通信系统课程设计报告

山东大学信息学院School of Information Science and

Engineering

通信系统课程设计

实验报告

目录

摘要： (2)

1、课程设计目的 (3)

2、课程设计时间 (4)

3、课程设计环境 (4)

4、课程设计要求 (4)

5、设计内容 (4)

5.1、系统框图设计 (4)

5.2、模块设计 (5)

6、仿真结果及分析 (8)

6.1、FSK调制解调分析 (8)

6.2、相同信道环境下三种信道编码方式性能分析 (9)

6.3、不同信道环境下三种信道编码方式性能分析 (11)

7、实验中遇到的问题及解决方法 (14)

8、实验心得与体会 (14)

9、总结 (17)

摘要：

数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，通过信道编码对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。

在MATLAB平台上进行通信系统仿真，通过不同信道编码方式在不同信道环境下的性能比较，分析不同编码方式的性能表现及对不同信道的适应情况，分析不同信道下最优的信道编码方式。

信道编码方式为7-4汉明码、交织码、卷积码，信道为：加性高斯白噪声信道（AWGN Channel）和突发错误信道，调制方式采用FSK调制方式。

关键词：

信道编码汉明码交织码卷积码AWGN信道突发错误信道FSK

1、课程设计目的

数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图像跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。

加性高斯白噪声AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最基本的噪声与干扰模型。它的幅度分布服从高斯分布，而功率谱密度是均匀分布的。

在有记忆信道中，噪声、干扰的影响往往是前后相关的，错误是成串出现的，一般在编码中称这类信道为突发差错信道。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。

基于对此的学习和认识，我们设计了此仿真程序，在高斯信道和突发差错信道下，对信源进行不同方式的信道编码，然后对信号进行FSK方式调制，通过信道进行传输，在接收端解调和译码，分析比较同一信道环境不同编码方式的信噪比-误码率曲线和同一编码方式不同信道环境的信噪比-误码率曲线，来分析不同编码方式下的系统传输性能，得出不同编码方式的性能优劣及适用信道情况的结论。我们希望通过此系统设计，加深我们对于信道编码的认识，理解信道性能及特点，学习FSK调试解调方式及原理，熟悉在MATLAB仿真平台上对通信系统的搭建，进一步熟悉通信系统的整体结构。

本仿真系统共涉及三种常用的信道编码方式：7-4汉明码、交织码和卷积码，信道模型采用加性高斯白噪声信道（AWGN Channel）和突发差错信道，调制方式采用FSK调制方式。

2、课程设计时间

4月10日——5月30日

3、课程设计环境

MATLAB平台

4、课程设计要求

设计一个通信系统，完成从信源到信宿的整个仿真过程，编程实现信源模块、信道编码模块、FSK调制模块、信道仿真模块、FSK解码模块、信道解码模块、性能分析模块。其中信道编码方式分别采用7-4汉明码、交织码、卷积码，信道分别采用加性高斯白噪声信道（AWGN Channel）、突发错误信道。要求可以实现仿真信息可以从发送到接收的整个传输过程，通过分析比较同一信道环境不同编码方式的信噪比-误码率曲线和同一编码方式不同信道环境的信噪比-误码率曲线来分析三种信道编码方式的性能，得出实验结论。

5、设计内容

5.1、系统框图设计

基于FSK的信道编码性能分析实验仿真系统的程序框图如图1所示：

图1 基于FSK的信道编码性能分析实验仿真系统的程序框图

5.2、模块设计

本程序采取模块化设计，分为以下几个模块：

5.2.1、信源模块

产生随机的二进制数字序列；

5.2.2、信道编码模块

5.2.2.1、7-4汉明码编码模块

对信源产生的二进制数字序列进行7-4汉明编码，输出要传送的二进制数字序列；

5.2.2.2、交织码编码模块

对信源产生的二进制数字序列进行交织编码，输出要传送的二进制数字序列；

(1)循环码编码子函数

(2)交织子函数

5.2.2.3卷积码编码模块

对信源产生的二进制数字序列进行交织编码，输出要传送的二进制数字序列；

5.2.3、FSK调制模块

对发送的二进制数字序列进行FSK调制，输出为经过信道传输的信号；

FSK调制框图如图2所示：

图2 FSK调制框图

5.2.4、AWGN信道模块

仿真实现随机错误信道环境，对输出信号进行噪声干扰；

5.2.5、突发错误信道模块

仿真实现突发错误信道环境，对输出信号进行噪声干扰；

5.2.6、FSK解调模块

对经过信道传输后的信号进行FSK解调，输出为二进制数字信号；（1）FSK解调子函数

（2）计算信号的IFFT子函数

（3）低通滤波器子函数

FSK解制框图如图3所示：

图3 FSK解制框图

5.2.7、信道解码模块

5.2.7.1、7-4汉明码解码模块

对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行7-4汉明解码，输出要接收到信源发送的二进制数字序列；

5.2.7.2、交织码编码模块

对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行交织解码，输出要接收到信源发送的二进制数字序列；

(1)交织子函数

(2)纠错子函数

(3)循环码解码子函数

5.2.7.3卷积码编码模块

对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行卷积解码，输出要接收到信源发送的二进制数字序列；

5.2.8、主函数模块