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基于MATLAB通信原理课程设计
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更新于2023-03-03
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目 录 1课题名称 1 2课程设计的方案和基本原理 1 2.1信息论基本计算 1 2.2数字信号基带传输系统 1 3课程设计步骤 3 3.1信息论基本计算的设计步骤 3 3.2数字信号基带传输系统的设计步骤 3 4课程设计结果和结果分析论证 4 4.1信息论的基本运算结果 4 4.2数字信号基带传输系统的设计结果 6 5、心得体会 11 6附件 12 6.1信息论基本计算 12 6.2数字信号基带传输系统 14 7 评分表 28
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《通信原理》课程设计任务书
一、设计目的与设计内容
学生通过自己设计及建立通信系统,掌握通信系统的构成原理、信号传输的概念,
加深对通信系统及信号的认识,提高学生的实际应用、动手能力。要求学生经过课程
设计这一教学环节学会应用 MATLAB 软件来实现信号传输中的各个基本环节。
可选的设计题目有:
(1)信息论基本计算。要求:
编程实现信源平均信息量的计算(以高斯分布的信源为例);
编程实现离散信道容量的计算(以输入符号等概分布为例);
编程实现信源编码过程(以 Human 编码为例);
(3)数字信号基带传输系统设计
编程实现常见基带信号的波形、码型转换,包括:单/双极性、非归零/归零码、数
字双相码(曼彻斯特码)、密勒码、AMI 码、HDB
3
码,并绘出每种波形、码型的功率谱分布,
给出与在理论课上所学相符合的分析与理解。
二、课程设计进度要求
序
号
设计内容 时间(具体上机时间另行通知)
1
资料查阅
2 天
2
编写调试程序
8 天
3
验证设计结果
2 天
4
课程设计答辩
2 天
合 计 14 天
三、课程设计说明书与图纸要求
1、逻辑清晰、层次分明、书写整洁;
2.设计任务及主要技术指标和要求;
3.选定方案的论证及整体仿真方案的工作原理、程序分析;
4.附程序清单或软盘;。
5.课程设计说明书须每人一份,独立完成。
四、课程设计评分标准
评 定 项 目 评分成绩
1.选题合理、目的明确。 (10 分)
2.设计方案正确,具有可行性、创新性。 (20 分)
3.设计结果。(硬件成果、软件程序) (25 分)
4.态度认真、学习刻苦、遵守纪律。(10 分)
5.设计报告的规范化、参考文献充分。(不少于 5 篇)(10
分)
6.答辩。(25 分)
总分 (100)
备注:成绩等级:优(90 分—100 分)、良(80 分—89 分)、中(70 分—79 分)、及格(60 分—69
分)、60 分以下为不及格。
五、课程设计参考资料
教材:《通信原理》第 5 版,主编:樊昌信,出版社:国防工业出版社, 2004 年。
参考书:《MATLAB 通信仿真与应用》,主 编:刘敏,出版社:北京邮电大学出版社,
2004 年。
附:
课程设计报告装订顺序:封面、任务书、目录、正文、评分、附件(A4 大小的图纸及程序
清单)。
正文的格式:一级标题用 3 号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为
22。
正文的内容:一、课题的主要功能;二、课题的功能模块的划分(要求画出模块图);三、
主要功能的实现;四、程序调试;五、总结;六、附件(所有程序的原代码,要求对程序
写出必要的注释);七、评分表。
目 录
1 课题名称..........................................................................................................................................1
2 课程设计的方案和基本原理..........................................................................................................1
2.1 信息论基本计算...................................................................................................................1
2.2 数字信号基带传输系统.......................................................................................................1
3 课程设计步骤..................................................................................................................................2
3.1 信息论基本计算的设计步骤...............................................................................................2
3.2 数字信号基带传输系统的设计步骤...................................................................................3
4 课程设计结果和结果分析论证......................................................................................................4
4.1 信息论的基本运算结果.......................................................................................................4
4.2 数字信号基带传输系统的设计结果...................................................................................6
5、心得体会.....................................................................................................................................12
6 附件................................................................................................................................................12
6.1 信息论基本计算.................................................................................................................12
6.2 数字信号基带传输系统.....................................................................................................14
1 课题名称
(1)信息论基本计算。
(3)数字信号基带传输系统设计
2 课程设计的方案和基本原理
2.1 信息论基本计算
2.1.1 平均信息量:平均每个符号所能提供的信息量。
H(X) 。
2.1.2 离散信道容量:信道容量是信道所能传送的最大的信息量。
C=maxI(X;Y) R=I(X;Y)=H(X)-H(X\Y)
2.1.3 信源编码过程:Human 编码的意义是,用最少的编码长度来表达
符号的信息。为了使平均码长度最小,将发生概率较大的符号用比较短的码组
来表示,将发生概率较小的符号用较长的码组实现,以得到最佳的变长编码,
减少冗余度,提高系统传输的效率。
2.2 数字信号基带传输系统
2.2.1 数字基带信号的码型:由于数字基带信号是数字信息的电脉冲表示,
不同形式的基带信号(又称为码型)有不同的频谱结构和功率谱分布。不同的
码型有不同的优点,常用的码型有单/双极性码、非归零/归零码、数字双相码
(曼彻斯特码)、密勒码、AMI 码、HDB
3
码。
2.2.2 单/双极性码:单极性码是用电平 1 来表示二元信息中的‘1’,用电平 0
来表示二元信息中的 0,电平在整个码元的持续时间里保持不变,记做 NRZ 码。
双极性码与单极性码的区别仅在于它用电平-1 来表示二元信息中的‘0’。
2.2.3 非归零/归零码:归零码与非归零码的区别仅在于,非归零码在整个码
元持续时间内保持电平值不变,而归零码的码元持续时间的前一半时间内保持,
而后一半时间内回到 0.
2.2.4 数字双相码(曼彻斯特码):此种码型采用在一个码元的持续时间中央时
刻从 0 到 1 的跳变来表示 1,从 1 到 0 的跳变来表示 0。或者与之相反用在一
个码元的持续时间中央时刻从 0 到 1 的跳变来表示 0,从 1 到 0 的跳变来表示
1。
1
2.2.5 密勒码:该码型是双相码的变型。它采用码元中央时刻跳变表示信息 1
即前半时间的电平和前一码元的后半时间的电平相同,中间跳变。遇到信息 0
做如下处理:首先对 0 的码元在整个持续时间内保持同一电平值,其次若此 0
的前一信息是一则码元的电平同前面信息 1 的码元后半时间电平相同,若前一
信息为 0,则与前面码元的电平相反。
2.2.6 AMI 码、HDB
3
码: AMI 码是传号交替反转码。其编码规则是将消息码
中的“1”交替变成“+1”和“-1”,将消息码中的“0”仍保持为“0”。HDB3 码的全
称是 3 阶高密度双极性码。首先将信息码变换成 AMI 码,然后检查 AMI 码中连
0 的情况,没有发现 4 个以上连 0 的码元串时码型不需变换,仍为 AMI 码的形
状。若发现 4 个以上连 0 的码元串时,则根据相应规则把第四个 0 变换成相应
符号。
2.2.7 码型的功率谱分布:数字基带信号一般是随机信号,因此分析随机信
号的频谱特性要用功率诺密度来分析。一般来说,求解功率谱是一件相当困难
的事,但由于上述几种码型比较简单,我们可以求出其功率谱密度函数。
对单极性非归零码、单极性归零码、双极性非归零码和双极性归零码这 4 种
码。由于统计的独立性,课由由功率谱公式画出功率谱波形图。
数字双相码的功率相关公式如下:“y=sin(pi*x/2);y=y./(pi*x/
2);y(1)=1;mache=sin(pi*x/2).*sin(pi*x/
2);mache=mache.*y;mache=mache.*y”。
密勒码的相关功率公式如下:
“x=x*pi;miler=(23-2*cos(x)-22*cos(2*x)-12*cos(3*x)+5*cos(4*x)
+12*cos(5*x)+2*cos(6*x)-8*cos(7*x)+2*cos(8*x))./
(17+8*cos(8*x));t=x.*x;miler=miler./t;”
对于AMI码和HDB3码的功率谱函数,则需要进行实际的码型进行分析。
3 课程设计步骤
3.1 信息论基本计算的设计步骤
3.1.1 信源平均信息量的计算(以高斯分布的信源为例):
通过系统产生一个高斯随机信源,再求出它的平均信息量。
2
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bo1987
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