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成都学院（成都大学）课程设计报告
直接序列扩频通信系统Simulink的仿真设计
摘要：本次设计的是直接序列扩频通信系统，主要利用了Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行仿真，并详细的分析了仿真结果。首先介绍直接序列扩频的系统原理，然后基于Simulink的发射机和接收机仿真，设计误码率分析模块部分，再对前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率进行分析，最后对设计完成的系统加入干扰源，完成对系统抗干扰性能的分析。关键词：直接序列扩频；扩频通信；Matlab/Simulink
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目录
第一章 绪论.........................................................................1 1.1 课题背景及意义..............................................................1 1.2 课程设计的总体介绍..........................................................1 1.3 课程设计的基本任务和要求....................................................1 1.4 Simulink的简介..............................................................2 第二章 直接序列扩频原理.............................................................3 2.1 扩频通信的定义及原理........................................................3 2.2 直接序列扩频定义及原理......................................................3 2.3 PN序列生成与作用............................................................4 第三章 基于Simulink的发射机仿真设计................................................6 3.1 直接序列扩频通信系统发射机的设计............................................6 3.2 基于Simulink的发射机的仿真.................................................6 3.3 基于Simulink的接收机仿真设计..............................................10 第四章 直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析........................................12 第五章 结束语......................................................................18 参考文献...........................................................................18
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第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新兴的通信方式，其较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点为人们所认识，并被广泛的应用于军事通信和民用通信的各个领域，从而推动了通信事业的迅速发展。
扩频通信，即(Spread Spectrum Communication)扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。
随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及一些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，并在近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。随着CDMA扩频通信技术在民用通信中的深入应用和不断渗透，以及在卫星通信、深空通信、武器制导、GPS全球定位系统和跳频通信等民用和国防民事通信的强烈需求下，扩谱通信的地位越来越重要。
1.2 课程设计的总体介绍
首先设计直接序列扩频通信系统的发射机和接收机。发射机的设计采用m序列来扩展二进制数据流，将其扩频为宽频信号，并采用QPSK调制方式将信号调制后发送出去。信号经过AWGN信道传输到接收端。接收机采用相干解调原理解调信号，采用的解扩码序列与发射机扩频码序列完全相同，信号经解扩调制后，带宽恢复原始宽度。在Simulink平台上分别对系统的发射机和接收机进行仿真测试，研究信号在整个扩频调制、解扩调制过程中的变化情况。最后在该系统中加入特定的干扰，进行仿真测试，研究整个系统的抗干扰性能。
1.3 课程设计的基本任务和要求
1、说明直接序列扩频原理及PN序列的生成和作用，画出直接序列扩频原理图。
2、熟悉SIMULINK中各通信模块，根据原理图完成扩频通信仿真系统模块设计，分为发射机、接收机部分。
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3、设计误码率分析模块部分，完成前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率分析。
4、对设计完成的系统加入干扰源，完成对系统抗干扰性能的分析。
5、按课程设计格式要求完成设计报告。
1.4 Simulink的简介
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。
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第二章 直接序列扩频原理
2.1 扩频通信的定义及原理
扩频通信是扩展频谱通信的简称。它是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。它的原理如图2-1所示：
图2-1 扩频通信原理框图
2.2 直接序列扩频定义及原理
直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，简称直扩方式（DS方式）。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。
图2-2 直接序列扩频通信系统的原理框图
图2-2是直接序列扩频通信系统的原理框图。欲传输的数字信号与码片速率很高的扩频码进行调制，其输出为频谱带宽被扩展的信号，这个过程称为扩频。扩展频谱信号再变换为射频信号发射
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出去。
在接收端，射频信号经过变频后输出中频信号，通常是N个发射信号和干扰及噪声的混合信号。它与发端相同的本地扩频码进行扩频解调（解扩），使宽带信号变为窄带信号。再经信息解调器恢复成原始数字信号。扩展频谱的特性取决于所采用的扩频码序列的码型和码片速率。为了获得具有近似噪声的频谱，采用伪噪声（PN）序列作为扩频系统的扩频码。
扩频和解扩的频谱变化过程如图2-2所示：
图2-3 扩频和解扩的频谱变化
采用码片速率很高的PN码序列进行扩频调制，通过扩频解扩处理能够提高抗干扰能力。扩展频谱信号在接收端做相关解扩处理，有用信号被解扩为窄带谱信号；宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；窄带干扰信号则被本地伪码扩展成为宽带谱。
2.3 PN序列生成与作用
PN序列（Pseudo-noise Sequence）伪噪声序列，这类序列具有类似随机噪声的一些统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以重复产生和处理，故称作伪随机噪声序列。PN序列有多种，其中最基本常用的一种是最长线形反馈移位寄存器序列，也称作m序列，通常由反馈移位寄存器产生，PN序列一般用于扩展信号频谱。伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，并且有预先的可确定性和可重复性。这些特性使得伪随机序列得到了广泛的应用。
m序列是有n级线性移位寄存器产生的周期为2-1的码序列，是最大长度线性回馈移位寄存器
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序列的简称。码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为2-1的m序列，又称短PN码。另一种是周期为2-1的m序列，又称长PN序列
m序列主要功能为：扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽，即扩展频谱，提高系统抗干扰能力；区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号，在移动通信CDMA系统中作为用户地址码和基站地址码；除此外还可以作为扰码，平衡通信中”0”和”1”的数目。
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5图2-4 最长线性移位寄存序列的产生
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第三章 基于Simulink的发射机仿真设计
3.1 直接序列扩频通信系统发射机的设计
直接序列扩频通信系统的发射机系统结构如图3-1所示。其中设数据序列a(t)对应的其电平取值为±1，码元速率为Ra bps，码元宽度为Ta=1/Ra s。扩频所使用的伪随机序c(t)也是电平取值为±1的双极性波形，伪随机序列的码元也称之为码片（chip），码片率设为Rc chip/s，对应的码片宽度就是Tc=1/Rc s。码片速率通常是数据速率的整数倍。对于双极性的波形而言，扩频过程等价于数据流a(t)与伪随机序列c(t)相乘的过程，扩频输出序列设为d(t）,也是取值为±1的双 极性波形，其速率等于码片速率。扩频序列经过调制后得到调制输出信号s(t)送入信道。
图3-1 直接序列扩频通信系统发射机结构图
本次设计采用QPSK（四相相移键控）将信号调制发送出去，这样能能大大提高通信系统的可靠性传输效率。由于QPSK调制器内部有两条通道，I通道和Q通道两条正交的通道，两条通道的输入信号可以是相同的，也可以不同。本次设计中两通道都将用于调制同一数据，输入数据a(t)，经过QPSK调制后，输出信号有s(t)。
3.2 基于Simulink的发射机的仿真
建立一个传输速率为Ra=100bps，扩频码片速率为R=202_ chip/s，Rc/Ra=20，采用m序列作为扩频序列，以QPSK为调制方式的仿真模型，进行发射系统的仿真，观察其扩频前后的输出波形及频谱。发射机的系统仿真模型如图3-2所示: 6
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图3-2 发射机系统仿真模型
参数设置：
Random Integer Generator：数据输入源，用于产生数据流，采样时间0.01s。
PN Sequence Generator：伪码产生器，用于产生伪随机扩频序列，其采样时间为0.0005s。Rate Transition：升速处理器，用于做升速处理，使扩频模块上的数据采样速率相同。输出速率为2000chip/s。
Unipolar to Bipolar Converter：单双极转换器，用于完成数据和扩频的单双极变换。Product：乘法器，用于完成输入信号与扩频码的模2加。其输出就是扩频输出，其码速率等于采样速率，即每个采样点代表一个码片。
Bipolar to Unipolar Converter：双单极转换器：完成扩频输出由双极性到单极性转换。QPSK——调制器：用于将扩频信号调制到中频。调制输出信号是复信号，采样率为202_次/s。
仿真结果：
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图3-3 发射机各点波形图
时域分析：第一条波形是扩频后的波形，第二条波形是原始信号波形,第三条波形是PN序列波形。从波形经分析得到：当数据流为+1时，扩频输出是对应的PN序列的原序列，当数据为-1时，扩频输出就是PN序列的反相结果，且输出信号码元速率增加，码元宽度变窄。
图3-4 原数据信号的频谱
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图3-5 扩频信号的频谱
图3-6 已调制的频谱
频域分析：图3-4为原数据信号频谱，可见数据信号的带宽约为100HZ，功率峰值约为20dB。当它和2000HZ的扩频序列相乘以后，信号的频谱会和扩频码频谱做卷积运算，输出波形如图3-5所示。9
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从图3-5中可以看出信号经过扩频后的信号频谱带宽约为2000HZ，是原来频谱宽度的20dB倍,从功率峰值方面看，图3-4中输入信号的功率峰值为20dB，经过扩频之后输出的宽频信号功率谱降到约为5dB处。所以从频域方面看，信号带宽增加、功率下降。
3.3 基于Simulink的接收机仿真设计
此次设计用AWGN（加性高斯白噪声）来传输调制后的信号到接收机，数据源采用的是发射机发送出来的QPSK已调制出来的信号，解扩码序列采用的还是PN序列。接收机的系统仿真模型如图3-7所示：
图3-7 接收机的系统仿真模型
图中的Subsystem是用发射机建立的子系统，使得接收机仿真模型简便。具体操作过程是将发射机输入与输出选中点击右键单击Creat Subsyetem.仿真结果：
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图3-8 接收机中各点波形
时域分析：第一条波形是接收机中解扩后的波形，第二条是解调后的波形。解扩输出信号等于输入数据信号，接收机能够将含有噪声的混合信号解扩出有效的数据信号。
图3-9 解调后的频谱
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图3-10 解扩后的频谱
对比图3-9和图3-10的频谱图形可以看出，该接收机将宽带的解调输出信号解扩后，输出的是窄带信号，输出的信号频谱为100HZ，功率峰值将近20dB，与发射机采用的输入信号一样。由此，此次搭建的接收机系统能够实现解扩调制的。
第四章 直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析
这章主要研究在整个扩频调制、信道传输、解扩调制过程中的变化，以及人为在扩频系统中加入特定的干扰后，来进行仿真测试，根据仿真结果来研究整个系统的抗干扰性能。为了更好的研究该系统的抗干扰性能，我们将把信噪比降低为10dB，同时外加干扰成分，这里用的是正弦波信号，来研究该系统对不同干扰和噪声所反映出来的的抗干扰能力。基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真模型如图4-1所示：
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图4-1 直接序列扩频通信系统的仿真模型
参数设置：
Sine Wave：单频信号干扰源，用于产生单频干扰信号，其采样率为20000，其码速为202_ chip/s Error Rate Calculation：误码检测模块：用于测量解扩输出信号的误码率。+(and)：加法模块：用于将干扰信号加入信道输出的混合信号中。AWGN Channel：模块中的SNR设置为10dB。
仿真结果：
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图4-2 系统输入与输出仿真波形
时域分析：对比两个波形可以看出解扩输出信号等于原始输入信号。
图4-3 系统加入干扰前后波形
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时域分析：虽然干扰后波形中有一些频率较低的部分，这部分是噪声和干扰，但是两条波形几乎还是一样，由此说明有噪声和干扰的情况下，该系统是能够解扩出输入原始数据信号的。
图4-4 原数据波形
图4-5 调制后波形
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图4-6 已解调信号加入干扰后的频谱
图4-7 加入干扰后的解扩频谱
频域分析：由图4-5和图4-6的对比可以噪声成分对波形有一定的影响。图4-4与图4-7的频 16
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谱变化说明了加入了信道噪声和人为干扰之后，该系统仍旧能够的解扩出原始信号，这充分说明直接序列扩频通信系统具有良好的隐蔽性和抗干扰性。
总的来说，解扩输出信号频谱宽度、时域的波形、功率峰值都和输入信号一样。输出信号的误码率为0。这充分说明了直接序列扩频通信系统具有良好的抗干扰性和良好的隐蔽性。
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第五章 结束语
此次课程设计，采用Matlab/Simulink来了解各通信模块。根据原理图完成扩频通信仿真系统模块设计，分为发射机、接收机部分,设计误码率分析模块部分，完成前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率分析,对设计完成的系统加入干扰源，完成对系统抗干扰性能的分析。
通过这几天的查资料和不断学习，对Simulink和直接序列扩频通信系统有了更加深刻的了解，在这个学习过程中，在仿真过程中遇到了困难，比如说在设计接收的时候刚开始解扩后的波形始终与原数据信号不一样，低电平超过-1V,还有就是在直接序列通信系统仿真模型中干扰前后波形完全一致，并没有收到干扰影响，通过不断地修改参数问题得以解决。
参考文献
[1] 刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京：电子工业出版社，202_
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[2] 钟麟，王峰.MATLAB仿真技术与应用教程[M].北京：国防工业出版社，202_ [3] 邵佳，董辰辉．MTALAB、Simulink通信系统建模与仿真实例精讲[M]．北京：电子工业
出版社，202_ [4] 唐向宏，岳恒立．MATLAB及在电子信息类课程中的应用[M]．北京：电子工业出版社，202_ [5] 邵玉斌．MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例分析[M]．北京：清华大学出版社，202_ [6] 郭梯云，邬国扬，张厥盛.移动通信.西安：西安电子科技大学出版社，1993 [7] 王世林.现代数字调制技术,北京：人民邮电出版社，1987
第二篇：4G移动通信技术要点
信息科学与技术学院
现代通信技术论文
题目名称： 4G的技术与发展
专业班级：电子信息工程202_级(2)班
学生姓名：
学生学号：
指导教师： 张瑞敏
目录
一 4G通信网络的定义....................................................................................................................3 二 理想中的4G通讯技术...............................................................................................................3 四 4G网络与传统网络的区别........................................................................................................6 五 4G网络的主要优势....................................................................................................................7
1、通信速度更快.....................................................................................................................8
2、网络频谱更宽.....................................................................................................................8
3、通信更加灵活.....................................................................................................................8
4、智能性能更高.....................................................................................................................8
5、兼容性能更平滑.................................................................................................................9
6、提供各种增殖服务.............................................................................................................9
7、实现更高质量的多媒体通信...........................................................................................10
8、频率使用效率更高...........................................................................................................10
9、通信费用更加便宜...........................................................................................................10 六 4G网络存在的缺陷..................................................................................................................11 七 4G网络未来的发展展望..........................................................................................................13 八 4G网络的研究现状..................................................................................................................14 九 4G网络的成功..........................................................................................................................15 十 心得体会...................................................................................................................................15
4G的技术与发展
一 4G通信网络的定义
4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
二 理想中的4G通讯技术
今日，3G通讯的技术标准与规范已进入商业用途。然而到目前为主，在应用上也发现3G通信的许多缺点，例如缺乏全球统一的标准。3G所採用的语音交换架构仍承袭了2G的“电路交换模式”（Circuit Switch Mode），而非採用纯IP方式，也因此容易受到多用户的干扰，导致传输速率无法大幅提高。面对这些应用上的缺点，理想中的4G通讯技术应该具备以下的特色：
（1）更大传输频宽
对大范围高速移动的使用者（最高250km/h）频宽需求为2Mbps，中速移动的使用者（60km/h）频宽需求为20Mbps，低速移动或室内静止的使用者频宽需求为100Mbps；
（2）更高储存容量
由于传输频宽增大，因此资料储存容量至少需求为3G系统的10倍以上；
（3）更高相容性
4G通信技术必须具备向下相容、开放介面、全球漫游、与网路互联、多元终端应用等，并能从3G通信技术平稳过渡至4G；
（4）不同系统的无缝连接
行动使用者在移动中，特别是高速移动，也都能顺利使用通信系统，并在不同系统间进行无缝转换（Seamless Transitions），传送高速多媒体资料等；
（5）高度智慧化网路系统
4G网路必须是高度智慧、能随状况自行调整的网路系统，它须具备良好的弹性以满足不同环境与不同用户的通信需求；
（6）整合性的便利服务
4G系统将个人通信、资讯传输、广播服务与多媒体娱乐等各项应用整合，提供更为广泛、便利、安全与个性化的服务。
综上所述，4G移动通信其技术的根本目的说穿了，主要是能够在各终端产品间发送、接收来自另一端的信号，并在多个不同的网路系统、平台与无线通讯介面之间找到最快速与最有效率的通信路径，以进行最即时的传输、接收与定位等动作。
而当在通信过程进行中，4G通讯还必须保持良好的无缝连接能力，透过不同网路确保资料传输过程不中断，并维持高品质与高频宽。4G通讯的多层式蜂巢结构，可透过不同无线介面接收网路营运商与内容供应商所提供的内容服务。接下来将介绍4G通信的几项关键技术。
三 4G的核心技术
1、接入方式和多址方案
(正交频分复用)是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高。
2、调制与编码技术
4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术等，从而在低Eb/N0条件下保证系统足够的性能。
3、高性能的接收机 4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为l.2dB；而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。
4、智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
5、MIMO技术
(多输入多输出)技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。例如：当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42bps/Hz，这是单天线系统所能达到容量的40多倍。因此，在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，也会在4G移动通信系统中继续应用。
6、软件无线电技术
软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、信源编码软件、信道纠错编码软件、调制解调算法软件等。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变QoS。
7、基于IP的核心网
移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即：可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
8、多用户检测技术
多用户检测是宽带通信系统中抗干扰的关键技术。在实际的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定的相关性，这就是多址干扰存在的根源。由个别用户产生的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，多址干扰就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理，因而抗多址干扰能力较差；多用户检测技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。随着多用户检测技术的不断发展，各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出，在4G实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。
四 4G网络与传统网络的区别 4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现在的3G能为我们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信将是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，目前的移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比目前的通信费用低。
4G通信技术将是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。在发达国家，3G服务的普及率更将超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。
为了充分利用4G通信给我们带来的先进服务，我们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们现在已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后，我们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。
五 4G网络的主要优势
如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了我们真正的沟通自由，并将彻底改变我们的生活方式甚至社会形态。目前正在构思中的4G通信具有下面的特征：
1、通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度将相当于目前手机的传输速度的1万倍左右。
2、网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的20倍。
3、通信更加灵活
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，将有更惊人的突破，我们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件你能看到的物品都有可能成为4G终端，只是目前我们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信将使我们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许你将有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
4、智能性能更高 第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度将大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机将能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以将电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把目前的售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。
5、兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
6、提供各种增殖服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术将会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点，一部分将是以CDMA的延伸技术。
7、实现更高质量的多媒体通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。
8、频率使用效率更高
相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
9、通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用将比3G通信更加便宜。六 4G网络存在的缺陷
对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，将可能遇到下面的一些困难：
1、标准难以统一
虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此一直在争论不休。
2、技术难以实现
尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，但是别指望立刻就能用上这种技术，大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司将对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。
3、容量受到限制
人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比目前手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。
4、市场难以消化
有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。
5、设施难以更新
在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据目前的事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。
6、其他相关困难
因为手机的功能越来越强大，而无线通信网络也变得越来越复杂，同样4G通信在功能日益增多的同时，它的建设和开发也将会遇到比以前系统建设更多的困难和麻烦。例如每一种新的设备和技术推出时，其后的软件设计和开发必须及时能跟上步伐，才能使新的设备和技术得到很快推广和应用，但遗憾的是4G通信目前还只处于研究和开发阶段，具体的设备和用到的技术还没有完全成型，因此对应的软件开发也将会遇到困难；另外费率和计费方式对于4G通信的移动数据市场的发展尤为重要，例如WAP手机推出后，用户花了很多的连接时间才能获得信息，而按时间及信息内容的收费方式使用户难以承受，因此必须及早慎重研究基于4G通信的收费系统，以利于市场发展。还有4G通信不仅需要区分语音流量和互联网数据，还需要具备能到数据传输速度很慢的第三代无线通信网络上平稳使用的性能，这就需要通信营运商们必须能找到一个很好的解决这些问题的方法，而要解决办法就必须首先在大量不同的设备上精确执行4G规范，要做到这一点，也需要花费好几年的时间。况且到了4G通信真正开始推行时，熟悉4G通信业务的经验和专门技术人才还不多，这样同样也会延缓4G通信在市场上迅速推广的速度，因此到时对于设计、安装、运营、维护4G通信的专门技术人员还须早日进行培训。
七 4G网络未来的发展展望
在新一代技术刚推出市场之后，更高的技术应用已经在实验室进行研发。目前日本的NTT DoCoMo公司已经表示，4G通信的试验网络已经部署在公司的横须贺研发园内，该网络集结了试验基站和移动终端，同时NTT DoCoMo公司还表示，4G通信服务将于202_年推出，网络的下载速度可以达到100Mbps，上载速度为20Mbps。美国AT&T公司推出的4G通信网络的试验，据说可以配合目前的EDGE进行无线上传，并通过OFDM技术达到快速下载的目的。
美国AT&T公司声称大约还需要五年，这项技术才能发布；再有十年左右的时间，4G才能真正投入到商用阶段。在去年二月份，欧洲的四家移动设备生产商——阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子组成了世界无线研究论坛(WWRF)，以研究3G以后的发展方向。
WWRF预计4G技术将在202_年开始投入应用。这一代通信技术可以将不同的无线局域网络和通信标准，手机信号，无线电通信和电视广播以及卫星通信结合起来，这样手机用户就可以随心所欲的漫游了。目前在欧洲地区，无线区域回路与数字音讯广播已针对其室内(Indoor)应用而进行相关的研发，测试项目包括10Mbps与MPEG影像传输应用，而第四代移动通信技术则将会是现有两项研发技术的延伸，先从室内技术开始，再逐渐扩展到室外的移动通信网路。爱立信公司的一位高级官员表示，该公司在经济不景气的情况下不会减少研发第四代无线通讯技术的预算的，该公司的负责人同时表示，该公司的研发工作具有3-10年的前瞻性，暂时的需求不振不会使该公司放慢研究的速度。
国际电信联盟无线电通信部也已经达成共识，将把移动通信系统同其他系统结合起来，在202_年之前是数据传输数率达到100Mbps。对于更高级的3G系统，ITU决定同时发展IMT-202_的两个标准——提高数据包和声音文件的传输速率——被日本NTT DoCoMo和J-Phone两家公司采用的WCDMA将能最大达到8Mbps的下在速率，而CDMA2000系统也将达到2.4Mbps的速率。同时ITU对外发表声明说目前第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订，不过原则上将会是以高频段频谱为主，另外也将会使用到微波相关的技术与频段。
八 4G网络的研究现状
中国、日本、韩国以及欧洲等国家对第四代移动通信的研究工作已经启动，欧洲的项目为“第六框架”，日韩两国都是自己独立研究，目前对4G的研究还处于初级阶段，并没有进入实质部分，还谈不上频段的划分，ITU计划在202_年征求第四代移动通信的方案，202_年制定出全世界统一的第四代移动通信标准。
在世界各国都在积极的对4G研究时，我们国家也不甘落后，我国对第四代移动通信的研究已经正式列入863项目，并启动了“FuTURE计划”。具体分3个阶段实施：
202_年12月～202_年12月，开展Beyond 3G/4G蜂窝通信空中接口技术研究，完成Beyond 3G/4G系统无线传输系统的核心硬、软件研制工作，开展相关传输实验，向ITU提交有关建议；202_年1月～202_年12月，使Beyond 3G/4G空中接口技术研究达到相对成熟的水平，进行与之相关的系统总体技术研究(包括与无线自组织网络、游牧无线接入网络的互联互通技术研究等)，完成联网试验和演示业务的开发，建成具有Beyond 3G/4G技术特征的演示系统，向ITU提交初步的新一代无线通信体制标准；202_年1月～202_年12月，设立有关重大专项，完成通用无线环境的体制标准研究及其系统实用化研究，开展较大规模的现场试验。
在近几年的研究中，我国已经取得了喜人的成果，武汉汉网高技术有限公司、华中科技大学和上海交通大学联手攻克的全IP蜂窝移动技术是国际公认的第四代移动通信技术的核心，其数据传输速率是3G移动电话的50倍，能同时传输语音、文字、视频图像等不同数据类型。这使欧美移动通信技术在中国市场独领风骚的局面将有所改变。
九 4G网络的成功
“TD-LTE试验网建设已经启动，预计在今年9月份完成网络建设和优化工作。”202_年3月25日，记者从广东移动相关人士处了解到，年内广州、深圳两地的4G试验网将达到商用水准。这意味着，在3G牌照发放两年后，4G（第四代移动通信技术）又将粉墨登场。如果说2G时代我们被牵着走，3G时代我们跟着走，这一次，中国提出的4G技术标准（TD-LTE）将与欧美标准同步，一同引领潮流。
4G通讯的核心技术尚在研发阶段，且以目前3G通讯技术应用现况为如预期热络的情况来看，要使3G通讯成为主流通讯应用技术还得等一等，专家便预测市场消化并完全吸收3G技术的时间约需十年左右，而接踵而至的还有往后的5G以上技术。尽管4G比起3G有着更强大的应用优势，但目前已可见到4G在发展与往后实际应用上所以面临的问题，但是市场不变的趋势是，新技术和新需求将不断出现，有朝一日4G必然会取代3G，成为新一代行动通讯的主流技术。
十 心得体会
经过这次论文的编写，让我了解了4G通信网络的发展与未来，上课时虽然有大致的了解，但是还是不够深入。对各种通信技术知识大致的了解，并不能透彻，这就要求我们在课余时间用各种实验科技来丰富我们的事业和眼见。无论如何，现今社会发展越来越快，日新月异，我们需要与时俱进，开阔创新，好好学习，利用现有的资源学习研究，理论联系实际才能更好地加强我们的理论学习，这样才能更好更快的发展我们的国家，只有这样，我们的生活才能更加幸福美好。
第三篇：通信原理课程设计报告
课 题 学 院 专 业 学生姓名学 号 班级 指导教师
通信原理 课程设计报告
基于MATLAB的2FSK仿真 电子信息工程学院 通信工程
二〇一五年一月
基于MATLAB的基带传输系统的研究与仿真
—— 码型变换
摘 要
HDB3码编码规则
首先将消息代码变换成AMI码；然后检查AMI码中的连0情况，当无4个或4个以上的连0串时，则保持AMI的形式不变；若出现4个或4个以上连0串时，则将1后的第4个0变为与前一非0符号（+1或-1）同极性的符号，用V表示（+1记为+V，-1记为-V）；最后检查相邻V符号间的非0符号的个数是否为偶数，若为偶数，则再将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或-B符号，且B的极性与前一非0符号的极性相反，并使后面的非0符号从V符号开始再交替变化
关键词: HDB3码 MATLAB编码原则 V码 B码
目
一、背景知识
二、MATLAB仿真软件介绍
三、仿真的系统的模型框图
四、使用MATLAB编程（m文件）完成系统的仿真
五、仿真结果
六、结果分析
七、心得、参考文献
录
正文部分
一、背景知识
在实际的传输系统中，并不是所有的代码电气波形都可以信道中传输。含有直流分量和较丰富的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输，因为它有可能造成信号的严重的畸变。
在传输码（或称线路吗）的结构将取决于实际信道特性和系统的工作条件。通常，传输码的结构应具有以下的特性：
（1）相应的基带信号无直流分理，且低频分量少（2）便于从信号中提取定时信息
（3）信号中高频分应尽量少以节省传输频带并减少码间串扰（4）不受信号源统计特性影响，即能适应于信息源变化
（5）具有内在的检错能力，传输的码型应具有一定的规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测
（6）编译码设备要尽可能简单
满足以上特性的传输码型种类繁多，这里使用HDB3。
要了解HDB3码的编码规则，首先要知道AMI码的构成规则，AMI码就是把单极性脉冲序列中相邻的“1”码(即正脉冲)变为极性交替的正、负脉冲。将“0”码保持不变，把“1”码变为+
1、-1交替的脉冲。如： NRZ码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI码：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0-1 +1 0 0 0 0-1 +1 HBD3码（3nd Order High Density Bipolar）的全称是三阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。其编码规则：
（1）检查消息码中连“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HBD3码与AMI码一样（“1”交替的变换为“+1”和“-1”，“0”保持不变）。
（2）当连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为“B00V"称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；
（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同（这破坏了极性交替的规则，所以V称破坏脉冲），并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为“+1”或“-1”；
（4）B的取值可选0、+1或-1，以使V同时满足（3）中的两个要求；（5）V码后面的传号码极性也要交替。例如：
消息码： 1 000 0 1 000 0 1 1 000 0 000 0 1 1 AMI码：-1 000 0 +1 000 0-1+1 000 0 000 0-1+1 HDB3码：-1 000-V +1 000+V-1+1-B00-V +B00+V-1+1 其中的±B脉冲和±V脉冲与±1脉冲波形相同，用V或B表示的目的是为了示意其中的该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的。
当相邻两个V码之间有奇数个“1”码时，能保证V码满足（3）的要求，B取“0”；当相邻两个V码之间有偶数个“1”码时，不能保证V码极性交替，B取“+1”或“-1”，B码的符号与前相邻“1”相反，而其后面的V码与B码极性相同。
二、MATLAB简介
美国MATHWORK公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”（缩写为MATLAB）软件包，不断更新和扩充。它是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其中包括：一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，c++，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用，非常的方便。
MATLAB的基础是矩阵计算，但是由于他的开放性，并且mathwork也吸收了像maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
当前流行的MATLAB 6.5/7.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox)。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。
开放性使MATLAB广受用户欢迎。除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件，用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。
Matlab的优势和特点：
（1）友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
（2）简单易用的程序语言
Matlab一个高级的距阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C＋＋语言基础上的，因此语法特征与C＋＋语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
（3）强大的科学计算机数据处理能力
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如距阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
（4）出色的图形处理功能
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和距阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使他不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
（5）应用广泛的模块集合工具箱
MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，他们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。
（6）实用的程序接口和发布平台
新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C＋＋语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。
MATLAB的一个重要特色就是他有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。
（7）应用软件开发（包括用户界面）
在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel和HDF5。
三、仿真的系统的模型框图
（1）实验编码原理框图如下所示 ：
（2）以下是V码以及B码产生的框图：
（3）V码产生单元的工作流程图
（4）B码产生单元的工作流程图 译码规则： 在接收端，将接收到的HDB3码序列恢复为原输入二进制数字信息序列的过程称为译码。
对HDB3码而言，译码就是找到编码时插入的特殊序列并将它恢复为0000。根据编码原则，HDB3的译码可分为三个步骤：
（1）根据“V”的极性特点，找出特殊序列。由于编码时，每个“V”的极性 都与其前一个“1”码的极性相同，所以，在接收序列中一旦出现连续两个同极性码时，两个同极性码的后一个即为“V”，此“V”与其前的三位码就是一个特殊序列；
（2）将所有的特殊序列都恢复为“0000”；
（3）将正、负脉冲都恢复为“1”码，零电平恢复为“0”码。下图是译码的框图：
四、使用MATLAB编程（m文件）完成系统的仿真
程序源代码
global dt df t f N close all
N=2^13;
%采样点数
L=8;
%每码元的采样点数
M=N/L;
%码元数
Rb=2;Ts=0.5;
%码元宽度是0.5us dt=Ts/L;
df=1/(N*dt);
%MHz RT=0.5;
%占空比 T=N*dt;
%截短
Bs=N*df/2;
%系统带宽
t=[-T/2+dt/2:dt:T/2];
%时域横坐标
f=[-Bs+df/2:df:Bs];
%频域横坐标 figure(1)
set(1,'Position',[10,50,300,200])
%设定窗口位置及大小
figure(2)
set(2,'Position',[350,50,300,200])
%设定窗口位置及大小
EPAMI=zeros(size(f));EPHDB=zeros(size(f));for ii=1:8 ami=zeros(1,M);hdb=zeros(1,M);a=round(rand(1,M));
b=3;
%表示0000之间循环个数
c=-1;
%记载相邻V之间的1元素个数
sign1=-1;
%标志前一个信号
sign2=-1;
%标志前一个信号
for ii=1:M
if a(ii)==1
sign1=0-sign1;ami(ii)=sign1;
end End for ii=1:M
if b==3
%表示非0000
if a(ii)==1
sign2=0-sign2;hdb(ii)=sign2;
if c>=0
%表示不是第一个0000
c=c+1;
%用来计算相邻v之间的非0元素个数
end
elseif ii<=M-3 & a(ii)+a(ii+1)+a(ii+2)+a(ii+3)==0
if mod(c,2)==1
%000V hdb(ii+3)=sign2;
else
%B00V
sign2=0-sign2;hdb(ii)=sign2;
hdb(ii+3)=sign2;
end
c=0;
b=0;
end
elseif b<3
%对0000的循环
b=b+1;
End end
for i=[1:L] ami1(i+[0:M-1]*L)=ami;hdb1(i+[0:M-1]*L)=hdb;end
AMI=T2F*(ami1);
PAMI=AMI.*conj(AMI)/T;HDB=T2F*(hdb1);
PHDB=HDB.*conj(HDB)/T;EPAMI=(EPAMI*(ii-1)+PAMI)/ii;EPHDB=(EPHDB*(ii-1)+PHDB)/ii;figure(1)
aa=30+10*log10(EPAMI+eps);
%加eps以避免除以零
bb=30+10*log10(EPHDB+eps);plot(f,aa,'g');grid
axis([-8,+8,-80,80])xlabel('f(MHz)')
ylabel('AMIPs(f)
(dBm/MHz)')figure(2)plot(f,bb,'b');grid
axis([-8,+8,-80,80])xlabel('f(MHz)')
ylabel('HDBPs(f)
(dBm/MHz)')figure(3)subplot(3,1,1)tt=[1:40];
stem(tt,a(1:40),'g')title('原始RNZ信号')s ubplot(3,1,2)
stem(tt,ami(1:40),'g')title('AMI信号')subplot(3,1,3)
stem(tt,hdb(1:40),'g')title('HDB码')end
%将下面的代码保存在t2f.m文件中
function X=t2f(x)global dt df N t f T
%X=t2f(x)
%x为时域的取样值矢量 %X为x的傅氏变换
%X与x长度相同,并为2的整幂。
%本函数需要一个全局变量dt(时域取样间隔)H=fft(x);
X=[H(N/2+1:N),H(1:N/2)]*dt;end
五、仿真结果
六、结果分析和心得
HDB3（High DensityBinary－3）码的全称是3阶高密度双极性码。它是AMI码的一种改进型，主要是为了克服AMI码中连“0”时所带来的提取定时信息的困难。HDB3编码规则是：先把消息代码中的“1”交替变成“＋1”和“－1”，“0”仍然保持“0”不变的AMI码，然后去检查AMI码的连“0”的情况 ,当没有4个和4个以上连“0”串时 ,这样的AMI码就是HDB3码 ；当出现4个和4个以上连“0”串时,则将每4个连“0”的小段的第4个“0”变换成与其前一个非零符号相同极型的符号，并用“＋V”和“－V”表示．若此“V”使后面的序列破坏了“极性交替反转” 的原则，则将出现直流分量。故需要保证相邻“V”的符号也是极性相反，所以，当不满足V也极性相反时，将这个连“0” 码无串的等一个“0” 变成“－B”和“＋B”。“B”的符号与前一个非“0”码的符号相反，并且让后面的非“0” 码元符号从“V” 码开始再交替变化。
HDB3码译码比较容易，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，于是也断定V符号及其前面3 个符号必是连0 符号，从而恢复4个连0码，再将所有的-1变成+1后便得到原消息代码。
下面用例题来进一步说明编码与译码的原理： 例：求序列***000对应的HDB3码。编码译码步骤如下： 找出四连0序列;用特殊序列代替连0序列，第一个特殊序列可任意选择如选择100V。
将“1”和“V”标上极性“＋1”或“－1”。输入数据中的“1”和特殊序列中的“1”作为一个整体极性交替，第一个“1”的极性可任意选择如选择“－1”。第一个特殊序列中的“V“与其前第一个“1”的极性相同，后面的“V”依次极性交替。
根据上面步骤列出系列各式以及画图，实现HDB3码的编码。
通过译码原理可知：V码与B码的极性相同，我们可以对这个输出码从后开始译码，自然而然的可以得到原输入的序列，此时，编码与译码就完成了。
另外说明：1.由于第一个特殊序和第一个“1”的极性均可任意选择，所以同一数字信息序列的HDB3可有四种不同的形式。2.当编码的序列足够长时，我们的编码与译码过程中更容易得到规律。
以上的程序便是综合了HDB3的编码译码以及对于其仿真的全部过程，此是经过了本组成员的反复修改最终制作而成，对于HDB3的编译码有了更加深入的了解。
七、参考文献
1．郭文彬，桑林编著，通信原理-基于Matlab的计算机仿真，北京邮电大学出版社，202_ 2．曹志刚，钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，202_年
3．郭仕剑等，《MATLAB 7.x数字信号处理》，人民邮电出版社，202_年
4．樊昌信，曹丽娜编著，通信原理学习指导，西安电子科技大学，202_
第四篇：通信原理课程设计报告
通信系统课程设计报告
单边带电台仿真
院（系）： 专业年级（班）： 学 生： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间：
摘 要
这篇文章介绍了使用MATLAB软件编制程序，以实现单边带信号的调制和解调。首先，利用相移法从语音信号的双边带信号得到单边带信号，再编写MATLAB程序，使单边带信号得到调制和调解。分析调制前后的时域和频域波形图，以更加深入理解单边带信号的调制和解调的原理。
关键词：单边带；调制和解调；MATLAB
Single sideband radio simulation
Abstract：
This article introduces the way to modulate and demodulate the single side band with the soft program from MATLAB.First, get the single side band signal from the speech signal`s couple sides band , then wright the MATLAB program to modulate and demodulate the signal.Analyze the pictures ,and understand the theory furtherly.Keywords：single side band , modulation and demodulation , MATLAB
目录
一．设计任务与要求............................................................................................................二．开发环境........................................................................................................................三．电台设计原理及方案................................................3.1发送模块的设计方案.......................................................3.2信道模块的设计方案.......................................................3.3接收模块的设计方案.......................................................四．电台详细设计......................................................4.1对音频输入与调制的仿真...................................................4.2对指定信噪比信道的仿真...................................................4.3话音信号的解调...........................................................4.3.1 载频9.8KHz解调...................................................4.3.2 载频9.9KHz解调...................................................4.3.3 载频10KHz解调....................................................4.4 原信号和解调后的信号对比................................................4.4.1 原信号和解调后信号波形对比........................................4.4.2 原信号和解调后信号频率对比........................................五．设计总结..........................................................参考文献：............................................................附录：...............................................................一．设计任务与要求
一．设计任务与要求
这个仿真以真实的音频信号作为输入，设计一个单边带发信机。将基带信号调制为SSB信号后送入带通型高斯噪声信道，加入给定功率的噪声之后，再送入单边带接收机。单边带接收机将型号解调下来，通过计算机声卡将解调信号播放出来试听效果，从而对信道信噪比与解调音质之间的关系进行主观测试。现设计一个单边带发信机、带通信道和相应的接收机，参数定位如下值。
1.输入信号为一个话音信号，采样率为 8000Hz。话音输入后首先进行预滤波，滤波器是一个频率范围在[300, 3400]Hz的带通滤波器，其目的是将话音频频谱限制在3400Hz以下。单边带调制的载波频率设计为 10kHz，调制输出上边带。要求观测单边带调制前后的信号功率谱。
2.信道是一个带限高斯噪声信道，其通带频率范围是[10000, 13500]Hz。能够根据信噪比 SNR 的要求加入高斯噪声。
3.接收机采用相干解调方式。为了模拟载波频率误差对解调话音音质的影响，相干解调，设本地载波频率分别为为 9.8kHz，9.9kHz,10kHz。解调滤波器设计为 300～3400Hz的带通滤波器。
二．开发环境
操作系统：Microsoft Windows 7 Ultimate（64位）交互工具：键盘/鼠标 开发工具：MATLAB2010a
三．电台设计原理及方案
3.1发送模块的设计方案
有限语音信号可以采用直接用程序读取，当读取一次之后，可以把音频文件保存起来，当用到没有麦克风的电脑时可以备用，发送的语音信号首先进行希尔比特变化，然后用函数可以进行单边带调制，保存单边带语音信号。3.2信道模块的设计方案
单边带电台仿真
读取发送模块保存的语音信号，然后加入高斯白噪声，然后改变信噪比，通常情况下加入的信噪比为20，然后滤波，模拟现实当中的信道传输，并保存得到的语音信号。
3.3接收模块的设计方案
首先读取信道传输过来的语音信号，加入不同频率的载波，然后解调，并观察分析不同载波解调出来的语音信号和原语音信号的区别，分析失真度。
四．电台详细设计
4.1对音频输入与调制的仿真
根据设置的参数，系统中信号最高频率约为 14kHz。为了较好地显示调制波形，系统仿真采样率设为 50kHz，满足取样定理。由于话音信号的采样率为 8000Hz，与系统仿真采样率不等，因此，在进行信号处理之前，必须将话音的采样率提高到 50kHz，用插值函数来做这一任务。
先编写程序将基带音频信号读入，进行[300，3400]Hz的带通滤波，并将信号采样率提高到 50kHz，进行单边带调制之后，将调制输出结果保存为 wav 文件，文件名为 SSB_OUT.wav。
图1 基带信号和SSB的波形、功率谱
分析调制前后的波形频率，可以得到SSB调制只是把原来波形搬移到10KHz位置，并
四．电台详细设计错误！未指定书签。
没有改变原来波形的形状和频率范围，说明调制的效果很好。4.2对指定信噪比信道的仿真
信道是一个带限高斯噪声信道，其带通频率范围是[10000,13500]Hz.，目前输入的信噪比SNR为20。仿真指定信噪比信道计算信噪比为20dB时的信道输出，将结果保存为 Chanel_out.wav 文件。方便以后的实用。
运行结束：计算出的信噪比结果SNR_dB=19.9126
4.3话音信号的解调
4.3.1 载频9.8KHz解调
接收机采用想干解调方式。为了模拟载波频率误差对解调话音音质的影响，社本地载波的频率为9.8KHz，与发信机载波频率相差200Hz。解调滤波器设计为300Hz到3400Hz。
图2 9.8KHz解调后波形和功率谱
解调输出信号被保存为音频文件 SSBDemo_OUT9.8KHz.wav，并由 sound 函数播放。聆听播放解调输出信号的声音可知，在20dB信道信噪比条件下，即使解调本地载波频
四．电台详细设计错误！未指定书签。
图4 9.9KHz解调后波形和功率谱
解调输出信号被保存为音频文件 SSBDemo_OUT9.9KHz.wav，并由 sound 函数播放。聆听播放解调输出信号的声音可知，在20dB信道信噪比条件下，即使解调本地载波频率误差达到 100Hz，声音仍然是清晰可懂的。
四．电台详细设计错误！未指定书签。
图7 10KHz解调后波形和功率谱
解调输出信号被保存为音频文件 SSBDemo_OUT10KHz.wav，并由 sound 函数播放。聆听播放解调输出信号的声音可知，在解调波和载波频率相同，10dB信道信噪比条件下，声音是很清晰的，并且和信噪比为20dB基本没有差别，耳朵几乎分辨不出。4.4 原信号和解调后的信号对比 4.4.1 原信号和解调后信号波形对比
单边带电台仿真
图8 原信号波形与解调后信号波形对比
从波形上来看，三个频率解调出来的音频信号波形整体差别不大，要是要仔细看，在低频部分最后一个频率解调出来的波形效果最好。4.4.2 原信号和解调后信号频率对比
图9 原信号波形与解调后信号频谱对比
从频率上来看，三个频率解调出来的音频信号波形整体差别不大，在细微处还是有差别的，尤其是在高频和低频处，有部分的失真，但是对音频的整体效果影响不大，最后一个借条出来的频谱和原信号的频谱最接近，因此也是最好的解调频率。
五．设计总结
通过这门实验使我学习掌握了许多知识。首先是对matlab有了一个全新的认识，其次是对matlab的更多操作和命令的使用有了更高的掌握，最重要的事对matlab的处理能力有了一个更高的飞跃尤其是对相关函数的使用及相关问题的处理。
就对matlab相关的命令操作而言，通过这次实验的亲身操作和实践，学习掌握了
参考文献：错误！未指定书签。
许多原本不知道的或者不太熟悉的命令。比如说相关m文件的建立，画图用到的标注，配色，坐标控制，同一张图里画几幅不同的图像，相关参数的设置以及相关函数的调用格式等等。就拿建立一个数学方程而言，通过设置不同的参数达到所需要的要求和结果，而且还可以在不同的窗口建立不同的函数而达到相同的效果。而自己对于矩阵及闭环传递函数的建立原本所掌握的知识几乎为零，而通过这次实验使我彻底的掌握了相关的命令操作和处理的方法，在这里我们不仅可以通过建立函数和参数来达到目标效果，而且还可以通过可视化的编程达到更快更方便，更简洁的效果。就拿可视化编程而言原本根本就只是听说而已罢了，从来就没有亲身去尝试过，然而现在自己却可以和容易的通过搭建不同功能木块来实现相关的函数及功能。这些在原本根本就不敢相信，然而通过学习和实验亲身操作这些原本看似不可能的操作在此就变的轻而易举的事了。
通过对同一个模块分析其对应的不同的参数分析图的建立去分析和解释其对应的相关功能和技术指标和性能分析是非常重要的，我们不可能只需要建立相关的模块和功能就说自己掌握了所有的相关知识和技术，真正的技术和知识是怎么去分析和解释相关的技术指标和功能参数才是重中之重。就此而言，我坦诚的说自己所掌握的还是十分的有限的，但是老师给我们介绍的相关方法和技巧还是十分有效果的，如果自己真的想在这方面有什么建树对自己以后的要求还是需要更改的要求的，万不可以就此止步不前，自命不凡，我们还需掌握和了解还有许多许多，我们真正所掌握的只是皮毛，要想取得更大的成绩就得不断的去努力学习和汲取相关的知识和技巧。万不可自以为傲，裹足不前，matlab真的是个非常强大和有用的工具我们真正的能把它学懂学透的话还是需要下非常大的功夫和努力的。
参考文献：
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[5]梅志红,邓文华.基于Matlab与VB集成技术的通信系统仿真软件的开发[J].计算机仿真,202_,21(6):195-199.DOI:10.3969/j.issn.1006-9348.202_.06.056.[6]范伟,翟传润,战兴群等.基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究[J].微计算机信息,202_,22(19):242-244.DOI:10.3969/j.issn.1008-0570.202_.19.086.[7]周晓兰,张杰.MATLAB在通信系统仿真中的应用[J].计算机技术与发展,202_,16(9):166-168.DOI:10.3969/j.issn.1673-629X.202_.09.057.[8]解伟俊,胡修林,张蕴玉等.基于MATLAB的仿真通信语音库实现[J].华中理工大学学报,202_,28(2):77-79.DOI:10.3321/j.issn:1671-4512.202_.02.027.附录：
%FileName:ForSSB.m clc;clear all;%功能，采样点数40000，采样率为8000
%jilu = wavrecord(5*8000, 8000, 'double');%wavwrite(jilu, 'GDGvoice8000.wav');[wav, fs] = wavread('GDGvoice8000.wav');%计算声音时间长度
t_end = 1/fs * length(wav);%仿真系统采样时间点 Fs = 50000;t = 1/Fs:1/Fs:t_end;%设计300~3400hz的带通滤波器
[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(fs/2));%对音频信号进行滤波
wav = filter(fenzi, fenmu, wav);%输出滤波后的声音
wavwrite(wav, 'LVBO_OUT.wav');%利用插值函数将音频的采样率提升为50khz
wav = interp1([1/fs:1/fs:t_end], wav, t, 'spline');%音频信号的希尔伯特变换
wav_hilbert = imag(hilbert(wav));%载波频率 fc = 10000;%单边带调制
附录：错误！未指定书签。
SSB_OUT = wav.*cos(2*pi*fc*t)10000;% 噪声功率谱密度值 W/Hz NO = Power_of_noise/bandwidth;Gause_noise = sqrt(NO*Fs/2).* randn(size(in));% 噪声通道 10～13.5kHz
[num, den] = butter(4, [10000 13500]/(Fs/2));signal_of_filter_out = filter(num, den, in);noise_of_filter_out = filter(num, den, Gause_noise);
单边带电台仿真
SNR_dB = 10*log10(var(signal_of_filter_out)/var(noise_of_filter_out));% 测量得出信噪比 % 信道输出
out = signal_of_filter_out + noise_of_filter_out;SNR_dB
% FileName:Forjietiao 9.8K.m % clear;Fs=50000;% 读入信道输出信号数据
[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地载波频率
fc_local1 = 10000-200;% fc_local = 10000-100;% fc_local = 10000;% 本地载波
local_carrier1 = cos(2*pi*fc_local1.*t);% 相干解调
xianggan_out1 = recvsignal.*local_carrier1;% 设计 300～3400Hz 的带通滤波器
[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out1 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out1);%sound(demod_out1/max(demod_out1), Fs);
wavwrite(demod_out1, Fs, 'SSBDemod_OUT_9.8k.wav');figure(2);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out1(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out1, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');
%FileName:Forjietiao 9.9K.m %clear;Fs=50000;% 读入信道输出信号数据
[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地载波频率
%fc_local = 10000-200;fc_local2 = 10000-100;
附录：错误！未指定书签。
%fc_local = 10000;% 本地载波
local_carrier2 = cos(2*pi*fc_local2.*t);% 相干解调
xianggan_out2 = recvsignal.*local_carrier2;% 设计 300～3400Hz 的带通滤波器
[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out2 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out2);%sound(demod_out2/max(demod_out2), Fs);
wavwrite(demod_out2, Fs, 'SSBDemod_OUT_9.9k.wav');figure(3);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out2(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out2, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');
%FileName:Forjietiao 10K.m %clear;Fs=50000;% 读入信道输出信号数据
[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地载波频率
%fc_local = 10000-200;%fc_local = 10000-100;fc_local3 = 10000;% 本地载波
local_carrier3 = cos(2*pi*fc_local3.*t);% 相干解调
xianggan_out3 = recvsignal.*local_carrier3;% 设计 300～3400Hz 的带通滤波器
[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out3 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out3);%sound(demod_out/max(demod_out), Fs);
wavwrite(demod_out3, Fs, 'SSBDemod_OUT_10k.wav');figure(4);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out3(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out3, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');
单边带电台仿真
%插值函数interp1的用法 hours=1:12;temps=[5 8 9 15 25 29 31 30 22 25 27 24];h=1:0.1:12;t=interp1(hours,temps,h,'spline');%(直接输出将是很多的，spline三次样条插值)plot(hours,temps,'+',h,t,hours,temps,'r');%作图 xlabel('hour'),ylabel('degrees celsius');
%filename:Forduibi.m
%将原来信号的频谱和三次解调出来的频谱结果作对比，并分析结果 figure(5);subplot(2, 2, 1);psd(wav, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('基带信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');subplot(2, 2, 2);psd(5*demod_out1, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('9.8KHz解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');subplot(2, 2, 3);psd(5*demod_out2, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('9.9KHz解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');subplot(2, 2, 4);psd(5*demod_out3, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('10KHz解调信号功率谱');xlabel('频率/Hz');ylabel('功率谱/(dB)');%将原来信号的波形和三次解调出来的信号波形结果作对比，并分析结果 figure(6);subplot(2, 2, 1);plot(wav(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('基带信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(2, 2, 2);plot(5*demod_out1(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('9.8KHz解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(2, 2, 3);plot(5*demod_out2(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('9.9KHz解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');subplot(2, 2, 4);plot(5*demod_out3(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('10KHz解调信号波形');xlabel('时间（样值数）');
第五篇：通信原理课程设计报告
通信原理课程设计报告
电信0802 3080503031 王婉婉
题一：QPSK误码率性能研究以及QPSK和DQPSK调制信号性能的比较
（一）：QPSK误码率性能
1：目的：本题是设计一个QPSK仿真模型，以衡量QPSK在高斯白噪声信道中的性能。
2：原理图解析 图中Bernoulli binary generator产生一个二进制向量，向量的长度等于2，分别代表QPSK Modulator baseband的两个输入信号。QPSK调制器产生的调制信号首先经过一个AWGN Channel然后进入QPSK Dodulator baseband进行解调；由于贝努力二进制序列产生器的输出信号是长度为2的二进制向量，而QPSK基带解调器模块的输出信号则是一个二进制序列，因此在对它们进行比较之前首先通过两个数值转换模块（Bit to integer Converter和Bit to integer Converter1），把它们转化成四进制数；最后两个数值转换的输出信号进入一个误码率统计模块（Error Rate Calculation），以统计QPSK解调信号的误码率。QPSK调制解调原理图如下图所示：
3：为了得到QPSK调制信号误码率与信号的信噪比之间的关系，所需m文件代码如下：
xSampleTime=1/100000;xSimulationTime=10;xInitialSeed=[61 71];xPhaseOffset=pi/4;x=0:10;y=x;hold off;for index=1:4 xSamplesPerSymbol=index;switch index case 1 xReceiveDelay=0;color='r';case 2 xReceiveDelay=1;color='g';case 3 xReceiveDelay=1;color='b';case 4 xReceiveDelay=1;color='m';end for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('QPSK');y(i)=xErrorRate(1);end semilogy(x,y,color);hold on;end
4：将仿真截止时间设为0.1秒，可得如下图示仿真结果：
图中：4条曲线分别表示当QPSK调制器和解调器的Samples per symbol参数等于1,2,3,4时QPSK信号的误码率性能从图中可以看出Samples per symbol参数的设置在很大程度上影响着QPSK信号的解调性能。
（二）DQPSK和QPSK调制信号性能的比较
1：在DQPSK调制的仿真模型中，Bernoulli binary generator产生一个二进制向量，向量的长度等于2，分别代表DQPSK两个支路的输入信号。我们采用DQPSK Modulator baseband对这个信号进行调制产生DQPSK基带调制信号；
基带调制信号首先经过一个AWGN Channel然后进入DPSK Dodulator baseband进行解调；由于贝努力二进制序列产生器的输出信号在通过Bit to integer Converter转换成整数后，与DPSK解调信号一起进入一个误码率统计模块（Error Rate Calculation），以统计DPSK的误码率。DQPSK 调制解调原理图如下图所示：
2：将DQPSK和QPSK的误码率性能曲线绘出的m文件如下所示：
xSampleTime=1/100000;xSimulationTime=10;xInitialSeed=[61 71];xPhaseOffset=pi/4;xSamplesPerSymbol=1;xReceiveDelay=0;x=0:10;y1=x;y2=x;for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('DQPSK');y1(i)=xErrorRate(1);sim('QPSK');y2(i)=xErrorRate(1);end semilogy(x,y1,'r');gtext('DQPSK');hold on;semilogy(x,y2,'g');gtext('QPSK');
3：将仿真截止时间设为2秒，可得如下图示仿真结果：
图中紫红色曲线表示DQPSK调制信号的误码率，而绿色曲线表示QPSK调制信号的误码率，从图中可见在相同条件下（相同的数据源、相同的信噪比以及相同的调制信号抽样数），QPSK调制信号的性能优于DQPSK。
题二：SSB信号的调制与解调
1：其调制解调原理图如下图所示：
单边带调制系统中，发送端只传输频带幅度调制信号的上边带或下边带，它使用的带宽只是双边带调制信号的一半，因此具有更高的频带利用率，下图中，将输入信号进行SSB调制，然后将其解调回复原波形。图中示波器用以观察信号调制解调各个阶段的波形。
2：仿真结果如下所示：
示波器显示结果
注：第一个和第六个是输入信号波形，第二个是下边带调制信号，第三个是已调制是的信号波形，第四个是已解调的信号波形，第五个是下边带信号波形。
三：参考资料
【1】MATLAB通信仿真及应用实例详解 邓华等编著 人民邮电出版社
【2】MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用 徐明远 邵玉斌编著 西安电子科技大学出版社
