【正文】 ..................................................... 10 GUI系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)介紹 ......................................................................... 10 通信原理仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ............................................................................................ 13 模擬線性調(diào)制 ................................................................................................... 13 AM 調(diào)制解調(diào) ......................................................................................... 13 DSB調(diào)制解調(diào) ....................................................................................... 13 SSB調(diào)制解調(diào) ........................................................................................ 14 模擬線性調(diào)制 GUI 模塊設(shè)計(jì) .................................................................... 16 模擬線性調(diào)制仿真結(jié)果 ............................................................................ 16 模擬信號(hào)波形編碼 ............................................................................................ 19 抽樣 ......................................................................................................... 19 抽樣過(guò)程仿真 .......................................................................................... 19 量化 ......................................................................................................... 21 量化過(guò)程仿真 .......................................................................................... 22 編碼 ......................................................................................................... 24 編碼過(guò)程仿真 ........................................................................................... 25 數(shù)字信號(hào)基帶傳輸 ............................................................................................ 27 二元碼 GUI 編輯界面 .............................................................................. 27 二元碼編碼原理及仿真波形 ..................................................................... 27 三元碼 GUI 編輯界面 .............................................................................. 29 三元碼編碼原理及仿真 ............................................................................ 29 眼圖 GUI 編輯界面 .................................................................................. 30 眼圖原理及仿真 ...................................................................................... 31 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸 ......................................................................................... 34 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 ............................................................................... 34 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制仿真 ............................................................................... 37 總結(jié) ............................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 43 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 4 中文摘要 隨著當(dāng)代的快速發(fā)展，通信技術(shù)在我們的生活中扮演者越來(lái)越重要的角色，我們的生活中也越來(lái)越離不開(kāi)通信，毋庸置疑通信技術(shù)已經(jīng)成為了你我生活中必不可少的一部分。本論文中著重介紹基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，以便我們對(duì)通信原理的基礎(chǔ)知識(shí)有著更加深入的理解，便于以后更加深入的學(xué)習(xí)通信技術(shù)，本文中重點(diǎn)講 述了利用 MATLAB 軟件設(shè)計(jì)通信原理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本原理及其功能，在MATLAB 軟件提供的圖形用戶界面 GUI 中設(shè)計(jì)出了多個(gè)實(shí)驗(yàn)仿真界面，仿真出了通信原理的多個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，便于我們更加清晰的對(duì)通信原理基礎(chǔ)知識(shí)有著深入的了解。對(duì)于一個(gè)專業(yè)為信息科學(xué)與電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，熟練的掌握通信原理的基礎(chǔ)知識(shí)就顯得尤為重要。通信原理的仿真實(shí)驗(yàn)就是基于這四大模塊來(lái)展開(kāi)的，由于時(shí)間有限、自己的水平有限等相關(guān)原因，有些仿真實(shí)驗(yàn)部分不夠完善，以后定會(huì)更加深入的分析并不斷優(yōu)化自己的相關(guān)知識(shí)。 Matlab 中包括被稱作工具箱的各類應(yīng)用問(wèn)題的求解工具。它包含圖形對(duì)象，如窗口、圖標(biāo)、菜單和文本的用戶界面，是用戶和計(jì)算機(jī)之間交流的工具。 M文件包含GUI 設(shè)計(jì)、控制函數(shù)及控件的回調(diào)函數(shù)，主要用來(lái)控制 GUI展開(kāi)時(shí)的各種特征。每個(gè)知識(shí)模塊又可劃分為幾個(gè)小知識(shí)模塊。 批 GUI 主界面 23 GUI 系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)介紹 在 MATLAB 主窗口中輸入 guide 或者是在 file 下的 new 菜單中選擇 gui 就可以打開(kāi) GUIDE Quick Start 界面，選擇 Creat New GUI(新建一個(gè) GUI)，并選擇好保存路徑，在 GUI 窗口中加入一個(gè)坐標(biāo)軸，一個(gè)按鍵，兩個(gè)文本框，設(shè) 置成如圖 13 左邊圖形，在菜單編輯窗口中設(shè)置菜單選項(xiàng)如圖 24 所示，設(shè)置四個(gè)主菜單選項(xiàng)并在 Label 下修改其名稱，再在相應(yīng)主菜單下設(shè)置子菜單，確定后就可以得到主界面中相應(yīng)的菜單選項(xiàng)。 % 將圖片添加到坐標(biāo)系中 axis off。 %顯示模擬線性調(diào)制的 GUI 模塊 close(h)。這里我們采用相干解調(diào)。 圖 DSB 的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)框圖 SSB 調(diào)制解調(diào) 由于 DSB 信 號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，都攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了，即為單邊帶。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 16 模擬線性調(diào)制 GUI 模塊設(shè)計(jì) 在新建的 GUI 文件 xu1 內(nèi)添加 7 個(gè)按鍵，并設(shè)置好按鍵名稱，雙擊按鍵pushbutton 在其屬性中將 String 改為相應(yīng)要顯示的字符串，再將 FontSize（字體大?。┰O(shè)置為 18 即設(shè)置好了按鍵，還要加入兩個(gè)坐標(biāo)軸顯示，一個(gè)靜態(tài)文本編輯框，并在其內(nèi)添加“模擬線性調(diào)制”內(nèi)容，設(shè)置成如下所示的圖 編輯界面，運(yùn)行后可以得到如圖 所示的演示界面。 其它按鍵功能分別在其對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)下編寫(xiě)相關(guān)程序。 圖 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 19 模擬信號(hào)波形編碼 在實(shí)際情況中很多地方需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)較模擬信號(hào)相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)更加有利于我們對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸、接收、處理。如果不能滿足抽樣定理，那么抽樣后信號(hào)的頻譜就會(huì)產(chǎn)生混疊，肯定就不能再恢復(fù)到原始信號(hào)。 這里我的模擬信號(hào)為 ? ? tttx ?? 4c o s22s in ?? ，由抽樣定理可知在對(duì)此信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)最低抽樣頻率要為 4Hz， 為了演示抽樣定理表示其正確性， 以抽樣頻率分別 為 2Hz、 4Hz 兩種情況為例分別進(jìn)行測(cè)試。 均勻量化時(shí)，量化噪聲平均功率只取決于量化間隔，對(duì)于均勻分布的輸入信號(hào)而言，輸出量化信噪比是恒定的，但是對(duì)于非均勻分布非平穩(wěn)的輸入信號(hào)而言，輸入信號(hào)功率小時(shí)量化信噪比小，反之，輸入信號(hào)頻率大時(shí)量化信噪比大，這就會(huì)影響信號(hào)的恢復(fù)。 圖 1） A 律壓縮特性 A 律對(duì)數(shù)壓縮特性定義為 ? ??????????????11ln1 ln110ln1xAAAxAxAAxxf， 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 22 式中 A 為壓縮系數(shù)。 圖 量化過(guò)程仿真 新建一個(gè) GUI 工程，保存文件名為 lianghua，在編輯界面中添加五個(gè)按鍵，一個(gè)文本編輯框，一個(gè)按鍵組，一個(gè)靜態(tài)顯示文本，四個(gè)坐標(biāo)軸。 PCM 主要包括抽樣、量化與編碼三個(gè)過(guò)程。 8 位碼的排列如下： 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M 8M 其中第一位 1M 為極性碼， 1 代表正， 0 代表負(fù)。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 26 圖 在相關(guān)功能按鍵的回調(diào)函數(shù)后寫(xiě)入相應(yīng)的程序，運(yùn)行后便可進(jìn)入仿真圖形界面，這下面的 A 律 13 折線編碼原理部分是將圖 的內(nèi)容用程序?qū)懗霰憧傻玫?，?dāng)輸入信號(hào)樣值為 1260 時(shí)，得到的 8 位編碼為 1 1 1 0 0 0 1 1，與由圖 中的表得到的結(jié)果一致，說(shuō)明了編碼的正確性。運(yùn)行后其演示界面如下圖 所示。 雙極性非歸零碼用正電平和負(fù)點(diǎn)平分別表示二級(jí)制代碼 1 和 0，在整個(gè)碼元期間電平保持不變。 6．密勒碼 密勒碼又稱延遲調(diào)制，它是數(shù)字雙相碼的一種 變形。注意要在主界面中數(shù)字基帶傳輸菜單下的子菜單三元碼的回調(diào)函數(shù)下添加如下程序： h=gcf。所以由AMI 碼確定的基帶信號(hào)無(wú)直流分量，且只有很小的低頻分量 。便可由主界面切換到眼圖GUI 界面。 眼圖可以用來(lái)檢測(cè)接收信號(hào)的系統(tǒng)性能特性，在實(shí)際工程當(dāng)中，由于部件調(diào)試不理想或信道特性發(fā)生改變，都可能使系統(tǒng)的性能變壞。 在抽樣時(shí)刻，上下兩個(gè)陰影區(qū)的高度稱為信號(hào)失真量，它是噪聲和碼間串?dāng)_疊加的結(jié)果，所以眼圖的張開(kāi)度決定了系統(tǒng)的噪聲容限。 2ASK 信號(hào)包絡(luò)檢波的原理框圖如圖 所示。 2PSK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： ? ? ? ? tnTtgatS SnP SK ?c os2 ?????? ?? ?