通信原理项目报告-通信原理项-------时分复用

'XX大学2013～2014学年冬季学期“通信原理”课程项目报告课程名称：《通信原理》课程编号：XXXXXXXX项目名称和内容：搭建一个在高斯信道中传输的时分（或频分或码分）复用频带传输系统，并测试其性能。（码速率、调制方式、时分复用路数、信号功率和噪声功率自定）。要求：1、搭建包括发送、信道、接收在内的完整系统。2、系统性能用表格或曲线表达。3、鼓励利用硬件完成。4、撰写项目报告（含摘要、概述、内容、测试结果与分析、结论与感想）。5、使用教学专用实验平台上交项目报告。评语:成绩:任课教师:评阅日期:9 通信原理项-------时分复用2014/2/25摘要：本通信系统综合训练对MATLAB软件以及Simulimk工具的特点及其应用进行了简单介绍及说明，详细的介绍了时分多路系统的原理和所涉及的关键技术，最后运Simulink工具模块搭建时分复用系统，对本系统进行了仿真。1.引言1.1Matlab概述MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。1.2Simulink概述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应用及特点　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。构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。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。2.课程项目的目的课程项目的要求和目的是搭建一个在高斯信道中传输的时分（或频分或码分）复用频带传输系统，并测试其性能。我们小组经过讨论，觉得通过时分复用的的方式实现对于课本知识的使用更加丰富。主要用的是模拟信号的数字化，数字信号的频带传输以及同步应用。9 本次项目我们通过simulink进行搭建，无需代码，通过简易的视窗来搭建时分复用系统。其基本框架参照了课表现代通信原理P136-138。通过抽样，时分复用，编码，调制，高斯信道，解调，译码，分路器，低通滤波实现两路信号的时分复用。通过示波器观看输入输出波形，通过显示器查看误码率。3.概述时分复用是多路信号在时间位置上分开，它们所占用的频带是公共的，时分复用信号在频率上重叠，但在时间上是不重叠的。在相邻抽样脉冲之间存在时间上的空隙，利用这种空隙便可以在同一信道中传输其它路信号的抽样脉冲，只要抽样脉冲之间相互不混淆.在时间上分开的，在接收端就可以想法把各种信号分开，最后实现恢复各路原始信号。这就是时分复用原理。如图3.1，图3.2。值得注意的是抽样脉冲要符合抽样定理：一个频带限制在0到fm以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含有x(t)的全部信息。当抽样频率fs≧2fm时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fm≦B≦fs—fm的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。图3.1时分复用示意图图3.2时分复用的帧结构4.基本原理介绍9 假设有N路PCM信号进行时分多路复用，系统框图如图4.1所示。各路信号首先通过相应的低通滤波器使之变为限带信号，然后送到抽样电子开关，电子开关每Ts秒将各路信号依次抽样一次，这样N个样值按先后顺序错开插入抽样间隔Ts，之内，最后得到的复用信号是N个抽样信号之和。在接收端，合成的多路复用信号由与发送端同步的分路转换开关区分不同路的信号，把各路信号的抽样脉冲序列分离出来，再用低通滤波器恢复各路所用的信号。图4.1时分复用系统框图多路复用信号可以直接送到某些信道传输，或者经过调制变换成适合于某些信道传输的形式在进行传输。传输接收端的任务是将接收到的信号经过解调或经过适当的反变换后恢复出原始多路信号。本项目就是实现调制后再通过高斯信道，通过解调后再译码。5.仿真实验方法用simulink进行多路时分复用的搭建，分为以下模块。编码调制时分复用TDM低通限频滤波器信号发生器高斯信道解调译码分路器低通滤波器示波器其整个simulink搭建的系统如下：5.1信号发生器本项目时分复用采取两路信号正弦波与锯齿波。正弦波（sine9 wave）幅度为1，频率为10*pi；锯齿波周期为0.1。正弦波锯齿波5.2低通限带滤波器通过低通滤波器将信号频带限制以内，以防止高于的信号通过，避免抽样后的PAM信号产生折射噪声。低通限带滤波器5.3时分复用TDM下图所示是时分多址通信系统的仿真模型：二个信号发生器分别产生正弦波、锯齿波，分别进入Subsystem（时分多址）模块（Subsystem（时分多址）模块的结构。Subsystem（时分多址）模块中，PulseGenerator（脉冲发生器）产生占空比为50%，频率为1/400的周期方波。方波分成二路：本身是一路；延迟1个方波宽度的信号是另外一路，参看。两路时间错开1/800的方波，被用作二个触发门控电路的门控信号，相当于把二路信号分配到宽度为1/800的相邻的时隙中。9 时分多址MergeMerge二路合一，输入编码模块。5.4编码通过量化，编码，二进制转变比特率。编码QuantizerQuantizersampletime为1/800。5.5调制调制zero-orderholdzero-orderholdsampletime为1/800。9 5.6高斯白噪声信道高斯白噪声中的高斯是指概率分布是正态函数，而白噪声是指它的二阶矩不相关，一阶矩为常数，是指先后信号在时间上的相关性。5.7解调解调模块zero-orderholdzero-orderholdsampletime为1/800。5.8译码5.9分路器这里用到的和时分复用TDM相同，它将收到的时分复用信号中各路信号样值序列分离并送到响应的通路上。5.10低通滤波器9 通过低通滤波器生成原始信号6.测试结果与分析Scope显示结果如下Display显示误码率如下从波形上看失真不大。误码率为0.02左右。此次仿真基本上算成功的，存在误码的原因是因为加入了干扰量。我们添加限带滤波器和低通滤波器就是为了减少干扰。正因为这些元素的加入，本次仿真效果还是不错的。7.结论与感想本次实验我们学会了simulink的应用，熟悉软件功能与特点。通过时分复用的设计，对于模拟信号数字化的过程理解更加透彻，抽样，量化，编码。时分复用中抽样时必须注意其采样频率，这样才能最后恢复原信号。时分多路复用是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传送，将整个传输时间分为多时间间隔，即时隙。每个时间片被一路信号占用，通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。完成本次课设需要在掌握Simulink仿真软件的基础上利用该软件对时分多路复用系统进行仿真，实现对输入信号的复用和解复用。当然在使用simulink时也遇到很多问题，在时分复用时，由于延时设定的有误差，导致仿真出错，后来选择选择占空比为50%，时延半个周期后才得以成功，在编码译码时的sampletime也要有相同的延时。在编码后我曾经直接通过高斯信道，仿真出错，后来咨询了其他人后，知道要先调制才能输入高斯信道9 。最后加上解调，驿码就能得到最后结果。当然遇到的问题不止这些，但是通过小组合作以及查阅资料，我们很好的完成了本次项目，团队精神进一步加深，也对整个现代通信原理这本书有了深刻的认识。参考文献：[1]：李颖洁邹雪妹赵恒凯余小清等现代通信原理清华大学出版社[2]:PCM编码器与PCM解码器的MATLAB实现及性能分析百度文库[3]:时分多路复用系统的仿真实现百度文库http://wenku.baidu.com/link?url=KN6_Mph965eme0KTzYLgD1DgSwEUxCJp3b1GDGsjrRTS1jvS5cwNieDh8mhuMmHHojKjgF607DLuDZjNyg2KzuVXXmkEhNL56qgEtR-2Tq_9'