通信系统仿真2psk 香农 hamming.docx
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通信系统仿真2psk香农hamming
1课程设计目的
1.1对数字通信系统主要原理和技术进行研究,包括二进制相移键控(2psk)及解调技术、高斯噪声信道原理、以及信源编码中香农编码、信道编码中hamming码的基本原理等。
1.2建立完整的基于2psk和(7,4)循环码的数字通信系统仿真模型,包括2psk调制解调及香农、hamming码的编译码;
1.3在信道中加入高斯噪声,观察系统的纠错能力,统计误码率,并进行分析。
1.4锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法,增强我们的动手能力。
为以后学习和工作打下基础。
2课程设计正文
这次课程设计我做的是2psk调制解调技术、高斯噪声信道、以及香农编译码、hamming编译码。
因此需要对以上原理进行了解和熟悉,并且熟悉用matlab进行仿真。
2.1性能指标
2.1.1数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
这次使用的数字调制技术方法是:
利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理。
图1相应的信号波形的示例
101
2.1.2香农-费诺编码也是一种常见的信源编码方法。
信源符号以概率递减的次序排列进来,将排列好的信源符号划分为两大组,使第组的概率和近于相同,并各赋于一个二元码符号”0”和”1”.然后,将每一大组的信源符号再分成两组,使同一组的两个小组的概率和近于相同,并又分别赋予一个二元码符号.依次下去,直至每一个小组只剩下一个信源符号为止.这样,信源符号所对应的码符号序列则为编得的码字。
2.1.3当计算机存储或移动数据时,可能会产生数据位错误,这时可以利用汉明码来检测并纠错,简单的说,汉明码是一个错误校验码码集。
2.2matlab代码
2.2.1香农编码
%*******************************%香农编码***********************************
A=[0.4,0.3,0.1,0.09,0.04,0.07];
A=fliplr(sort(A));%降序排列
[m,n]=size(A);
fori=1:
n
B(i,1)=A(i);%生成B的第1列
end
%生成B第2列的元素
a=sum(B(:
1))/2;
fork=1:
n-1
ifabs(sum(B(1:
k,1))-a)<=abs(sum(B(1:
k+1,1))-a)
break;
end
end
fori=1:
n%生成B第2列的元素
ifi<=k
B(i,2)=0;
else
B(i,2)=1;
end
end
%生成第一次编码的结果
END=B(:
2)';
END=sym(END);
%生成第3列及以后几列的各元素
j=3;
while(j~=0)
p=1;
while(p<=n)
x=B(p,j-1);
forq=p:
n
ifx==-1
break;
else
ifB(q,j-1)==x
y=1;
continue;
else
y=0;
break;
end
end
end
ify==1
q=q+1;
end
ifq==p|q-p==1
B(p,j)=-1;
else
ifq-p==2
B(p,j)=0;
END(p)=[char(END(p)),'0'];
B(q-1,j)=1;
END(q-1)=[char(END(q-1)),'1'];
else
a=sum(B(p:
q-1,1))/2;
fork=p:
q-2
ifabs(sum(B(p:
k,1))-a)<=abs(sum(B(p:
k+1,1))-a);
break;
end
end
fori=p:
q-1
ifi<=k
B(i,j)=0;
END(i)=[char(END(i)),'0'];
else
B(i,j)=1;
END(i)=[char(END(i)),'1'];
end
end
end
end
p=q;
end
C=B(:
j);
D=find(C==-1);
[e,f]=size(D);
ife==n
j=0;
else
j=j+1;
end
end
B
A
END
2.2.2香农译码
%********************************%香农解码********************************
jg=[];
forx=1:
100
ifccc(x,1)==0&ccc(x,2)==0&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==0jg(x)=1;
elseifccc(x,1)==0&ccc(x,2)==0&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==0jg(x)=2;
elseifccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==0jg(x)=3;
elseifccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==1jg(x)=4;
elseifccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==0jg(x)=6;
elseifccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==1jg(x)=5;
end;
end;
jg
2.2.3Hamming编码
%******************************汉明编码***********************************
hh=encode(e,7,4,'hamming/fmt');
hh
2.2.4Hamming译码
%********************************汉明解码*********************************
ddd=reshape(bc,7,100);
abc=ddd';
ccc=decode(abc,7,4,'hamming/fmt')
2.2.5信源
%*****************************信源*****************************************
aa=randsrc(1,100,[symbols;p]);
aa
e=zeros(100,4)
fori=1:
1:
100
switchaa(i)
case1
e(i,:
)=[0,0,0,0]
case2
e(i,:
)=[0,0,1,0]
case3
e(i,:
)=[1,1,0,0]
case4
e(i,:
)=[1,1,0,1]
case6
e(i,:
)=[1,1,1,0]
case5
e(i,:
)=[1,1,1,1]
end;
end;
2.2.62psk调制解调
%*******************************2PSK调制解调*******************************
code=[]
forz=0:
99
fort=1:
7
code(7*z+t)=hh(z+1,t)
end
end
cp=[];mod1=[];f=2*2*pi;t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length(code);
ifcode(n)==0;
A=zeros(1,200);%每个值200个点
elseifcode(n)==1;
A=ones(1,200);
end
cp=[cpA];%s(t),码元宽度200
c=cos(f*t);%载波信号
mod1=[mod1c];%与s(t)等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure
(1);subplot(4,2,1);plot(cp);gridon;
axis([0200*length(code)-22]);title('二进制信号序列');
cm=[];mod=[];
forn=1:
length(code);
ifcode(n)==0;
B=ones(1,200);%每个值200个点
c=cos(f*t);%载波信号
elseifcode(n)==1;
B=ones(1,200);
c=cos(f*t+pi);%载波信号
end
cm=[cmB];%s(t),码元宽度200
mod=[modc];%与s(t)等长的载波信号
end
tiaoz=cm.*mod;%e(t)调制
figure
(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);gridon;
axis([0200*length(code)-22]);title('2PSK调制信号');
figure
(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp)));
axis([0200*length(code)0400]);title('原始信号频谱');
figure
(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz)));
axis([0200*length(code)0400]);title('2PSK信号频谱');
2.2.7带有高斯白噪声的信道
tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz中加入白噪声,信噪比为10
figure
(1);subplot(4,2,3);plot(tz);gridon;
axis([0200*length(code)-22]);title('通过高斯白噪声信道后的信号');
figure
(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz)));
axis([0200*length(code)0400]);title('加入白噪声的2PSK信号频谱');
jiet=2*mod1.*tz;%同步解调
figure
(1);subplot(4,2,4);plot(jiet);gridon;
axis([0200*length(code)-22]);title('相乘后信号波形');
figure
(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet)));
axis([0200*length(code)0400]);title('相乘后信号频谱');
2.2.8低通滤波器
fp=300;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;
ws=fs/(fn/2);wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率
[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs);%计算阶数和截止频率
[b,a]=butter(n,wn);%计算H(z)
figure(4);freqz(b,a,1000,11025);subplot(2,1,1);
axis([04000-1003])
title('LPF幅频相频图');
jt=filter(b,a,jiet);
figure
(1);subplot(4,2,5);plot(jt);gridon
axis([0200*length(code)-22]);title('经低通滤波器后信号波形')
figure
(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt)));
axis([0200*length(code)0400]);title('经低通滤波器后信号频谱');
2.2.9抽样判决
bc=[];
form=1:
200*length(code);
ifjt(m)<0;
jt(m)=1;
elseifjt(m)>=0;
jt(m)=0;
end
end
forbx=0:
699
bc(bx+1)=jt(bx*200+100)
end
bc
figure
(1);subplot(4,2,6);plot(bc);gridon
axis([0200*length(code)-22]);title('经抽样判决后信号s^(t)波形')
figure
(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(bc)));
axis([0length(code)050]);title('经抽样判决后信号频谱');
2.2.10误码率
%**********************误码率**************************************
[zcl,mc]=symerr(jg,aa)
2.3程序执行图
信号产生的图像如图2-1,2-2所示。
图2-1
图2-2
LPF幅频相频图如图2-3所示。
图2-3
3总结
一周的基于MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。
更加深入的掌握了MATLAB软件的使用,了解了数字调制的基本原理和主要过程,进一步学习了信号的传输的有关内容。
对数字通信系统主要原理和技术进行研究,包括二进制相移键控(2psk)及解调技术、高斯噪声信道原理、以及信源编码中香农编码、信道编码中hamming码的基本原理
在这一周的时间内我经常往返于图书馆,查阅相关资料,发现自己的知识水平有限,需要学习的东西还有很多很多。
另外,在这次课程设计中,我充分利用了网络资源,终于让其发挥了有用的一面。
设计过程中老师主要锻炼我们的自主能力,我们查阅资料的同时,当遇到不解的时候,老师的不吝指导,我的课程设计才得以在规定的时间内高效完成。
通过这次课程设计,我学会了很多,收获了很多,并且加强了我的自主能力、动手能力和独立思考、团结协作的能力。
4、参考文献
[1]唐向宏,岳恒立,郑雪峰.MATLAB及在电子信息类课程中的应用(第二版)[M].电子工业出版社,2010
[2]樊昌信,曹丽娜.通信原理(第六版)[M].国防工业出版社,2006
[3]
[4]
项目设计
评语
项目设计
成绩
指导教师
(签字)
年月日
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- 通信系统仿真 2psk 香农 hamming 通信 系统 仿真 psk