远距离点对点通信系统设计通信原理三级项目

上图波形中上半部分为原始输入的正弦波信号，下半部分为经过所设计的点对点通信系统所输出的波形，波形呈 正弦态，但呈锯齿状，与上半部分基本相似。根据测得的较小的误码率以及输入和输出波形很接近，可以表明所 设计的点对点通信系统具有良好的可靠性。
点对点数字通信系统Simulink系统性能分析
由上图可知，利用蒙特卡洛法得到的该系统的抗噪性能曲线与理想的性能曲线大致拟合， 同时，表明当该系统输入信噪比在大于4dB时,具有很小的误码率，可靠性强。
n
e2 PSK (t )
cos ct
键控法
BPSK调制解调仿真
BPSK调制解调系统仿真 后测得的误码率为 0.19196%
04
信道编码 / 译码
信道编译码
信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。数字信号在信道传输时收到噪声等影响后将会引起 差错。为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所 谓的“抗干扰编码“。接收端的信道译码器按照相应的你规则进行解码，从中发现错误或纠正错误， 提高通信系统的可靠性。
BCH码原理简介
信道编码——BCH码（15,5）
采用BCH码的仿真 测试的误码率为 0.2985%
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0.3214% 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：上述三种情况 的抗噪声性能关系为，卷积码>哈明码 （7,4）>未使用信道编码，考虑到卷 积码的编译码会出现延迟，所以，优 先考虑哈明码（7,4）
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PCM编解码——Simulink仿真性能测试
PCM编码模块 输入的正弦波 形
经PCM编码模块和PCM译码 模块输出后的波形，波形近 似呈正弦，但并不平滑，呈 锯齿状
PCM编解码——Simulink仿真性能测试
PCM编码系统 图封装成PCM 编码子模块 PCM译码系统图 封装成PCM译码 子模块
结论：由输入的常数值经PCM编码和PCM译码模块输出后， 与原输入相差甚小，表明所设计的PCM编码和PCM译码模块 具有较好的信源编译码能力，能实现精确量化，并编成8位 码。
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。
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
汉明码
汉明码（7，4）
信道编码——汉明码（7,4）
当前仿真测试的误 码率为0
汉明码仿真性能曲线
由仿真性能曲线可知：上述三种情况 的抗噪声性能关系为，汉明码（15,4） >哈明码（7,4）>未使用信道编码，考 虑到哈明码（15,4）的编码有效率远 低于汉明码（7,4），所以，优先考虑 哈明码（7,4）
Байду номын сангаас
PCM编码过程：将模拟信号经抽样、压缩、量化、编码，将其转 换为数字信号。
PCM编码——Simulink仿真设计方案
PCM解码——Simulink仿真设计方案
最高位为极 性码
将7位二进 制码转成整 数
A律扩张
低通滤波，将输出的 锯齿状波形平滑，近 似回复称原来的正弦 波形
PCM编解码——Simulink仿真方案
通信原理三级项目 ——基于Simulink的远距离点对点通信系统的仿真设计
• 14-通信工程4班2组 • 组长：张曌 • 组员：尹树林、陈春
目录
1
总体设计 方案
2
信源编码 / 译码
3
5
调制解调方式
远距离点对点系 统仿真及性能分 析
4
信道编码 / 译码
01
总体设计方案
总体设计方案
设计目标
设计一个从A地到B地的语音或数据通信系统
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
QPSK调制
QPSK调制解调仿真
QPSK调制解调系统仿 真后测得的误码率为 0.1818%
BPSK调制——二进制相移键控
二进制相移键控(2PSK）
表达式：
产生方法：
s (t )
双极性信号
e2PSK (t ) st cos c t
模拟调制的方法
双极性 不归零 码型变换 乘法器
s(t ) an g (t nTs )
03
调制解调方式
数字调制方式
ASK
数字调制方 式
FSK
PSK
各数字编码方式仿真性能曲线对比分析
由图可知：BPSK、QPSK、4QAM抗噪声性能相同，且都优于4FSK,MSK,CPSK;在信噪比较小时，抗噪声性 能关系为CPSK>4FSK>MSK;在信噪比稍大时，4FSK,MSK抗噪性能优于CPSK