【正文】 第一篇：MATLAB通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告MATLAB通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄1課題名稱.....................................................................................................................1 2課程設(shè)計(jì)的方案和基本原理.....................................................................................1...............................................................................................1 ...................................................................................1 3課程設(shè)計(jì)步驟.............................................................................................................3...........................................................................3 ...............................................................3 4課程設(shè)計(jì)結(jié)果和結(jié)果分析論證.................................................................................4...................................................................................4 ...............................................................6心得體會(huì)................................................................................................................11 6附件...........................................................................................................................11 .............................................................................................11 .................................................................................14 7 評(píng)分表......................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。1課題名稱（1）信息論基本計(jì)算。（3）數(shù)字信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)2課程設(shè)計(jì)的方案和基本原理：平均每個(gè)符號(hào)所能提供的信息量。H(X)。．2離散信道容量：信道容量是信道所能傳送的最大的信息量。C=maxI(X。Y)R=I(X。Y)=H(X)H(XY)．3信源編碼過程：Huffman編碼的意義是，用最少的編碼長度來表達(dá)符號(hào)的信息。為了使平均碼長度最小，將發(fā)生概率較大的符號(hào)用比較短的碼組來表示，將發(fā)生概率較小的符號(hào)用較長的碼組實(shí)現(xiàn)，以得到最佳的變長編碼，減少冗余度，提高系統(tǒng)傳輸?shù)男?。：由于?shù)字基帶信號(hào)是數(shù)字信息的電脈沖表示，不同形式的基帶信號(hào)（又稱為碼型）有不同的頻譜結(jié)構(gòu)和功率譜分布。不同的碼型有不同的優(yōu)點(diǎn)，常用的碼型有單/雙極性碼、非歸零/歸零碼、數(shù)字雙相碼(曼徹斯特碼)、密勒碼、AMI碼、HDB3碼。：單極性碼是用電平1來表示二元信息中的‘1’，用電平0來表示二元信息中的0，電平在整個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間里保持不變，記做NRZ碼。雙極性碼與單極性碼的區(qū)別僅在于它用電平1來表示二元信息中的‘0’。：歸零碼與非歸零碼的區(qū)別僅在于，非歸零碼在整個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持電平值不變，而歸零碼的碼元持續(xù)時(shí)間的前一半時(shí)間內(nèi)保持， (曼徹斯特碼)：此種碼型采用在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間中央時(shí)刻從0到1的跳變來表示1，從1到0的跳變來表示0?；蛘吲c之相反用在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間中央時(shí)刻從0到1的跳變來表示0，從1到0的跳變來表示1。：該碼型是雙相碼的變型。它采用碼元中央時(shí)刻跳變表示信息1即前半時(shí)間的電平和前一碼元的后半時(shí)間的電平相同，中間跳變。遇到信息0做如下處理：首先對(duì)0的碼元在整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持同一電平值，其次若此0的前一信息是一則碼元的電平同前面信息1的碼元后半時(shí)間電平相同，若前一信息為0，則與前面碼元的電平相反。 AMI碼、HDB3碼: AMI碼是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。其編碼規(guī)則是將消息碼中的“1”交替變成“+1”和“1”，將消息碼中的“0”仍保持為“0”。HDB3碼的全稱是3階高密度雙極性碼。首先將信息碼變換成AMI碼，然后檢查AMI碼中連0的情況，沒有發(fā)現(xiàn)4個(gè)以上連0的碼元串時(shí)碼型不需變換，仍為AMI碼的形狀。若發(fā)現(xiàn)4個(gè)以上連0的碼元串時(shí)，則根據(jù)相應(yīng)規(guī)則把第四個(gè)0變換成相應(yīng)符號(hào)。：數(shù)字基帶信號(hào)一般是隨機(jī)信號(hào)，因此分析隨機(jī)信號(hào)的頻譜特性要用功率諾密度來分析。一般來說，求解功率譜是一件相當(dāng)困難的事，但由于上述幾種碼型比較簡單，我們可以求出其功率譜密度函數(shù)。對(duì)單極性非歸零碼、單極性歸零碼、雙極性非歸零碼和雙極性歸零碼這4種碼。由于統(tǒng)計(jì)的獨(dú)立性，課由由功率譜公式畫出功率譜波形圖。數(shù)字雙相碼的功率相關(guān)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”。密勒碼的相關(guān)功率公式如下：“x=x*pi。miler=(232*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?！睂?duì)于AMI碼和HDB3碼的功率譜函數(shù)，則需要進(jìn)行實(shí)際的碼型進(jìn)行分析。3課程設(shè)計(jì)步驟(以高斯分布的信源為例)：通過系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)高斯隨機(jī)信源，再求出它的平均信息量。(以輸入符號(hào)等概分布為例)：編寫hmessage函數(shù)求出平均互信息，編寫dmessage函數(shù)，求出離散信息熵，調(diào)用hmessage函數(shù)和dmessage函數(shù)得出hf和hx,最后信道容量c=hxhf。(以Huffman編碼為例)：先編寫huffman函數(shù)，對(duì)系列排序并求出huffman編碼。調(diào)用huffman函數(shù)和dmessage函數(shù)，得出編碼后的碼字。:先對(duì)原始碼型進(jìn)行相應(yīng)的碼型變換，畫出碼型子圖,再由功率譜公式畫出功率譜波形圖。：先進(jìn)行碼型變換，再畫出功率譜，功率相關(guān)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”。：密勒碼的相關(guān)功率公式如下：“x=x*pi。miler=(232*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?！保壕帉慉MI函數(shù)，求的AMI碼型變換。編寫t2f函數(shù)，功能是將時(shí)域信號(hào)做傅里葉變換到頻域。為了求AMI碼的功率譜密度，編寫AMIpower函數(shù)，該函數(shù)中又調(diào)用了t2f函數(shù)。：編寫HDb3函數(shù)和t2f函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)HDb3編碼和傅里葉變換。調(diào)用HDb3函數(shù)和t2f函數(shù)，得出原序列圖、編碼后的序列圖和功率譜圖。4課程設(shè)計(jì)結(jié)果和結(jié)果分析論證(以高斯分布的信源為例)：(以輸入符號(hào)等概分布為例)4信道容量為信源的平均信息量減去互信息量。(以Huffman編碼為例) huffman編碼哈弗曼編碼是把出現(xiàn)概率較大的用較短的碼元來實(shí)現(xiàn)，概率出現(xiàn)較小的用較長的碼元實(shí)現(xiàn)。輸入的序列是x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1],輸出的序列是y=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]經(jīng)編碼規(guī)則驗(yàn)證是正確的。功率譜顯示，碼型的功率分布有分段性，并以某些頻率為中心。由圖可知，輸入的序列是x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]，輸出的序列是y=[10 10 00 10 00 00 10 00 10 00 00 10] 經(jīng)編碼規(guī)則驗(yàn)證是正確的。功率譜顯示，碼型的功率分布有分段性，并以某些頻率為中心。由圖可知輸入的序列為x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]，輸出的序列為y=[1 11 111 11 111 1], 經(jīng)編碼規(guī)則驗(yàn)證是正確的。功率譜顯示，碼型的功率分布有分段性，并以某些頻率為中心。由圖可知，輸入序列為x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]，輸出序列為y=[10 1010 101010 1010 101010 10]。經(jīng)編碼規(guī)則驗(yàn)證是正確的。功率譜顯示，碼型的功率分布有分段性，并以某些頻率為中心。由圖可知，輸入的序列為x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1],輸出的序列為y=[10 10 01 10 01 01 10 01 10 01 01 10].功率譜顯示，碼型的功率分布有分段性。信息的輸入序列是x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]。 AMI碼及其功率譜輸入序列是x=[1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1]。 HDB3碼及其功率譜 HDB3碼碼型和功率譜由此圖的功率譜與AMI碼的功率譜比較可知，HDB3碼與AMI碼是相似的，HDB3碼是AMI碼的變形。心得體會(huì)6附件、信源平均信息量的計(jì)算(高斯分布的信源)x=randn(1,100000)。%產(chǎn)生N（0，1）高斯源 px=1/sqrt(2*pi)*exp((x1).^2/2)。%計(jì)算概率 l=mean(log2(px))%計(jì)算熵、編程實(shí)現(xiàn)離散信道容量的計(jì)算(以輸入符號(hào)等概分布為例)function r=dmessage(x,n)%參數(shù)x表示概率矩陣，n是符號(hào)的數(shù)目 r=0。for i=1:n r=rx(i)*log(x(i))/log(2)。end disp(39。此離散信源的平均信息量為：39。)。r %直接在命令窗口中調(diào)用dmessage函數(shù)，也可以在其它函數(shù)中調(diào)用 dmessage([,],4)、離散信道容量的計(jì)算 %求互信息的函數(shù)文件如下 function r=hmessage(x,f,nx,my)%x為輸出的信源分布，f為轉(zhuǎn)移概率矩陣，nx為輸出的符號(hào)可選個(gè)數(shù) %my為輸出的符號(hào)個(gè)數(shù) sum=0。for i=1:nx for j=1:my 11 %通過式子p(x,y)=p(x)p(y/x)來求p(x,y),用t表示 t=f(i,j)*x(i)。%求平均互信息量 if t~=0 sum=sumt*log(f(i,j))/log(2)。end。end。end。r=sum。disp(39。平均互信息量為：39。)。%利用函數(shù)dmessage來求信源的熵，利用函數(shù)hmessage來求平均互信息量 x=[,]。f1=[1/2,1/4,1/4,0,0,0 0,1/2,1/4,1/4,0,0 0,0,1/2,1/4,1/4,0 0,0,0,1/2,1/4,1/4,]。hf1=hmessage(x,f1,4,6)。hx=dmessage(x,4)。c1=hxhf1 %信道容量、哈弗曼編碼的實(shí)現(xiàn) p=[1/4,1/4,1/4,1/8,1/8]。[h,l]=huffman1(p)%哈弗曼編碼的實(shí)現(xiàn)函數(shù)如下 function [h,l]=huffman(p)if(length(find(p10e10)error(39。Not a ,ponent do not add to 139。)end n=length(p)。q=p。12 m=zeros(n1,n)。for i=1:n1 [q,l]=sort(q)。m(i,:)=[l(1:ni+1),zeros(1,i1)]。q=[q(1)+q(2),q(3:n),1]。end for i=1:n1 c(i,:)=blanks(n*n)。end c(n1,n)=39。039。c(n1,2*n)=39。139。for i=2:n1c(ni,1:n1)=c(ni+1,n*(find(m(ni+1,:)==1))(n2):n*(find(m(ni+1,:)==1)))。c(ni,n)=39。039。c(ni,n+1:2*n1)=c(ni,1:n1)。c(ni,2*n)=39。139。for j=1:i1c(ni,(j+1)*n+1:(j+2)*n)=c(ni+1,n*(find(m(ni+1,:)==j+1)1)+1:n*find(m(ni+1,:)==j+1))。end。end for i=1:n h(i,1:n)=c(1,n*(find(m(1,:)==i)1)+1:find(m(1,:)==i)*n)。ll(i)=length(find(abs(h(i,:))~=32))。end l=sum(p.*ll)。%在命令窗