远距离点对点数字通信系统设计大学论文
长距离点对点(PtP)WiFi无线系统传输方案设计说明
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33Km点对点(PtP)WiFi无线系统传输测试报告 V2 壹、测试目的测试33Km远距离WiFi无线传输的真实流量与天线调整技术的精进练习,并同时测试1W与50mw传输能力比较。
现场测试人员:阿树、阿南。
远程调整测试人员:jmj10101。
貳、测试地点与测试距离苗栗县通霄镇 台中县台中港南端,总距离33.29Km。
2008年11月16日參、测试环境苗栗县通霄镇高度: 约海拔72公尺台中县台中港南端高度: 约海拔70公尺肆、测试硬设备伍、测试软件陸、测试系统无线设备规画--台湾台中县台中港南端— NB1 192.168.1.33Device: M500AGSystem Mode: BridgeIP: 192.168.1.2Interface: RF1Operation Mode: AC (Client)--台湾苗栗县通霄镇— PC1 192.168.1.20Device: M600AGSystem Mode: BridgeIP: 192.168.1.1Interface: RF1 (RF2 Disable)Operation Mode: AP柒、 33Km 无线系统透过Ixchariot 测试Throughput 状况Test 1 : PC1-AP NB1-ACTest 1 ItemM500AG--ACM600AG-AP测 试 说 明1.Limit Rate 54Mbps54Mbps 1.无线讯号处于-65 ~ -87dBm ,不同频道会有不同讯号值,天线对准度仍有90%左右。
2.AC 端RX Link Rate=11/24/36/48Mbps ,表示无线讯号会有飘浮状况。
3.反应在Throughput 的结果也不理想。
2.Max RF Distance 350350 3.RX Link Rate 11/24/36/48Mbps 48-54Mbps 4.TX Link Rate 48-54Mbps 48-54Mbps 5.Noise Level -80~ -97dBm -90 ~ -101dBm 6.Link Quality 8-3017-23 7.Signal Level (RSSI) -65 ~ -87dBm-72 ~ -78dBmThroughput (Mbps) Average 11.936 / Minimum 9.385 / Maximum12.594实际流量需再加上VNC 与MSN 流量,约13MbpsSummary - untitled1.tstConsole version5.40Console build level011Console product type IxChariotFilename untitled1.tstRun start time2008年11月16日, 05:31:28Run end time2008年11月16日, 05:41:25Elapsed time00:09:57How the test ended Ran to completionNumber of pairs 1Run OptionsEnd type Run for a fixed duration Duration00:10:00Reporting type Real-timeAutomatically poll endpoints YesPolling interval (minutes) 1Stop run upon initialization failure YesConnect timeout during test (minutes)0Stop test after this many running pairs fail 1Collect endpoint CPU utilization NoTest Setup (Console to Endpoint 1)Test Setup (Endpoint 1 to Endpoint 2)Test Execution (Endpoint 1 to Endpoint 2)ThroughputTransaction RateGroup/ Pair Transaction RateAverageTransaction RateMinimumTransaction RateMaximumTransaction Rate 95%Confidence IntervalMeasured Time(secs)RelativePrecisionAll Pairs0.149 0.117 0.157Pair 1 0.149 0.117 0.157 0.001 596.486 0.819 Totals: 0.149 0.117 0.157Response TimeGroup/ Pair Response TimeAverageResponse TimeMinimumResponse TimeMaximumResponse Time 95% ConfidenceIntervalMeasured Time(secs)RelativePrecisionAll Pairs 6.702 6.352 8.524Pair 1 6.702 6.352 8.524 0. 596.486 0.819 Totals: 6.702 6.352 8.524Endpoint ConfigurationGroup/ Pair E1 OperatingSystem E1 VersionE1 BuildLevelE1 ProductTypeE2 OperatingSystem E2 VersionE2 BuildLevelE2 ProductTypeAll PairsPair 1 Windows XP(32-bit)5.1 8149 RetailWindows XP(32-bit)5.1 8149 RetailRaw Data TotalsGroup/ Pair Number of Timing Records TransactionCount Bytes Sent by E1 Bytes Received by E1Measured Time(secs)RelativePrecisionAll Pairs89 89 890,000,000 89Pair 1 89 89 890,000,000 89 596.486 0.819 Totals: 89 89 890,000,000 895. 总结测试统计测试记录Average(Mbps) Minimum(Mbps)Maximum(Mbps)SystemThroughputLimit Rate Max RFDistanceAC RXLink RateAP/AC TXLink RateNoise LevelAC/AP dBmLink QualityAC/APSignalLevel dBmTest AC AP 11.936 9.385 12.594 13 54 Mbps 350 11/24/36/48Mbps 48-54Mbps -80~ -97 /-90 ~ -101 8-30 / 17-23 -65 ~ -87 /-72 ~ -78测试总结1.此次测试重点修改为:A.天线由水平架法(垂直极化)改为垂直架法(水平极化): 初步判断’确有影响。
数字通信论文范文3篇
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数字通信论⽂范⽂3篇电⼦式互感器数字通信技术论⽂1电⼦式互感器数字同步技术分析在整个采样值传输时序分布结构当中,MU中对于采样信号进⾏数字化处理过程当中时延问题能够借助于信号调理时延予以处理,在此基础产⽣A/D转换过程中的时延问题。
这⼀时延在经过FIR滤波器群延时处理之后会⽣成与MU采样信号数字化处理时延相对应的数据处理时延,并在以太⽹控制器进⾏信号发送以及报⽂传输的过程当中产⽣与之相对应的时延。
从这⼀⾓度上来说,在电⼒系统各类型设备电压及电流信号⾃产⽣直⾄处理完成的全过程当中,⾼阶FIR滤波器装置所对应的群延时问题是数据时延问题最为严重的⼀个阶段。
假定整个数据采样周期的时间设定为50us,与之相对应的⼀般性64阶结构FIR滤波器装置所涉及到的群延时间则表现为1.5ms以上。
从这⼀⾓度上来说,仅仅依赖于传统意义上的插值运算是⽆法针对电流及电压信号在采集、传输⾄处理全过程中所产⽣时延问题予以有效控制及补偿的。
在这⼀背景作⽤之下,应当采取⼀种特殊的两极同步处理⽅式,即⾸先借助于数字移相器装置针对相位滞后信号进⾏前移处理,进⽽在应⽤动态化⼆次拉格朗⽇插值计算的⽅式实现这部分滞后信号的精确性相位同步处理。
在这⼀过程当中,需要重点关注如下两个⽅⾯的问题。
(1)⾸先,在数字移相器进⾏滞后信号迁移处理以及相位均衡的过程当中,由阻容⽹络以及运算放⼤器装置所构成的整个超前移相很明显,模拟移相器连续传递函数的取值同图1中所⽰的电阻值R以及C均存在密切关系。
基于以上分析,通过对拉普拉斯变换复变量参数的引⼊与替代处理能够获取与系统连续信号对应模拟⾓频率以及拉普拉斯变换复变量虚部参数相关的移相器频率特性传递函数。
在针对相拼特性进⾏深⼊分析的过程当中不难发现,图1中整个模拟移相器在进⾏数据同步处理过程当中所表现出的移相读数始终维持在0°~180°范围之内。
进⽽通过对校正系数的调节与计算,能够在均⽅差最⼩原则的处理作⽤之下获取频域⽅差函数作⽤之下个点的min参数,最终能够获取数字同步处理中所需要的全通滤波器最优化解。
数字通信系统的设计与实现 精品
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数字通信系统的设计与实现第一章引言1.1背景Matlab是由mathworks公司于1984年推出的一种面向科学与工程的设计的计算机软件,它将不同的领域的计算用函数的形式提供给给用户;用户在使用时,只需要用这些函数并赋予实际参数就能解决实际问题,它涉及数值分析、自动控制、数字信号处理、图像处理、小波分析及神经元网络等十几个领域的计算和图形显示,而且随着新出版的推出,涉及的领域更多,功能强大。
数字通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。
要在两地间传输信息必须有传输信道,根据传输媒体的不同有有线数字通信与无线数据通信之分。
但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来,而使不同地点的数字终端实现软、硬件和信息资源的共享。
在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2DPSK)信号。
因为在调制过程中,2PSK调制容易出反向工作问题,影响2PSK信号长距离传输。
为克服此缺点,并保持2PSK信号的优点,将2PSK体制改进为二进制差分相移键控体制。
二进制差分相移键控简称为二相相对调相,记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息,而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
与2PSK的波形不同,2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号,而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。
这说明解调2DPSK信号时,并不依赖于某一固定的载波相位参考值,只要前后码元的相对相位关系不破坏,则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。
这就避免了2PSK方式中的“倒”现象发生。
由于相对移相调制无“反问工作”问题,因此得到广泛的应用。
单从波形上看,2DPSK与2PSK是无法分辩的。
这说明,一方面,只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的,才能正确判定原信息;另一方面,相对移相信号可以看作是把数字信息序列(绝对码)变换成相对码,然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
点对点通信系统设计
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MSK解调
对最小频移键控调制的信号解调时 我们采用相干解调的办法,用本地 载波作为相干载波与接收到的信号 相乘,再通过积分判决来解调出调 制之前的信号。 MSK信号是用极性相反的半个正(余)弦波形去调制两个正交的 载波。因此,当用匹配滤波器分别接收每个正交分量时,MSK信 号的误比特率性能和2PSK、QPSK及OQPSK等的性能一样。但 是,若把它当作FSK信号用相干解调法在每个码元持续时间Ts内 解调,则其性能将比2PSK信号的性能差3dB。
脉冲幅度调制PAM
设语音信号为 m(t) ,其频谱函数为 M(f) ,载波 s(t) (周期窄脉冲,频率为8000Hz)
抽样的过程就是用这个信号对一个脉冲载波s(t)进行幅度调制,它的输出就 是时域卷积及频域相乘。
设抽样保持电路的传输函数为H(f),则其输出信号就是时域卷积频域相 乘MH(f)=Ms(f)H(f) 从式中可以里看出每一项都乘以了H(f),所以只要在低通滤波前加上一 个传输函数为1/H(f)的修正滤波器就可以恢复原始信号了
02
信号数字化
语音信号数字化过程
抽样
量化
编码
1.语音信号的抽样
语音信号的频带范围是 300Hz~3400Hz,对于抽样矩 形窄脉冲周期的选取,需要 依据抽样定理。
由于实际滤波器达不到理性滤 波器的带宽特性,因而实际抽 样中抽样频率必须大于两倍的 最高频率(即大于6800Hz)。 在语音抽样中选取的频率为 8000Hz。
道,信号在信道中传输时会有噪声的混入,这也是我们 的通信系统性能讨论的重点。
数字通信系统
数字通信系统是通过数字 信号来传递信息的通信系 统。需要注意的是,这并 不代表用于在信道中传输 的信号就是数字信号 ,在 传输过程中则还是利用 高 频调制的模拟信号传输。
基于android的点对点(P2P)通信—文献综述
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燕山大学本科毕业设计(论文)文献综述课题名称:基于Android的点对点通信学院(系):里仁学院(电子工程系)年级专业: 09级电子信息工程学生姓名:刘迎迎指导教师:张涛完成日期: 2013年3月28日一、课题国内外现状随着网络技术的迅猛发展,信息科技水平的不断提高,移动终端技术逐渐增强,各种智能操作平台的出现,为即时通信系统移动化发展提供了硬件基础;移动设备中开放性的Andriod平台,随着3G网络发展迅猛占领了市场,开发Android平台下的软件已经成为了迎合行业发展的一种趋势。
Android 是Google 推出的一个基于Linux 内核的手机操作系统,包含底层框架,中间件和开发环境的一套平台系统。
它支持流行的组件式程序设计,具有针对性移动设备的Dalvik 虚拟机。
浏览器核心是基于开源的WebKit 引擎,对基于html的各种语言具有良好的支持。
图像引擎使用基于openGLES1. 0 的三维图形库。
又因为Google 与运营商、设备制造商、开发商和其它第三方结成深层次的合作伙伴关系,希望通过建立标准化、开放式的移动电话软件平台,在移动产业内形成一个开放式的生态系统。
Android 平台已经被越来越多的开发者和使用者所接受。
今天的Internet正在验证一种变革。
这种变革将会改变网络的一个基本特征。
所有的网络终端包括桌面电脑,PDA,移动电话,都要要求更高的网络状况。
这场变革在诸如Napster 和 Gnutella的应用软件推动下,将会终结以服务器为主导的Internet。
这场变革就是Peer-to-Peer(P2P)。
国外开展P2P研究的学术团体主要包括P2P工作组(P2PWG) 、全球网络论坛(Global Grid Forum ,GGF) 。
P2P工作组成立的主要目的是希望加速P2P计算基础设施的建立和相应的标准化工作。
P2PWG成立之后,对P2P计算中的术语进行了统一,也形成相关的草案,但是在标准化工作方面工作进展缓慢。
远距离数字带通通信系统设计毕业论文
![远距离数字带通通信系统设计毕业论文](https://img.taocdn.com/s3/m/8f762b89daef5ef7ba0d3c9a.png)
远距离通数字带通信系统设计项目名称:远距离通信系统设计姓名:课程名称:通信原理指导教师:2015年5月远距离数字带通通信系统设计作者(燕山大学信息科学与工程学院)摘要:本组设计远距离通信系统为数字带通语音通信系统,传输信道为光纤信道。
传输过程为:语音经过模数转换变为离散的数字信号,利用差分脉冲编码技术对语音信号编码,为增加码元抗加性干扰能力,使用纠错编码技术,为实现信号的远距离传输,使用二进制差分相移键控调制,传输信道为光纤信道,信号到达接收端,采用相干解调加码反变换法解调。
关键词:数字带通通信、差分脉冲调制、分组码、2DPSK调制解调、光纤信道1前言本次远距离通信系统设计,我组选择数字带通语音通信系统设计,采用干扰低、带宽大的光纤信道进行传输。
系统主要模块可分为:数模与模数,差分脉冲编码调制与解调,信道编码采用分组码实现纠错检错功能,带通调制方式为二进制差分相移键控调制与解调,发射机与接收机为光发射机与光接收机以实语音信号的光线传输。
报告对数字系统及光线传输的特点进行总结,阐述整体设计思路,后就每个模块的主要技术及实现进行说明,并选择部分可用设备,同时对增量调制进行绘图说明。
2系统整体设计2.1数字通信系统特点数字通信的主要特点与模拟通信相比,数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求,其特点是:i.抗干扰能力强,且可消除噪声积累。
ii.差错可控。
iii.易于与各种数字终端接口,用现代计算技术对信号进行处理。
iv.易于集成化。
v.易于加密处理。
但是,数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。
另外,由于数字通信对同步要求高,因而系统设备比较复杂。
不过,随着新的宽带传输信道(如光导纤维)的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展,数字通信的这些缺点已经弱化,数字通信必将逐步取代模拟通信而占主导地位。
2.2数字通信系统特点光纤通信是利用光波作载波,以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式,被称之为“有线”光通信。
2.4g无线门禁控制系统的设计与实现
![2.4g无线门禁控制系统的设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/a8565236443610661ed9ad51f01dc281e53a56dd.png)
摘要随着科学技术的不断发展,人们对现代化办公场所和生活起居提出了更高层次的安防需求,智能门禁系统逐渐取代普通的门锁,手工出入管理已经不能适应现代化管理的实际需求。
本文以深圳职业技术学院横向项目“远距离无线门禁系统开发及安装维护”的研究成果为支撑,通过理论研究和工程实践,研制出了2.4G无线门禁控制系统。
论文的创新工作主要有:(1) 根据无线门禁系统使用需求设计了硬件系统。
通过移植μC/OS-II嵌入式系统,实现了16个任务分8级调度。
通过对nRF24LE1和MF RC522射频电路的研究,提升了2.4G传输模块传输距离和CPU卡读卡模块读卡稳定性。
(2) 针对无线门禁网络节点不需要移动的特点,使用静态路由技术,无线网络以基站节点为中心向外辐射,以-64dbm作为辐射半径,展开无线网络。
最后使用OMNET++4.0仿真了30个门禁节点的无线网络,通过仿真实验对无线网络基站节点数据接收量、各级节点数据吞吐量、节点数据包发送延迟、节点待发数据队列深度等组网参数进行了分析,确定了存储容量和传输时间参数。
(3) 为了解决远距离RFID系统出现碰撞的问题,提出了一种新型Q+值防碰撞算法,解决了大量电子标签同时回复一个阅读器而产生碰撞的问题,降低了读卡的平均时延。
仿真实验验证该算法的可行性和有效性。
本文在实验室环境下,对2.4G无线门禁控制系统已进行硬件和软件测试。
实验数据验证2.4G无线门禁控制系统的稳定性,为无线门禁控制系统的进一步研究奠定了基础。
关键字:无线门禁网络;μC/OS-II;OMNET;远距离RFID系统;Q+值防碰撞算法AbstractWith the continuous development of science and technology, a higher level of security management of modern office space and living accommodation is needed, the common door lock system is gradually replaced by intelligent access control systems, manual access control can not meet the actual needs of modern management.In this paper, based on the business project of Shenzhen Polytechnic “long-distance wireless access control system development and installation and maintenance”, with theoretical analysis and engineering practice, a 2.4G Wireless Access Control System is developed. The main innovation of the paper includes:(1) The hardware system is designed by the demands of wireless access control system. By transplantting μC/OS-II embedded systems to achieve 8 levels scheduling of the task. The performance of the 2.4G transmission module and the CPU card reader module are enhanced through the study of nRF24LE1 and MF RC522 circuit.(2) Aiming to the characteristics of wireless nodes do not need to move, wireless network is used as the static routing technology, consider the base node as center, using -64dBm signal strength as the transmission radius. At last, the OMNET are used to simulate the wireless network which has 30 nodes. The simulation results can be analysed the amount of base station node data, the amount of throughput data at all levels of nodes, the packet transmission delay of node, the waiting queue depth of data in the node and so on. The communications protocol ensures the reliability of the system capacity and transmission time parameters.(3) In order to solve the tag collision problem in long distance RFID systems, an enhanced Q+ Anti-collision algorithm is proposed. The new algorithm solved the problem which a large number of electronic tags replyed a same reader will come out collision, and reduced the average reader delay of cards. The algorithm's reliability has been proved by the simulation results.2.4G wireless access control had debugged the system hardware and software in the laboratory environment. The reliability of 2.4G wireless access control system had proved by the experimental data, and it laid the foundation for further research and development of wireless access control system.Key word: Wireless access networks;μC/OS-II;OMNET; Long distance RFID systems; Q+ Anti-collision algorithm;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2无线门禁国内外现状及发展趋势 (2)1.2.1国外发展现状及发展趋势 (2)1.2.2国内发展现状及发展趋势 (2)1.3本文主要研究内容与章节安排 (4)1.3.1本文主要研究内容 (4)1.3.2本文章节安排 (4)第2章无线门禁系统整体方案设计 (5)2.1系统整体方案 (5)2.1.1无线门禁系统安装方案 (5)2.1.2无线门禁的工作过程 (6)2.2门禁系统控制板硬件设计 (7)2.2.1 MCU芯片选型 (8)2.2.2实时时钟设计 (9)2.2.3存储模块设计 (9)2.2.4 LCD显示模块设计 (10)2.2.5 CPU卡读卡模块设计 (10)2.2.6 2.4G无线传输模块设计 (11)2.3μC/OS-II嵌入式系统移植 (13)2.3.1无线门禁工作状态 (13)2.3.2用户身份验证 (14)2.3.3数据存储管理 (15)2.3.4电锁开关检测 (15)2.3.5无线数据传输 (16)2.3.6任务调度优先级 (17)2.3.7软件系统移植 (19)2.4射频PCB设计 (20)2.4.1 PCB电源的处理 (20)2.4.2 PCB地的处理 (21)2.4.3阻抗匹配 (23)2.4.4射频板基材的选型 (25)2.4.5 2.4G模块的天线设计 (25)2.4.6 13.56MHz无线读卡模块设计 (27)2.5本章小结 (29)第3章无线网络通信协议设计 (30)3.1无线网络数据链路层 (30)3.1.1差错控制方式 (31)3.1.2差错控制编码 (31)3.2无线数据帧设计 (32)3.3无线门禁组网描述 (33)3.3.1网络地址分配 (33)3.3.2网络路由建立 (34)3.4网络数据访问控制方式 (36)3.5OMNET++网络仿真 (37)3.6本章小结 (41)第4章RFID防碰撞算法设计 (42)4.1RFID碰撞产生原因 (42)4.2RFID系统中的防碰撞算法 (43)4.2.1 Q值算法 (44)4.2.2 Q+值算法 (45)4.2.3 C值的改进 (46)4.2.4算法性能分析 (48)4.3本章小结 (49)第5章无线门禁系统测试 (50)5.1无线门禁硬件测试 (50)5.1.1 MCU在线测试 (50)5.1.2存储模块读写测试 (51)5.1.3串口传输测试 (52)5.1.4天线驻波比测试 (52)5.1.5无线信号检测 (53)5.1.6有源标示卡通信距离测试 (53)5.2无线门禁软件测试 (54)5.2.1系统上位机测试 (54)5.2.2无线门禁系统读卡测试 (55)5.2.3 RFID系统读卡测试 (55)5.2.4无线门禁网络测试 (57)5.3无线门禁装置 (58)5.4本章小结 (59)第6章总结与展望 (60)参考文献 (61)个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 (65)第1章 绪论1.1课题研究的背景及意义门禁是对出入口和通道口管理设备的统称。
远距离通信系统设计
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远距离通信系统设计姓名:课程名称:通信原理指导教师:2015年5月抗干扰远距离通信系统的设计摘要本文基于噪声干扰比较严重,传输线体系比较老旧的通信环境进行设计的抗干扰远距离通信系统。
结合能实现的有效干扰、降噪的数字通信技术。
采用传输速率高且具有非线性量化特性,能有效改善语音信号量噪比的PCM传输技术,结合在抗干扰能力方面占有相对优势,对噪声干扰起到了一定抑制作用的2DPSK(Differential Phase Shift Keying)调制与解调技术。
同时在PCM传输技术中穿插使用了保证数字语音信号可靠性和有效性传输的同步技术及分时服用技术。
正文本文基于噪声干扰比较严重,传输线体系比较老旧的通信环境进行设计的抗干扰远距离通信系统,并综合各种抗干扰能力相对较强,如 PCM 码技术、同步技术及 DPSK 数字调制解调、等的数字通信传输技术对恶劣环境下的有线数字语音通信体统进行构建。
对噪声信号进行有效抑制的数字低通滤波器,确保在噪声干扰强的区域里也能实现正常语音通信。
PCM 传输技术的传输速率相较其他高速的信源压缩码的速率高很多,所需带宽也较宽,但就强干扰环境而言,有线传输的通信效果要远好于无线传输,PCM 传输具有独特的非均匀量化特性,可有效的改善语音信号的量噪比,增强系统的抗干扰能力。
随着通信技术和相关研究的进步,传输线的带宽一般都满足PCM 传输的要求,而PCM 传输系统中数字话音信号的时分复用,不仅易于数字语音通讯的实现、实现成本低,而且能有效的使通信链路的容量得到扩大,达到一条通信链路同时传输多路话音的目的。
其间涉及的同步技术(帧同步技术和位同步术)能保证数字语音通信系统收发两端传输信号的一致性,降低和减小误码的概率,促使本文所设计系统满足数字化同步系统的要求。
因此采用PCM 传输技术能较好的满足本文的设计与研究要求。
2DPSK 调制与解调技术不仅和 2PSK 调制与解调技术一样在抗噪声干扰能力、频带利用率及功率利用率方面具有优势,而且它能克服 2PSK 调制的过程中相位倒置的缺点,减小误码的概率,故采用 2DPSK 技术能提高本文的要求性能。
远距离点对点通信系统设计通信原理三级项目报告
![远距离点对点通信系统设计通信原理三级项目报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b91255a9f7ec4afe05a1dfb9.png)
远距离点对点通信系统设计通信原理三级项目报告远距离通信系统设计——基于Simulink的数字通信系统的仿真设计指导教师:许成谦班级组号:通信四班第二组组长:张曌(Simulink仿真设计、论文撰写、PPT制作,贡献率为40%)成员:陈春(查阅资料、PPT制作,贡献率为30%)尹树林(查阅资料、论文撰写,贡献率为30%)教务处2017 年 5 月摘要根据本三级项目的设计要求,设计一个从A地到B地的语音或数据通信系统,借助Simulink仿真平台,对一个点对点的数字通信系统进行了仿真设计。
第一部分是对该数字通信系统的信源编码方式进行讨论。
考虑到该通信系统需要提供语音或数据传输功能,信源编码采用PCM编译码,利用Simulink进行仿真,并测试其量化编码的精确性。
第二部分是讨论其数字调制方式。
首先利用MATLAB中误码率分析的功能,得到各常用的数字调制方式的抗噪声性能曲线,从而得到BPSK、QPSK具有良好的抗噪声性能。
接着,利用Simulink搭建简单的数字通信系统,分别对BPSK、QPSK的可靠性能进行仿真分析,最终确定数字调制方式选用BPSK。
第三部分是讨论其信道编码方式。
利用Simulink搭建简单的数字通信系统,分别对哈明码(7,4),BCH码(15,4),卷积码的可靠性能进行仿真分析,通过利用MATLAB中误码率分析的功能,最终确定信道编码采用汉明码(7,4)编码方式。
第四部分是利用Simulink平台对所设计的整个通信系统进行仿真,分析其误码率及抗噪性能,最后得出结论,所设计的数字通信系统具有良好的可靠性以及有效性。
关键词:数字通信系统、Simulink仿真、PCM编译码、哈明码、BCH码、卷积码、BPSK、QPSK、抗噪声性能一、总体设计方案1.1设计方案要求该三级项目要求设计一个从A地到B地的语音或数据通信系统。
1.2方案分析“一个从A地到B地的语音或数据通信系统“属于远距离点对点的通信系统,考虑到数字通信系统的优越性,可以使用数字通信系统,采用数字调制方式,信道采用加性高斯白噪声信道,不考虑多径信道。
最新远距离点对点数字通信系统设计--论文
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通信原理三级项目班级:姓名:学号:指导教师:教务处远距离点对点数字通信系统设计(燕山大学信息科学与工程学院)摘要:本文讨论进行了远距离点对点数字通信系统的设计,着重讨论了模拟信号数字化的过程,其中包含了为了提高系统性能进行的信源编码技术和信道编码技术,我采用了HDB3码克服连0问题,利用奇偶监督码和差错重传机制控制误码率。
另外,讨论了数字调制技术的实现,本文采用最小频移键控调制和解调技术,并讨论了在高斯白噪声信道条件下的此方法的可靠性和有效性。
关键词:脉冲编码调制,HDB3码,奇偶监督码,MSK调制,高斯白噪声,MATLAB仿真目录1.通信系统概述 (3)1.1一般通信系统模型 (3)1.2数字通信系统模型 (3)1.3远距离语音通信系统 (4)2.信号数字化 (4)2.1信号的抽样 (4)2.1.1抽样定理 (4)2.1.2脉冲幅度调制PAM (5)2.2信源编码 (6)2.2.1十三折线法 (6)2.2.2脉冲编码调制PCM (7)2.3信道编码 (9)2.3.1 HDB3码 (9)2.3.2奇偶监督码 (9)3.调制与解调 (10)3.1 MSK调制 (10)3.1.1 MSK调制原理 (10)3.1.2 MSK调制 (11)3.2 MSK解调 (11)4.信道描述 (13)5.系统总体设计 (14)附录MATLAB实现代码 (14)1.通信系统概述1.1一般通信系统模型一般作为一个通信系统都由发送端和接收端两部分组成,而发送端则分为信息源和发送设备两部分,接收端与其对应的有接收端和受信者两部分,发送端和接收端之间则是我们信号传输所需要经过的信道,信号在信道中传输时会有噪声的混入,这也是我们的通信系统性能讨论的终点。
图1-1 一般通信系统信息源是把各种原始消息转换成原始电信号的设备,它通过各种物理转换的方法从自然界中采集信息并把它们转换成相应的电信号,从而便于我们通过电子设备对其进行进一步的处理。
毕业论文-无线局域网性能分析及仿真(基于RTSCTS-DCF)
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目录1 绪论11.1无线局域网的概述11.2无线局域网的发展及研究现状11.3本论文的章节安排32 无线局域网802.11 MAC层42.1IEEE802.11MAC协议概述42.2IEEE802.11MAC中的主要技术42.2.1 虚拟载波监听技术42.2.2 帧优先级的设置52.2.3 随机退避机制52.2.4 节能管理52.3IEEE802.11MAC的网络工作方式62.3.1 DCF接入方式62.3.2 PCF接入方式82.4二进制指数退避算法的不公平现象82.5两种工作方式的对比和局限性92.6结论103 IEEE 802.11MAC层性能分析113.1MAC协议的性能指标113.1.1吞吐量(S)113.1.2总业务量(G)113.1.3 帧平均传输时延(D)113.1.4饱和吞吐量123.2RTS/CTS-DCF协议性能分析123.2.1 RTS/CTS-DCF机制原理123.2.2基本模型153.2.3 RTS/CTS接入方式153.3RTS/CTS-DCF存在的问题173.4RTS/CTS-DCF的改进算法思想174 RTS/CTS-DCF机制的仿真194.1网络仿真软件194.2RTS/CTS机制的仿真204.2.1 仿真思路204.2.2 仿真模块介绍204.3仿真结果与分析23总结25谢辞26参考文献27附录28附录A外文翻译-原文部分28附录B外文翻译-译文部分32附录C主要源程序351 绪论1.1无线局域网的概念无线局域网(Wireless Local Network,WLAN),顾名思义,是一种利用无线方式,提供无线对等(如PC对PC、PC对集线器或打印机对集线器)和点到点(如LAN到LAN)连接性的数据通信系统。
WLAN代替了常规LAN中使用的双绞线或同轴线路或光纤,通过电磁波传送和接收数据。
WLAN执行像文件传输、外设共享、Web浏览、电子和数据库访问等传统网络通信功能。
点对点数字通信系统设计
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通信原理三级项目班级:通信工程2班姓名:学号:指导教师:教务处2016年 5月远距离点对点数字通信系统设计(燕山大学信息科学与工程学院)摘要:本文讨论进行了远距离点对点数字通信系统的设计,着重讨论了模拟信号数字化的过程,其中包含了为了提高系统性能进行的信源编码技术和信道编码技术,我采用了HDB3码克服连0问题,利用奇偶监督码和差错重传机制控制误码率。
另外,讨论了数字调制技术的实现,本文采用最小频移键控调制和解调技术,并讨论了在高斯白噪声信道条件下的此方法的可靠性和有效性。
关键词:脉冲编码调制,HDB3码,奇偶监督码,MSK调制,高斯白噪声,MATLAB 仿真目录1.通信系统概述 (3)1.1一般通信系统模型 (3)1.2数字通信系统模型 (3)1.3远距离语音通信系统 (4)2.信号数字化 (5)2.1信号的抽样 (5)2.1.1抽样定理 (5)2.1.2脉冲幅度调制PAM (5)2.2信源编码 (7)2.2.1十三折线法 (7)2.2.2脉冲编码调制PCM (8)2.3信道编码 (10)2.3.1 HDB3码 (10)2.3.2奇偶监督码 (10)3.调制与解调 (11)3.1 MSK调制 (11)3.1.1 MSK调制原理 (11)3.1.2 MSK调制 (12)3.2 MSK解调 (13)4.信道描述 (14)5.系统总体设计 (15)附录 MATLAB实现代码 (16)1.通信系统概述1.1一般通信系统模型一般作为一个通信系统都由发送端和接收端两部分组成,而发送端则分为信息源和发送设备两部分,接收端与其对应的有接收端和受信者两部分,发送端和接收端之间则是我们信号传输所需要经过的信道,信号在信道中传输时会有噪声的混入,这也是我们的通信系统性能讨论的终点。
图1-1 一般通信系统信息源是把各种原始消息转换成原始电信号的设备,它通过各种物理转换的方法从自然界中采集信息并把它们转换成相应的电信号,从而便于我们通过电子设备对其进行进一步的处理。
远距离可靠通信发送系统的研究与初步实现
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远距离可靠通信发送系统的研究与初步实现[摘要]针对现有远距离通信系统可靠性不足的缺陷,研究开发基于邮件跟踪技术的通信发送系统,阐述其核心子系统的主要设计目的、关键技术设计的基本思路、系统设计的创新点、系统实现的方法和工具。
介绍邮件跟踪系统设计的特色,实际开发出邮件跟踪系统可测试的第一版,通过系统初步的应用和评审,验证方法的正确性,并与相关通信系统进行比较,说明系统具有的优势。
[关键词]邮件跟踪;远距离;可靠通信;发送系统一、引言现代远距离联系依靠通信系统的支持,目前购买使用的邮件系统和免费电子邮箱,其主要问题是通信的可靠性不能保证。
存在的症状有:电子邮件是单向发送,无法掌握对方是否阅读的情况;有些人为了主观上确保对方一定收到邮件,要多遍发送邮件;如果收件方设置自动回复,将自动回复网络上的大量垃圾邮件,并且这种回复不表示已经阅读邮件;反垃圾邮件网关拦截邮件时,会出现该拦截的不拦截,不该拦截的却被拦截了,被拦截的邮件还可能无法再投递;有的邮件发送显示成功,却在多天后收到传送失败的报告,也有邮件到达对方信箱却无法打开;重要邮件在未被及时阅读时,难以有效结合利用其他通信手段通知;发出的邮件检索统计不方便,数据的二次分析和利用不易实现;存在邮件丢失现象,认真查验发现丢失的信件还不少,容易引起重要的邮件及其通知、任务、作业是否及时收到并阅读的纠纷。
现有的电子邮件系统不够可靠,但它毕竟是现代网络通信中使用最频繁的手段,如果单纯使用手机短信平台,一则费用高,二则能传递的信息量少,同时仍然没有解决可靠性问题;如果用手机和电话逐一进行通信,其速度慢、耗费多、操作起来工作量大。
如何保证重要邮件及其附件的可靠发送,成为值得研究的内容。
二、可靠的远距离通信发送系统现代远距离可靠通信发送系统要求经济、有效、高质量、操作简捷,具体到技术层面上体现的功能要求是:邮件能群发,能带较大容量的附件,能返回邮件被阅读的信息,能方便查看和统计邮件被阅读的信息,能较好地归档保存所发送的邮件、邮件被阅读的情况、不同收件方阅读邮件的差别、与各种邮箱联系的差异等相关信息,能与手机群发短信通知结合、能提供专门联系的便捷清单,便于利用其他通信手段辅助通知,确保重要邮件的及时被阅读。
远距离点对点通信系统设计通信原理三级项目
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方案分析
“一个从A地到B地的语音或数据通信系统“属于远距离点对点的通信系统,可以使用 数字通信系统,采用数字调制方式,信道采用加性高斯白噪声信道,不考虑多径信道。
图1点对点通信系统图
总体设计方案——数字通信系统
信源编码方案:脉冲编码调制PCM,差分脉冲编码调制 DPCM,增量调制DM
信道编码方案:汉明码、BCH码、卷积码
结论:通过对各常用的信道编码方式进行仿真分析,对误码率 进行比较,所以,针对本次三级项目所使要建立的点对点数字 通信系统选择哈明码(7,4)作为信道编码方式。
05
远距离点对点通信系统 仿真及性能分析
点对点数字通信系统Simulink系统仿真图
系统仿真 后测得的 误码率为 0.0575%
点对点数字通信系统Simulink系统性能分析
调制方案:振幅键控ASK、频率键控FSK、相位键控PSK 信道:加性高斯白噪声信道AGWN
仿真平台——Simulink
Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动 态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
02
信源编码 / 译码
信源编码——PCM编码
若A地到B地之间传输语音,不 考虑信道频带大小,信源编码 可采用国际通用的语音信号数 字编码方法PCM编码。
上述三种情况的抗噪声性能关系为汉明码154哈明码74未使用信道编码考虑到哈明码154的编码有效率远低于汉明码74所以优先考虑哈明码74bch码原理简介信道编码bch码155采用bch码的仿真测试的误码率为02985信道编码卷积码信道编码卷积码采用卷积码的仿真测试的误码率为03214卷积码的编解码会使接收端出现延迟各信道编码方式仿真性能曲线对比分析由仿真性能曲线可知
QPSK调制
点对点光纤数据传输系统的设计
![点对点光纤数据传输系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a9d56c2c3968011ca2009107.png)
点对点光纤数据传输系统的设计作者:王思宇洪峰来源:《电子技术与软件工程》2016年第14期摘要针对数据传输系统速度、距离和稳定性等要求的不断提高,设计了一种基于低振幅差分信号技术和光纤技术的点对点光纤数据传输系统。
该系统结合LVDS 技术速率高、功耗低、噪声低的特点以及光纤通信容量大、传输距离远的优点,解决了数据传输系统遇到的许多难题。
对数据传输系统的设计分别从设计方案、硬件实现两方面进行了详细研究和描述,并进行了实验。
【关键词】光纤通信光电转换光收发模块低压差分信号随着信息技术的发展,一方面数据传送量越来越大、传输速度越来越快,另一方面电子产品(特别是便携式产品)对低功耗设计提出了更高的要求。
低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,LVDS)技术是一个高速度(可达800Mbps以上)、低功耗、低噪声的通用接口标准,它能够在广泛的应用领域里解决高速数据传输的瓶颈问题。
而LVDS技术的高速度低功耗也导致了其不能远距离传播,而光纤技术正可以弥补这一不足。
点对点光纤数据传输系统便是基于LVDS技术与光纤技术来实现数据的传输的。
1 系统概述点对点光纤数据传输系统主体为数字光收发一体机(数字光发送机和数字光接收机),之间由10m单模光纤连接,安装在测试主板上,设计框图如图1所示。
为了实现信号在光纤中的传输,需要先将电信号转化成为光信号,之后再转化成电信号发送到接收端来进行传输。
数字光收发一体机由数字光发送模块和数字光接收模块组成,四路LVDS信号从数字光发送模块输入端输入之后进行并串转换、电平转换,半导体激光器调制之后,输出调制光信号,再输入到接收模块的光接收次模块(Receiver Optical Subassembly,ROSA),经过光电转换电路,放大电路,电平转换,最后进过串并转换,输出LVDS信号。
2 工作原理2.1 LVDS的工作原理低压差分信号(LVDS)是一种新型的数据传输和接口技术,核心是采用极低的电压摆幅差分传输数据,可以实现点对点的数据传输。
长距离点对点(PtP)WiFi无线系统传输方案设计
![长距离点对点(PtP)WiFi无线系统传输方案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a2460c3510661ed9ad51f369.png)
33Km点对点(PtP)WiFi无线系统传输测试报告V2 壹、测试目的测试33Km远距离WiFi无线传输的真实流量与天线调整技术的精进练习,并同时测试1W与50mw传输能力比较。
现场测试人员:阿树、阿南。
远程调整测试人员:jmj10101。
貳、测试地点与测试距离台湾苗栗县通霄镇 台湾台中县台中港南端,总距离33.29Km。
2008年11月16日台湾苗栗县通霄镇高度: 约海拔72公尺台湾台中县台中港南端高度: 约海拔70公尺陸、测试系统无线设备规画--台湾台中县台中港南端— NB1 192.168.1.33Device: M500AG System Mode: Bridge IP: 192.168.1.2 Interface: RF1Operation Mode: AC (Client)ESSID: pczonetest Band: 802.11g (only)Channel: 13RF Output Power: 50mW = 17dBmLimit Rate: 54Mbps Multicast Rate: 11Mbps Max RF Distance: 350Command Line: rateadaption 0 13 rateadaption 1 3 --台湾苗栗县通霄镇— PC1 192.168.1.20Device: M600AG System Mode: Bridge IP: 192.168.1.1Interface: RF1 (RF2 Disable)Operation Mode: AP ESSID: pczonetest Band: 802.11g (only)Channel: 13RF Output Power: 50mW = 17dBmLimit Rate: 54Mbps Multicast Rate: 11Mbps Max RF Distance: 350Command Line: rateadaption 0 13 rateadaption 1 3柒、33Km无线系统透过Ixchariot测试Throughput状况Summary - untitled1.tstRun OptionsTest Setup (Console to Endpoint 1)Test Setup (Endpoint 1 to Endpoint 2)Test Execution (Endpoint 1 to Endpoint 2)ThroughputTransaction RateResponse TimeEndpoint ConfigurationRaw Data Totals5. 总结测试统计测试迅雷Download速度,透过33Km Internet PtP无线系统传输状况33Km WiFi PtP Internet Throughput: 1.15MB/s ( 1.15 MB/s * 8 = 9.2 Mbps )捌、50mW VS 1000mW = 1W 测试比较1.测试完成后,在天线保持原来状况下(水平极化),AP换成Argtek产品WLAN 11g Router module (1W) with High Powe r2.设定画面如下:3.以迅雷测试下载速度33Km WiFi PtP Internet Throughput: 12.92KB/s ( 12.92 KB/s * 8 = 103.36 Kbps )。
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通信原理三级项目班级:姓名:学号:指导教师:教务处远距离点对点数字通信系统设计(燕山大学信息科学与工程学院)摘要:本文讨论进行了远距离点对点数字通信系统的设计,着重讨论了模拟信号数字化的过程,其中包含了为了提高系统性能进行的信源编码技术和信道编码技术,我采用了HDB3码克服连0问题,利用奇偶监督码和差错重传机制控制误码率。
另外,讨论了数字调制技术的实现,本文采用最小频移键控调制和解调技术,并讨论了在高斯白噪声信道条件下的此方法的可靠性和有效性。
关键词:脉冲编码调制,HDB3码,奇偶监督码,MSK调制,高斯白噪声,MATLAB仿真目录1.通信系统概述 (3)1.1一般通信系统模型 (3)1.2数字通信系统模型 (3)1.3远距离语音通信系统 (4)2.信号数字化 (4)2.1信号的抽样 (4)2.1.1抽样定理 (4)2.1.2脉冲幅度调制PAM (5)2.2信源编码 (6)2.2.1十三折线法 (6)2.2.2脉冲编码调制PCM (7)2.3信道编码 (9)2.3.1 HDB3码 (9)2.3.2奇偶监督码 (9)3.调制与解调 (10)3.1 MSK调制 (10)3.1.1 MSK调制原理 (10)3.1.2 MSK调制 (11)3.2 MSK解调 (12)4.信道描述 (13)5.系统总体设计 (14)附录MATLAB实现代码 (14)1.通信系统概述1.1一般通信系统模型一般作为一个通信系统都由发送端和接收端两部分组成,而发送端则分为信息源和发送设备两部分,接收端与其对应的有接收端和受信者两部分,发送端和接收端之间则是我们信号传输所需要经过的信道,信号在信道中传输时会有噪声的混入,这也是我们的通信系统性能讨论的终点。
图1-1 一般通信系统信息源是把各种原始消息转换成原始电信号的设备,它通过各种物理转换的方法从自然界中采集信息并把它们转换成相应的电信号,从而便于我们通过电子设备对其进行进一步的处理。
受信者则是把接受到的电信号还原成自然界中信息的设备。
发送设备是通过对采集到的原始电信号进行一系列的处理把它变成适合于远距离传输的信号。
在模拟传输系统中包括放大、滤波、模拟调制等过程;在数字传输系统中则包含编码、加密、数字调制等过程。
接收设备则是上述过程的逆过程,将信道中传输的信号还原成易于处理的直接电信号。
信道是从发送设备到接收设备之间信号传输的物理煤质,分为无线信道和有限信道两大类,每种信道的特点不同,应用场合也不相同。
噪声源是笼统的一个说法,它集中表示分布于通信系统中的各处的噪声。
1.2数字通信系统模型数字通信系统是通过数字信号来传递信息的通信系统。
需要注意的是,这并不代表用于在信道中传输的信号就是数字信号,数字通信系统是通过数字信号来表示要传送的信息,而在传输过程中则还是利用高频调制的模拟信号传输。
图1-2 数字通信系统信源编码的目的是将信息源采集来的信号进行编码从而提高信息的有效性,对于模拟信号来说则还要完成信号的数字化,即采样、量化、编码的过程,实现模数转换。
信源译码则是它的逆过程。
加密和解密的作用是提高信息在传输过程中的安全性,防止或延缓被盗取信息。
信道编码的目的是将数字信号转换成适合于在信道中传输的码,增强抗干扰能力,包括检错纠错能力等。
信道译码是其逆过程。
数字调制是将数字信号调制成易于在信道中传输的带通信号,其抗干扰性能是我们讨论的主要方面。
数字解调是其逆过程。
数字通信系统具有抗干扰能力强、噪声不积累、传输差错可控、便于处理、易于集成以及保密性好等优点,广泛用于现代通信系统当中。
1.3远距离语音通信系统本文中我们讨论远距离语音通信系统,系统模型如下图所示。
图1-3 语音通信系统我们这里信道中的噪声只考虑高斯白噪声,信道也理想化为理想全通信道。
这里我们没有进行加密和解密处理,码型变换中采用了克服连0问题的适合于远距离传输的HDB3码,传输差错控制采用了奇偶监督码来监测差错,采用差错重传的机制来控制误码率,不具备纠错能力。
为了降低误码率,我们的数字调制方式采用了最小频移键控MSK 调制,它是2FSK 调制的改进,具有包络稳定、相位连续、带宽最小并且严格正交的特性。
2.信号数字化2.1信号的抽样 2.1.1抽样定理语音信号的频带范围大概现在300~3400Hz 左右,进行A/D 转换的第一步就是对模拟信号进行抽样。
理论上要用冲激信号对其进行采样,由于它物理不可实现我们采用窄脉冲抽样,要想能够无失真地恢复原模拟信号,抽样频率必须满足奈奎斯特采样定理,即设模拟信号的最高频率分量为f c ,抽样频率f s 必须大于等于f c ,所语音 信 号PCM 编码 码型变换 MSK 调 制 语 音 信 号PCM译 码码型变换 MSK 解 调 信道以抽样频率要在6800Hz 以上。
但在实际中,要想恢复模拟信号就要用到滤波器滤波,实际设计的滤波器频率特性无法达到理想滤波器那样严格的选频特性,所以我们在抽样时要留有一定余量来保证频谱不发生混叠,采样频率f s 选择8000Hz 为宜,这也是实际电话系统采用的抽样频率。
2.1.2脉冲幅度调制PAM设语音信号为m(t),其频谱函数为M(f),抽样的过程就是用这个信号对一个脉冲载波s(t)(周期窄脉冲,频率为8000Hz )进行幅度调制,它的输出就是时域卷积及频域相乘。
它的过程如下图所示。
图2-1 PAM 调制过程图中左边是时域波形,右边表示的是对应的频域波形,从图中可以看出,我们已经将时间上连续的模拟信号变成了时间上离散的抽样信号,从其频域中可以看到要想恢复原信号只需要用一个低通滤波器滤波就可以完整恢复原信号。
图2-2 PAM 调制框图抽样保持电路H(f)m(t) s(t)M s (f)H(f) M s (f)设抽样保持电路的传输函数为H(f),则其输出信号就是时域卷积频域相乘M H (f)=M s (f)H(f),其中)(1)(Ms fs n f M T f n ∑∞-∞=-=,代入得到)()(1)(M H ∑∞-∞=-=n nfs f M f H T f ,从式中可以里看出每一项都乘以了H(f),所以只要在低通滤波前加上一个传输函数为1/H(f)的修正滤波器就可以恢复原始信号了,所以恢复框图如下图所示。
图2-3 恢复框图至此我们完成了信号时间上的离散化和恢复。
2.2信源编码虽然时域抽样完成了模拟信号时间上的抽样,但是其幅度值仍然是取连续的变量,要想完全用二进制编码表示则会有无数多位,这显然是不合适的。
所以我们要对其进行幅度上的量化。
将抽样值的范围划分成M 个区间,每个区间用一个电平表示。
这样,共有M 个离散电平,它们称为量化电平。
用这M 个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化。
量化电平数M 和量化间隔Δv 都是确定的,量化噪声N q 也是确定的。
但是,语音信号在低频段较为集中。
当信号小时,信号量噪比也小。
所以,这种均匀量化器对于小输入信号很不利。
为了克服这个缺点,改善小信号时的信号量噪比,在实际应用中常采用非均匀量化,我们采用欧洲普遍采用的A 律压缩,即13折线法进行量化。
2.2.1十三折线法我们希望信噪比不随信号的强度变化,当输入电压x 减小时,应当使量化间隔Δx 按比例地减小,即要求Δx ∝x ,这在理论上要求压缩特性具有对数特性。
十三折线压缩就是对其的近似实现。
十三折线的原理图如下图2-4所示。
图中横坐标x 在0至1区间中分为不均匀的8段。
1/2至1间的线段称为第8段;1/4至1/2间的线段称为第7段;1/8至1/4间的线段称为第6段;依此类推,直到0至1/128间的线段称为第1段。
图中纵坐标y 则均匀地划分作8段。
将与这8段相应的座标点(x, y)相连,就得到了一条折线。
修正滤波器 低通滤波器 m(t) M H (t)图2-4 十三折线法原理图由图可见,除第1和2段外,其他各段折线的斜率都不相同。
在下表中列出了这些斜率。
表1 折线斜率表折线段号 1 2 3 4 5 6 7 8 斜率16 16 8 4 2 1 1/2 1/4 因为语音信号为交流信号,所以,上述的压缩特性只是实用的压缩特性曲线的一半,在第3象限还有对原点奇对称的另一半曲线,其完整曲线如下图所示。
图2-5 十三折线2.2.2脉冲编码调制PCM把从模拟信号抽样、量化,直到变换成为二进制符号的基本过程,称为脉冲编码调制。
例如模拟信号的抽样值为3.15,3.96,5.00,6.38,6.80和6.42,若按照“四舍五入”的原则量化为整数值,则抽样值量化后变为3,4,5,6,7和6,在按照二进制数编码后就变成二进制符号:011、100、101、110、111和110。
我们采用上面讲的十三折线法对语音信号进行编码。
在13折线法中采用的折叠码有8位。
其中第一位c1表示量化值的极性正负。
后面的7位分为段落码和段内码两部分,用于表示量化值的绝对值。
其中第2至4位(c2 c3 c4)是段落码,共计3位,可以表示8种斜率的段落;其他4位(c5 ~ c8)为段内码,可以表示每一段落内的16种量化电平。
段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。
所以,这7位码总共能表示27 =128种量化值。
在下面的表中给出了段落码和段内码的编码规则。
表2 段落码编码规则段落序号段落码c2 c3 c4 段落范围(量化单位)1 1 1 1 1024-20482 1 1 0 512-10243 1 0 1 256-5124 1 0 0 128-2565 0 1 1 64-1286 0 1 0 32-647 0 0 1 16-328 0 0 0 0-16表3 段内码编码规则量化间隔段内码c5 c6 c7 c8 量化间隔段内码c5 c6 c7 c815 1 1 1 1 7 0 1 1 114 1 1 1 0 6 0 1 1 013 1 1 0 1 5 0 1 0 112 1 1 0 0 4 0 1 0 011 1 0 1 1 3 0 0 1 110 1 0 1 0 2 0 0 1 09 1 0 0 1 1 0 0 0 18 1 0 0 0 0 0 0 0 0利用MATLAB进行PCM编译码如下:我们知道,PCM编码过程是存在量化误差的,而我们解码出的结果正是证明了这一点。
2.3信道编码由于在远距离传输过程中连0问题会使得接收方无法及时获取同步时钟而使得译码变得混乱,另外为了获得检纠错能力我们也要加上监督码,这时我们就要对编码进行再次编码使其变成适合于在信道中传输的码字,即信道编码。
2.3.1 HDB3码由于HDB3码具有没有直流成分,高、低频分量少,连“0”个数不超过3个利于在接收端提取定时信号的特点,在远距离传输中非常适用。
其编码规则如下:2.3.2奇偶监督码奇偶监督码分为奇数监督码和偶数监督码,原理相同。