燕山大学_数字通信计算机仿真_课设模板1

《数字通信计算机仿真》
课程设计论文
班级:通信工程三班
姓名:郭利霞
学号：100104030068
时间: 2013年7月15日
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一、课程设计目的
通过本次课程设计使学生深入理解和掌握调幅通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。

在数字信号处理实验课的基础上更加深入地掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。

使学生对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。

二、课程设计意义
通讯技术的发展日新月异，本专业的学生不但需要掌握扎实的基础理论，而且还应特别注意实践能力的培养。

本次设计是对学生综合能力的检验，它涉及三门主干课程，包括《通信原理》、《数字信号处理》、《C/C++语言程序设计》。

通过本次设计对学生的综合运用专业基础知识及软件设计能力也会有较大提高。

三、系统简介及说明
数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。

在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。

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- 3 - 另外，数字通信系统中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。

这是通过所谓的差错控制编码（如：2FSK ）来实现的。

于是，就需要在发送端增加一个基带信号形成器（编码器） ，而在接收端相应需要一个相干解调器。

第二，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。

另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。

所以在数字通信系统抽样判决中，要注意同步问题。

四、设计内容和理论依据
1、 设计内容
本次设计的主要内容是用软件模拟一套数字通信系统。

原理如下所示：
图例
信源信号：
信宿信号： 信道信号：
LPF
信号输入
BPF
LPF
信号输出
cos(2πf c t )
白噪声
输入的信号可采用学号的后4位（例如0068）进行编码作为基带信号。

基带信号经过低通滤波后再与载波相乘进行调制，经过调制后的信号送入信道传输，在传输过程中，有用信号会受到各种信道噪声影响，这里用高斯白噪声模拟信道噪声。

在接收端先经过带通滤波器提取信号，再采用相干解调恢复基带信号，进而进行抽样判决，解调出传输的学号信息。

2、理论依据
1）基带信号的产生：
基带输入信号采用各位同学的学号的后四位，采用单极性码表示，例如：
0068D=0000 0000 0110 1000B
共16个码元。

基带码元宽度为1/200s。

基带信号带宽为200Hz。

2）调制：
利用数字信号的离散取值特点，通过开关键控载波，从而实现上数字调制。

这种方法通常称为键控法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控、频移键控和相移键控。

本次设计采用频移键控（2FSK）。

3）滤波器设计过程：
利用窗函数法设计FIR滤波器。

三种窗函数分别是：汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗。

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4）噪声信号的产生：
5）相干解调：
相干解调也叫同步检波。

解调与调制的实质一样，均是频谱搬移解调是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的频谱搬回到原来基带位置，因此同样可以用乘法器与载波相乘来实现。

6）抽样判决：
对信号进行“抽样”，得到在不同的时刻的一些离散的值，但是，由于在信号的传输过程中有各种干扰（噪声和码间串扰），不同时刻的值跟原先实际的不一定相同，比如在第一个时刻抽样得到的是0.9（这样就进行所谓的“判决”，可以发现此时的值很接近1，因此，此时的信号的值就当成1，从而得到1，同样在其它的时候得到不同的抽样值根据情况判断此处原来的值到底是0
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还是1），利用这种方式就可以将原来的基带信号恢复或者再生。

这就是所谓的“抽样判决”
五、流程图
数字基带信号系统原理流程图：
计算机仿真原理流程图（矩形块代表界面按钮）：
六、实验结果集分析讨论
以学号后四位0086为例，噪声强度设为5。

设计效果图如下：
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1、输入信号：
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2、反向信号
3、低通滤波器
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4、调制后的信号：
5、白噪声：
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6、加入白噪声（信道）：
7、带通滤波器：
800~1200Hz
中心频率为1000Hz,通频带
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中心频率为2000Hz,通频带为
1800~2200Hz
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9、相干解调：
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10、低通滤波后的信号：
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11、抽样判决后的信号：
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七、课程设计总结
我们利用C++编程语言实现了整个通信过程，借助数字信号处理这一工具，通过数字通信计算机仿真真正的看到了通信中传输信息的一系列的问题。

比如，要使信号不失真的在信道中传输至接收端就要考虑很多的因素。

在发送端需要注意加性噪声的加入，尽量的减少噪声进入信道中，以免在接收端使信号失真度过大而不能够恢复成原来的信号；不同的调制方式有振幅键控、频移键控、相移键控。

哪种方式的误码率最低，传输效率最高，本次设计采用二进制频移键控。

而在接收端，还需考虑采用哪种解调方式能够更好的恢复出原来的信号，对于不同的解调方式有相干解调和非相干解调，本次设计采用相干解调。

滤波器的设计方法也尤为重要，窗函数法和频率采样法。

使用不同的窗函数，滤波器的滤波效果也不相同。

还有滤波器的阶数以及采样频率的选择等等。

通过这次的课程设计即数字通信计算机仿真操作，了解了整个通信过程，对二进制频移键控即2FSK的基本原理及其解调方法（相干解
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调）有了深入的理解。

在课程设计过程中，相关程序的编写是一个难题，我们通过查询参考书和上网查找资料以及老师的帮助顺利完成编程部分。

还有参数设置的不理想总是会出现波形失真的现象，达不到预期的效果，同学之间互相讨论，各抒已见，解决了之一难题。

总之，在老师和同学们的帮助下，我更好的完成此次课程设计。

同时这次课程设计也让我学会程序调试以及了解了可视化窗口的建立与应用，对编程语言工具C++有一个进一步的了解和应用。

这次的课程设计使我受益匪浅，对通信原理，数字信号处理，C++语言程序设计有了新的认识与理解。

了解了我们所学知识的实际应用，真正实现了理论与实践相结合。

同时，也激发了我学习和探索专业技能的兴趣，希望老师多提供这样的实践机会。

八、参考文献
1、丁玉美.数字信号处理—第二版，西安电子科技大学出版
社，2000.
2、樊昌信.通信原理—第5版，北京，国防工业出版社，2001.
3、陈维兴.C++面向对象程序设计教程,北京,清华大学出版
社,2000.
4、王育坚.Visual C++面向对象编程教程—第2版，北京，
清华大学出版社，2007.
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5、C++语言程序设计或C语言程序设计，VC语言绘图教程等.
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