综合通信系统的设计.doc

湖南科技大学潇湘学院 信息与电气工程系 《综合通信系统》 课程设计报告 题 目：综合通信系统的设计 专 业：通信工程 班 级：通信 姓 名： 学 号： 指导老师： 设计目的 掌握通信系统的基本构成。 掌握通信系统工作原理。 了解通信系统设计的基本过程；掌握基本理论和解决实际问题的方法，锻炼学生综合分析问题和解决问题的能力。 为毕业设计和以后的工作打下良好的基础。 设计任务及要求 任务： 熟悉Simulink库中的模块。 熟悉通信工具箱和信号处理工具箱的使用。 设计简单通信系统 将上述设计好的各个环节设计成一个综合通信系统。 要求： 课程设计前，应进行有针对性的预习和设计；课程设计结束后，需要提交课程设计报告，提交课程设计的结果和收获。 设计原理 工具介绍 本课程设计主要是利用simulink、通信系统工具箱以及信号处理工具箱来完成通信系统的设计与仿真。 3.1.1 通信系统工具箱 通信系统工具箱提供了应用于通信系统的大量函数，这些函数包括: 信号源函数；信源编/译码函数；差错控制编码函数；调制/解调函数;发送/接收滤波器函数；信道函数；多址接入函数；同步函数；使用函数。 3.1.2 信号处理工具箱 信号处理工具箱提供了很多有关信号处理的操作，从波形的生成到滤波器的设计与实现，从参数化模块到频谱分析，范围非常广泛。 3.2 通信系统组成 通信系统包括信源、信源编/译码、信道编/译码、调制/解调、多址接入、发送/接受滤波和信道等部分组成。其结构框图如图3-1所示。 图3-1 通信系统框图 设计内容及仿真结果 模拟信号积分 利用Simulink提供的基本模块设计一个模拟信号积分并仿真对比以及设计自己所需的子模块。仿真模型结构图及仿真波形图如图4.1所示。 图4.1 模拟信号积分系统及仿真波形 分析：从波形图中可以看出，上方曲线为下方正弦波的积分。 模拟信号数字化及信号恢复 利用通信工具箱和信号处理工具箱设计一个模拟信号的抽样、量化、编码、译码并回复原信号。仿真模型结构图及仿真波形图如图4.2.1、图4.2.2所示。 图4.2.1 模拟信号数字化及信号恢复系统 图4.2.2 模拟信号抽样量化编码仿真波形 分析：从图4.2.1中可以看到模拟信号经过一个抽样量化编码器进行数字化，该抽样量化编码器输出量化指标、量化电平和误差均方值，其波形分别与图4.2.2中三个图形对应。 模拟信号的DPCM编译码 利用通信工具箱和信号处理工具箱设计一模拟信号的DPCM编译码，显示设计过程中的变化与仿真。仿真模型结构图及仿真波形图如图4.3.1、图4.3.2所示。 图4.3.1 模拟信号的DPCM编译码系统 图4.3.2 模拟信号的DPCM编译码仿真波形 分析：从图4.3.2中可以看出经译码后的波形的幅度比原信号小，这是因为在量化过程中存在一定误差。 DPCM和PCM通信系统比较 利用通信工具箱和信号处理工具箱设计DPCM和PCM通信系统，显示设计过程中的波形变化与仿真。仿真模型结构图及仿真波形图如图4.4.1、图4.4.2、图4.4.3、图4.4.4所示。 图4.4.1 DPCM通信系统仿真模型结构图 图4.4.2 PCM通信系统仿真模型结构图 图4.3.3 DPCM通信系统编译码仿真波形 图4.3.4 PCM通信系统编译码仿真波形 分析：可以看出接收端与发送端的波形基本上是一致的，只是幅度略有变小。另外也能发现这两个通信系统存在的问题有两个：1.差错不可控；2.频带利用率低。 综合通信系统设计 分析：由于是数字通信系统，因此频带利用率低。我们采取复用的方式来提高频带利用率，即使用复用器将多路信号(本次设计中为2路信号)进行合并。仿真模型结构图及仿真波形图如图4.5.1、图4.5.2、图4.5.3所示。 图4.5.1 综合通信系统仿真模型结构图 图4.5.2 PCM第一路信号仿真波形 图4.5.2 PCM第二路信号仿真波形 总结 本次课程设计以Simulink为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，以简单的通信系统、常用的DPCM数字 通信系统和PCM数字 通信系统为例，对其进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析及综合性能分析，重点对DPCM与PCM进行了误差分析和比较。然后在此基础上进行优化，设计出了一个完整的通信系统。 心得与体会 在本次课程设计的过程中，增强了对通信系统的认识，并且对MATLAB的Simulink的操作能力也得到了一个很大的提升。 在刚开始设计的时候，发现无从下手，因此在开始的几天里，阅读了大量相关的资料，了解了各模块的功能及使用方法，同时也参考了别人的一