基于A律(或μ律)压扩的模拟信号数字化仿真分析

1．课程设计目的

1）掌握使matlab语言及其工具箱进行基本信号分析与处理的方法。

2）用matlab和simulink设计一个通信系统，加深对通信原理基本原理和matlab应用技术的理解；

3）提高和挖掘学生将所学知识与实际应用相结合的能力；

4）培养学生的合作精神和独立分析问题和解决问题的能力；

5）提高学生科技论文的写作水平。

2．课程设计任务内容(题目)

2.0 课程设计要求

1)选择一个题目，使用Matlab/Simulink仿真软件，进行通信系统的仿真设计。

2)需要深入学习通信原理相关知识和matlab特别是simulink的相关内容。

3)仿真设计中可采用不同的方法达到相同的效果，一些仿真参数可根据情况自行选择。

4)用示波器观察系统前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；用

误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

5)最后根据课设的内容和设计的结果，书写课程设计说明书一份。课程设计说明书要全面、

完整，书写认真（按格式要求排版）。

6)要求详细描述系统的理论方法、模型构建过程、仿真结论、结果比较等。说明书中要求

画出整个系统框图、并说明工作原理；分析说明各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；给出并分析重要结点的输入输出波形。

7)课程设计完成结束时，提交课程设计说明书一份（打印稿和电子稿）以及通过

Matlab/Simulink创建的仿真模型文件。

2.1 模数转换类

题目：基于A律（或μ律）压扩的模拟信号数字化仿真分析

1）设计一个13/15折线近似的PCM编码器。

编码器能够对取值在[-1,1]内的归一化信号样值进行编码。其中信号源用一个常数表示。以Saturation作为限幅器，Relay模块作为PCM编码输出的最高位，即确定极性码，以Look-Up Table(查表)模块进行13/15折线压缩，以Quantizer模块进行四舍五入取整量化，并用Integer to Bit Converter将整数转换成长度为M个比特的二进制数据，最后用Display模块显示编码结果。将PCM编码器封装成一个子系统。

2）设计一个对应上面编码器的PCM解码器。

编码器采用上面已经建立的子系统，信号源仍为一个常数。分离并行数据中的最高位(极性码)和7位数据，将7位数据转换为整数值，进行归一化处理，进行扩张后与双极性的极性码相乘得出解码值。将PCM解码器也封装成一个子系统。整个文件保存为ex2_2.mdl。

3）建立建立PCM串行传输模型

在以上编码器和解码器基础上，建立PCM串行传输模型，并在传输信道中加入指定错误概率的随机误码。

加入正弦波信号，PCM编码输出经过并、串转换后得到二进制码流送入二进制对称信道。在解码端信道输出的码流经过串、并转换后送入PCM解码器，通过低通滤波器后由示波器显示解码后的波形，并与原信号作比较。

2.2 数字基带编码类

题目：HDB3(AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特)编码与译码的设计与仿真

设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种）。

使用Matlab/Simulink仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方式显示出波形，能观察各分系统的各级波形。

最后根据课设的内容和设计的结果，书写课程设计说明书一份（按格式书写）。说明书中要求画出整个系统框图、各点波形，并说明工作原理。在图中表示出各点波形。系统能测试其各分系统波形的频谱特性，在图中表示出各点频谱。根据通信原理，并分析说明各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）。

通过本次的实践，要求学生完成以下任务：

1）对课本知识的全面复习，了解基带编码与译码原理；

2）对MATLAB仿真软件的学习，能够使用该工具进行基带编码和译码的仿真验证；

3）通过团队合作，完成编码与译码的设计，并用MATLAB软件进行仿真验证；

4）课程设计的结果全面正确，功能模块清晰分明；

5）加强团队合作精神，开拓创新能力；

6）文档资料完整规范。

设计上交内容：设计说明书一份（按格式书写）；仿真测试文件。

2.3 数字频带传输类

题目：16QAM (2DPSK、4ASK、4FSK、4PSK、4DPSK、MASK、MFSK、MPSK、MDPSK)数字通信系统的设计与仿真

设计一种数字频带调制解调系统（4ASK, 4FSK，4PSK, 4DPSK,16QAM, 8ASK，8FSK，8PSK 等选取一种）。

使用Matlab/Simulink仿真软件，设计一个选择的数字频带传输系统中的调制与解调系统。用示波器观察调制前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

最后根据课设的内容和设计的结果，书写课程设计说明书一份（按格式书写）。说明书中要求画出整个系统框图、各点波形，并说明工作原理。在图中表示出各点波形。系统能测试其各分系统波形的频谱特性，在图中表示出各点频谱。根据通信原理，并分析说明各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）。

设计要求：

（1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；

（3）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，用Matlab/Simulink 实现该数字通信系统；

（4）观察仿真并进行波形分析（波形图、眼图和频谱图等）；

（3）用示波器观察调制与解调各个阶段的波形图，并给出波形的解释说明。

（4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求书写课程设计说明书，能正确阐述和分析设计和设计结果。

设计上交内容：设计说明书一份（按格式书写）；仿真测试文件。

2.4 数字差错编码类

题目：汉明码（或CRC）编译码的设计与仿真

（1）熟悉有关内容的基本原理，构建系统的基本原理框图；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数；

（3）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，用Matlab/Simulink 实现该系统；

（4）用示波器观察信号变换前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。

（5）用示波器观察调制与解调各个阶段的波形图，并给出波形的解释说明。

（6）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求书写课程设计说明书，能正确阐述和分析设计和实验结果。

设计上交内容：设计说明书一份（按格式书写）；仿真测试文件。

2.6 数字同步类

题目：载波同步（或帧同步）系统的设计与仿真

2.6 数字信道复用类

题目：信道码分（或时分、频分）复用的设计与仿真