化和程序设计集成在一个非常容易使用的环境中。MATLAB是一个交互系统，它的基本数据元素是数组，尤其适合解决用矩阵和向量组织数据的科学技术计算问题。此次课设就是利用MATLAB软件编写程序实现卷积编码和Viterbi译码的算法，并且实现扩频通信系统的扩频与解扩，从而得出信噪比与误码率之间的关系。 关键词 卷积 扩频 信噪比 误码率 前 言 扩频通信是 HYPERLINK /dangdai/ 现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。在发端输人的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。? 设计题目：基于卷积编码的扩频通信系统软件平台设计 一 设计目的 锻炼学生综合运用所学知识设计实际通信系统的能力，为学生走向工作岗位处理本专业方向的各种实际问题打好基础，做到学以致用。具体到本次设计： 1、学习通信中的纠错编码技术及其主要应用； 2、掌握扩频通信原理技术及其特点，了解其在通信系统中特别是第三代移动通信系统所采用的码分多址（CDMA）技术中的应用； 3、学会用MATLAB软件方法设计一般通信系统； 4、学习CDMA手机的信息处理过程，掌握其基带电路主要组成部分和工作原理及功能；模拟CDMA手机的信息处理过程。完成基带电路主要组成部分的软件平台设计并评估系统的可靠性。 二 设计任务 1、建立CDMA手机处理信息的卷积编码扩频通信系统 2、软件实现卷积编码和Viterbi译码的算法 3、软件实现扩频通信系统的扩频与解扩 4、评估卷积编码扩频通信系统的可靠性 三 设计内容 模拟CDMA手机的信息处理过程，完成基带电路主要组成部分的软件平台设计并评估系统的可靠性。 1、系统设计的总体框图 图1 卷积编码扩频通信系统软件仿真平台总体设计框图 2.、总体设计框图中各模块的实现 (1) 数据源：随机产生{1，-1}的二进制数据 (2) 卷积编码： ①将数据源数据经卷积编码输出。 ②选定卷积编码器，如码率、生成矩阵、约束长度等。 (3) m序列发生器：产生扩频中用到的m序列 (4) 扩频与解扩： 将编码输出与扩频码相乘，即完成扩频；将扩频后的信号（叠加有噪声）与扩频码相乘，即为解扩。 (5) Viterbi译码：为卷积码的译码算法 (6) 可靠度评估：用误码率（BER）指标，计算公式为： 判决数据 接收端 发射端 数据源 比较两个数据 3，设计原理 3.1 卷积码概述 数字通信系统进行数据传输时，不可避免地会在接收端产生差错，为了降低误码率，通常采用前向纠错编码(分组码或卷积码)的方法来纠正在传输过程中产生的误码。卷积编码是现代通信系统中最为常用的信道编码方式，它可以大大提高在加性高斯白噪声情况下的抗噪声能力，被广泛用于卫星通信和空间无线通信上。 3.1.1　卷积编码的原理 卷积码(又称连环码)，是由伊莱亚斯(P.Elis)提出的一种非分组码。它把k比特信息段编成n比特的码组，该码组不仅同当前的k比特信息段有关，而且还同前面的(N-1)个信息段有关联(N为大于1的整数)。通常，把卷积码记作(n,k,N)，其中k为输入码元数，n为输出码元数，N为约束长度，表示编码器的存储器级数。卷积编码属于信道编码，主要用来纠正码元的随机差错，它是以牺牲效率来换取可靠性，利用增加监督位，进行检错和纠错。 卷积码编码器是一个由k个输入端、n个输出端，且具有(N-1)或m节移位寄存器构成的有限状态记忆系统，通常称为时序网络，其原理如图2所示。