DPCMPSK系统的MATLAB实现及性能分析.docx
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DPCMPSK系统的MATLAB实现及性能分析
DPCM/PSK系统的MATLAB实现及性能分析
学生姓名:
指导老师:
摘要:
本课程设计主要是为了进一步理解DPCM编码解码和PSK调制解调原理,并能通过MATLAB系统软件来实现对DPCM编码解码和PSK调制解调,且通过对各个元件的参数进行不同的设置,来观察示波器的波形并分析系统性能。
在课程设计中,我们将用到MATLAB集成环境下的SIMULINK仿真平台。
在熟悉SIMULINK的工作环境下,构建DPCM编码解码和PSK调制解调模块,对随机信号进行DPCM编码解码喝PSK调制解调,观察比较各级信号波形
关键词:
MATLAB/Simulink仿真平台;DPCM/PSK系统;误码率;
1引言
1.1课程设计目的
通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关DPCM编码和解码及PSK调制解调系统的基本概念、基本理论和基本方法,而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力;同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养,为今后参加科学工作打下良好的基础。
1.2课程设计内容
利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个DPCM/PSK系统.将模拟信号进行DPCM编码,将编码信号加入PSK调制解调系统,再进行DPCM解码;用示波器观察各级信号波形;加上各种噪声源,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。
2DPCM编码解码及PSK调制解调原理
2.1DPCM编码及解码原理
图2-1DPCM编码原理图
系统包括,发送、接收和信道传输三个部分。
发送端由编码器、量化器、预测器和加/减法器组成;接收端包括解码器和预测器等;信道传送以虚线表示。
由图可见DPCM系统具有结构简单,容易用硬件实现(接收端的预测器和发送端的预测器完全相同)的优点。
图中输入信号f(i,j)是坐标为
像素点的实际灰度值,
是由已出现先前相邻像素点的灰度值对该像素点的预测灰度值。
是预测误差。
假如发送端不带量化器,直接对预测误差
进行编码、传送,接收端可以无误差地恢复
。
这是可逆的无失真的DPCM编码,是信息保持编码;但是,如果包含量化器,这时编码器对
编码,量化器导致了不可逆的信息损失,这时接收端,经解码恢复出的灰度信号,不是真正的
,以
表示这时的输出。
可见引入量化器会引起一定程度的信息损失,使图像质量受损。
但是,为了压缩比特数,利用人眼的视觉特性,对图像信息丢失不易觉察的特点,带有量化器有失真的DPCM编码系统还是普遍被采用。
2.2PSK调制解调原理
在PSK调制时,载波的相位随调制信号状态不同而改变。
如果两个频率相同的载同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,此时它们就处于“同相”状态;如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为“反相”。
一般把信号振荡一次(一周)作为360度。
如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的相位差180度,也就是反相。
当传输数字信号时,“1”码控制发0度相位,“0”码控制发180度相位。
3模块设计与仿真图分析
3.1DPCM/PSK系统电路图
(1)DPCM/PSK系统的仿真电路图如图3-1和3-2所示:
图3-1DPCM/PSK系统的仿真电路图(加高斯噪声)
图3-2DPCM/PSK系统的仿真电路图(无高斯噪声)
(2)系统所用模块的参数设置
图3-3Sinewave1参数图
图3-4DPCMENCODER参数图
图3-5UnipolartoBipolarConverter参数图
图3-6Sinewave2模块参数图
图3-7Product1模块参数图
图3-8GaussianNoiseGenerator模块参数图
图3-9Sum模块参数图
图3-10AnalogFilterDesign1模块参数图
带通滤波器的参数决定了通过的噪声的多少,对低通边缘频率和高通高通边缘频率不断进行修改,使系统得到最大的抗噪性能。
图3-11Product2模块参数图
图3-12AnalogFilterDesign2模块参数图
图3-13SampledQuantizerEncode模块参数图
图3-14ErrorRateCalculation参数设定图
图3-15Display参数设置图
图3-16Scope1参数设置图
图3-17Scope2参数设置图
图3-18DPCMDecoder参数设定图
(3)系统运行示波器的显示为:
图3-19Scope1结果显示图(加高斯噪声)
图3-20Scope1结果显示图(无高斯噪声)
图3-21Scope2结果显示图(加高斯噪声)
图3-22Scope2结果显示图(无高斯噪声)
结论:
通过对加噪声和不加噪声的两个系统结果的比较,从波形结果显示来看,加噪声的和无噪声的基本上无差别,而误码率显示也证明了这点,由此得出此系统的抗噪声性能很好。
4结束语
此次课程设计是我第一次做课程设计,通过这次课程设计,拓宽了我的知识面。
在实验过程中,把学过的通信原理、信号与系统、数字信号处理等各学科的理论运用到其中来,把理论与实践相结合,加深了我对这些理论的了解,使我能更好地运用它。
另外我也重新认识了matlab这个软件,matlab功能的强大也令我大开眼界,同时这次课程设计也大大激发了我的学习兴趣。
经过了一个星期的努力,我终于把这次设计完成了。
这期间蔡老师热心的指导给了我很大的帮助,还有许多同学的解答也使我大大受用,很感谢蔡老师和我的同学们。
在这次课程设计中,我学到了很多课堂上学不到的知识,加深了我对自己专业的了解,夯实了我的学习基础,锻炼了自己的能力,这些都是无价之宝,使我在以后的学习中更能很好的掌握知识。
这次课程设计真的使我受益匪浅。
最后再次对蔡老师给我的热心帮助表示衷心的感谢,祝蔡老师身体健康,工作顺利,合家欢乐!
参考文献
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清华大学出版社,2008
【2】曹丽娜,樊昌信。
通信原理。
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数字通信系统的SystemView仿真与分析。
北极航空航天大学出版社,2001
【4】曹志刚,钱亚生。
现代通信原理清华大学出版社1992
【5】张圣勤Matlab7.0实用教程机械工业出版社2006
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