基于MATLAB数字调制演示系统

基于MATLAB数字调制演示系统默认分类2008-06-0219:01:39阅读114评论0字号：大中小订阅毕业设计开题报告题目基于MATLAB的数字调制演示系统学生姓名彭红亮学号20041699班级电0403专业电子科学与技术一、文献综述通信原理是通信工程专业、电子信息专业的一门重要的专业基础课程，它以各种通信系统的基本理论为研究对象，内容涉及典型的现代通信系统各个组成部分的工作原理、分析和设计方法。掌握这门课程对于学生学习、研究有关具体通信系统的后续专业课程，以及将来从事相关的科研、生产和管理工作部是十分重要的．通信原理与实际应用联系密切，又具有很强的理论性和抽象性，并且需要应用概率论、随机过程、信号与系统、模拟与数字电路等多门课程知识为基础，给学生的学习造成了一定的困难。形成学习困难的原因是多方面的，但其中最主要的是学生缺乏一个直观认识通信系统的感性基础．利用MATLAB图形设计，设计出数字调制演示系统作为辅助教学课件，使它能够很好地解决该问题。二、主要工作和所采用的方法、手段依据数字通信系统模型，用matlab图形化设计方法，设计出数字通信系统演示界面.演示系统主要包括二进制振幅键控数字通信系统、二进制移频键控数字通信系统和二进制移相键控数字通信系统。在Simulink模块库中选取合适的数字通信仿真模块，组成二进制振幅键控系统、二进制移频键控系统和二进制移相键控系统。三、预期达到的结果设计出的数字调制演示系统能分析出不同的调制方式(ASK、FSK、PSK)对解调端的误码率的影响，能比较出不同的传输速率对解调端的误码率的影响。看到通信系统各个部分的时域波形。提供良好的人机交互模式。四、进度计划1.第1周至第5周：收集资料，熟悉编程环境，完成开题报告；2.第6周至第9周：确定系统总体设计方案；3.第10周至第12周：调试程序，完成软件设计；4.第13周至第15周：整理论文，准备答辩。指导教师签字时间2008年3月6日摘要在数字通信的教学和设计中，传统的方法主要是手工分析与电路板试验。通信系统中所有变量相互之间是非线性的关系，大部分是较为繁琐的数字理论，容易使学生感到乏味和难以接受。所以采用MATLAB语言及SIMULINK仿真环境作为工具，制作出了一个数字调制演示系统GUI设计方案。开发的演示系统设计简单、结构一致，具有可视化、开放性、可扩展性、易于学习和维护等优点。演示系统主要演示二进制振幅键控、移频键控和移相键控数字通信系统.在Simulink模块库中选取合适的数字通信仿真模块组成上述系统。在GUI图形用户界面，按下一个按纽可以打开系统的Simulink模型图，编辑对话框可以修改系统的相应参数，按下另一个按纽可以对该数字通信系统进行仿真．仿真中可直观地观察到信号在通信系统各部分中的时域波形，和系统的误码率。从而可以看出参数对系统误码率的影响，以及比较各个系统的优劣。关键词：数字通信系统图形用户界面振幅键控移频键控移相键控AbstractInteachinganddesigningdigitalcommunications,thetraditionalmainmethodsweremanualanalysisandcircuitboardtesting.Allthevariablesincommunicationsystemarenonlinear.Studentscaneasilygetpuzzle.Therefore,inteaching,ademonstrationofthedigitalmodulationsystembasedonMATLABisdesigned.Thedemonstrationsystemdesignisvisual,open,scalableandeasytolearnandmaintain.Thedemonstrationsystemsmainlydemonstrationbinaryamplitudekeyingdigitalcommunicationssystems,frequencyshiftkeyingbinarydigitalcommunicationsystemsandbinaryphaseshiftkeyingdigitalcommunicationssystems.IntheSimulinkblock,selecttheappropriatedigitalcommunicationssimulationmoduletoformthethreedigitalcommunicationsystems.IngraphicaluserinterfaceGUI,pressabuttontoopenSimulinkmodelofthesystem,edittingdialogcanmodifytheparametersofthesystem,pressanotherbuttontosimulatethedigitalcommunicationsystem.Insimulationthesignal’stime-domainwaveformsinvariouspartsofthecommunicationsystemscanbevisuallyobserved.sodoesthebiterrorrate.thenwecanseehowparametersofthesystemaffectbiterrorrate.KeyWords:DigitalCommunicationSystemGUIASKFSKPSK目录第1章绪论.11.1课题研究的意义.11.2国内外研究现状.11.3研究内容及创新点.21.3.1主要研究内容.21.3.2创新点.2第2章二进制数字调制技术.32.1数字通信系统的组成.32.2二进制数字幅度调制.42.2.1一般原理与实现方法.42.2.22ASK信号的功率谱及带宽.52.2.32ASK系统的抗噪声性能.72.3二进制数字频率调制.112.3.1调制原理与实现方法.112.3.22FSK信号的解调.122.3.32FSK信号的功率谱及带宽.142.3.42FSK系统的抗噪声性能.162.4二进制数字相位调制.172.4.1二进制相移键控.172.4.2PSK信号的频谱和带宽.192.4.32PSK系统的抗噪声性能.21第3章Matlab简介.223.1MATLAB语言简介.223.2SIMULINK简介.233.3MATLAB图形用户界面.23第4章演示系统的设计.244.1演示系统的设计流程.244.2图形用户界面GUI254.2.1GUI中各部分功能及意义.254.2.2数字通信系统原理图.26第五章仿真结果及分析.325.1BASK数字通信系统.325.1.1数据率对系统误码率的影响.325.1.2噪声对系统误码率的影响.335.2BFSK通信系统.335.2.1数据率对系统误码率的影响.335.2.2噪声对系统误码率的影响.345.3BPSK通信系统.355.3.1数据率对系统误码率的影响.355.3.2噪声对系统误码率的影响.365.4BASK、BFSK和BPSK系统性能比较.36第6章结论与展望.386.1结论.386.2展望.38参考文献.39致谢.40附录.41附录A英文资料.41附录B英文翻译.48附录C源程序代码.53第1章绪论1.1课题研究的意义通信技术是现在人们经常提到的“高新技术”的一个重要的组成部分，日新月异的现代通信技术不仅推动了社会信息化，提高了劳动生产率，改善了人们的生活质量，也使得人们的工作、学习和生活方式发生了越来越多的改善．越来越多的高等院校建立了通信工程或与之相关的专业，相应地，通信原理的教学发展到了一个新的阶段，面临着许多新问题需要研究和探索新的通信系统的出现在很大程度上是以通信理论的发展为基础的．通信原理是通信工程专业、电子信息专业的一门重要的专业基础课程，它以各种通信系统的基本理论为研究对象，内容涉及典型的现代通信系统各个组成部分的工作原理、分析和设计方法．掌握这门课程对于学生学习、研究有关具体通信系统的后续专业课程，以及将来从事相关的科研、生产和管理工作部是十分重要的．通信原理与实际应用联系密切，又具有很强的理论性和抽象性，并且需要应用概率论、随机过程、信号与系统、模拟与数字电路等多门课程知识为基础，给学生的学习造成了一定的困难．形成学习困难的原因是多方面的，但其中最主要的是学生缺乏一个直观认识通信系统的感性基础．利用MATLAB图形设计，设计出数字调制演示系统，使它能够很好地解决该问题[1]．1.2国内外研究现状数字通信系统电子教案并不少见。其中用PDF格式的，就是直接把书本上的东西直接拷贝惟电子版的书，并没有让学生跟容易理解，几乎不值一提。用POWERPOINT软件做的，里面夹有动画，比前者好点，不容易做好，做好了也不方便修改。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对系统如改变某个参数的设置、都可能影响到整个系统的性能。以上的教案都不能动态的改变系统参数，不要掌握系统各个部分之间的关系。使MATLABM语言编写的，能动态改变某些参数，但编写函数绝非容易，再者，界面也不够友好。用MATLAB/SIMULINK模块搭建的，可以减少函数的编写，但还是欠友好。使用Matlab/simulink和图形用户界面GUI了，Matlab可以方便地进行通信系统的分析和仿真，直观清楚，对于比较难理解的概念和原理有非常大的指导作用。配合GUI可以改善现行的数字仿真方案的局限性，令Matlab的功能大大扩展。1.3研究内容及创新点1.3.1主要研究内容搭建2ASK、2FSK和2PSK数字通信系统的Simulink模型和图形用户界面GUI。利用GUI输入参数，设置按钮，可以打开通信系统原理模型图，仿真后可以看到信号在通信系统中各部分的时域波形数据率和噪声对系统误码率的影响，通过比较误码率，可以粗略的比较上述三个数字通信系统的抗噪声性能。1.3.2创新点在数字通信的教学和设计中，传统的方法主要是手工分析与电路板试验，通信系统中所有变量相互之间是非线性的关系，大部分是较为繁琐的数字理论和推导，容易使学生感到乏味和难以接受。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对系统做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。使用Matlab设计出了适合教学使用的更直观方便的仿真系统。在通信原理课程教学中，其友好的人机界面能够直观地显示出信号在通信系统中各部分的时域波形，有利于理解和掌握完整的通信系统的概念，对教学产生有益的帮助．Matlab可以方便地进行通信系统的分析和仿真，直观清楚，对于比较难理解的概念和原理有非常大的指导作用。配合GUI可以改善现行的数字仿真方案的局限性。第2章二进制数字调制技术2.1数字通信系统的组成数字通信系统的组成框图如图2-1所示：信源信源编码器信道信宿噪声源信道编码器数字调制器数字解调器信道译码器信源译码器图2-1数字通信系统组成框图信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或基带信号。信源编码与译码信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩。码元速率将直接影响传输所占的带宽，而传输带宽又直接反映了通信的有效性。作用之二是，当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。信道编码与译码数字信号在信道中传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，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“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定的规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。加密与解密在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来的信息，叫解密。数字调制