通信原理大作业--基于MATLAB的数字通信系统仿真设计

% 数字通信系统仿真，主要模块：信源、信源编码、信道编码，调制；信道；解调制、信道译码、信源译码、信宿；
% （1）信源：产生一个模拟信号或数字信号 --正弦信号
% （2）信源编码：任何一种压缩编码 --PCM-脉冲编码调制方式
% （3）信道编码：任何一种纠错码（奇偶校验，分组码，等）； --线性分组码
% （4）调制：任何一种调制（2ASK，2PSK，等）； --2PSK-二进制相移键控法
% （5）信道：任何一种信道（理想，高斯，等）； --高斯白噪声模拟信道噪声
% （6）解调制：解调（4）； --相干解调法
% （7）信道译码：译（3）； --错码率
% （8）信源译码：译（2）
% （9）信宿：得到一个一个模拟信号或数字信号，即：返原（1）

main-主函数

% （1）信源：产生一个模拟信号或数字信号t=0:2*pi/399:2*pi;   %1个周期-400个点x=sin(2*t);          %2个周期,一个200点len=length(t);          %400
% （2）信源编码：任何一种压缩编码socode=Sourcecode(t,x);  %len-400行-8列
% （3）信道编码：任何一种纠错码（奇偶校验，分组码，等）；  --线性分组码chcode=Channelcode(t,socode); %len-400行-12列 % % （4）-(6)调制与解调
%     %2PSK+高斯白噪声模拟信道噪声+相干解调法code=Moanddemodulation1(t,chcode,len);  % （7）信道译码：译（3）； --错码率   chdecode=Channeldecode(t,code,len);
% （8）信源译码：译（2）desocoding=Sourcedecode(t,chdecode);

1.信源编码-量化编码-z=Sourcecode(t,x)

function z=Sourcecode(t,x)  %信源编码%2.量化A=87.6;y=quantificat(x,A);%3.编码z=a_pcm(y);figure(1)  subplot(4,1,1);plot(t,x);axis([0 2*pi -1.2 1.2]);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('原始信号');subplot(4,1,2);plot(t,y)axis([0 2*pi -1.2 1.2]);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('A律量化后的信号');figure(2) subplot(2,1,1);stem(x);xlabel('抽样数');ylabel('幅度');title('抽样信号');subplot(2,1,2);stem(y);xlabel('抽样数');ylabel('幅度');title('量化电平');end

1.1 量化-A率13折线-y=quantificat(x,A)

function y=quantificat(x,A)  %量化a=1/A;  %0.0114for i=1:length(x)if x(i)>=0if(x(i)<=a)y(i)=(A*x(i))/(1+log(A));elsey(i)=(1+log(A*x(i)))/(1+log(A));endelseif(x(i)>=-a)y(i)=-(A*-x(i))/( 1+log(A));elsey(i)=-(1+log(A*-x(i)))/(1+log(A));endendendend

1.2 编码-4位码字16份-z=a_pcm(y)

function z=a_pcm(y)  %编码paragraphcode(y);       %极性-段落码pieceofcode(y);         %段内码function paragraphcode(y)for i=1:length(y)I=y(i)*2048;   %转换为量化单位%>--1,<--0if I>0z(i,1)=1;   %极性码-正-1elsez(i,1)=0;   %极性码-负-0I=-I;endif I>128z(i,2)=1;  if I>512z(i,3)=1;  if I>1024z(i,4)=1;  elsez(i,4)=0;endelsez(i,3)=0;if I>256z(i,4)=1;  elsez(i,4)=0;endendelsez(i,2)=0;if I>32z(i,3)=1;  if I>64z(i,4)=1;  elsez(i,4)=0;endelsez(i,3)=0;if I>16z(i,4)=1;  elsez(i,4)=0;endendendendendfunction pieceofcode(y)for i=1:length(y)I=y(i)*2048;   %转换为量化单位if I<0I=-I;endparcode=z(i,2)*4+z(i,3)*2+z(i,4)+1;   %段落位置序号stalevel=2^(parcode+2);     %该段落起始电平zhishu=parcode-2;if parcode-2<0zhishu=0;enddeta=2^zhishu;      %量化间隔if I>stalevel+8*detaz(i,5)=1;if I>stalevel+12*detaz(i,6)=1;if I>stalevel+14*detaz(i,7)=1;if I>stalevel+15*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endelsez(i,7)=0;if I>stalevel+13*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endendelsez(i,6)=0;if I>stalevel+10*detaz(i,7)=1;if I>stalevel+11*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endelsez(i,7)=0;if I>stalevel+9*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endendendelsez(i,5)=0;if I>stalevel+4*detaz(i,6)=1;if I>stalevel+6*detaz(i,7)=1;if I>stalevel+7*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endelsez(i,7)=0;if I>stalevel+5*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endendelsez(i,6)=0;if I>stalevel+2*detaz(i,7)=1;if I>stalevel+3*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endelsez(i,7)=0;if I>stalevel+1*detaz(i,8)=1;elsez(i,8)=0;endendendendendend
end

2.信道编码-线性分组码-chcode=Channelcode(t,socode)

function A=Channelcode(t,x)  %信道编码%400-len行-12列A=[];k=8;r=4;n=12; %分组码各部分长度IR=eye(r);IK=eye(k);P=[1 1 1 1 0 0 0 01 0 0 0 1 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 0 1 1 0 1 1];  Q=P';H=[P,IR]; %监督矩阵G=[IK ,Q];%生成矩阵for i=1:length(t)A(i,:)=x(i,:)*G;   %for j=9:12if mod(A(i,j), 2) == 0A(i,j)=0;elseA(i,j)=1;endendendend

3.调制与解调-2PSK与相干解调法-code=Moanddemodulation1(t,chcode,len)

function z=Moanddemodulation1(t,x,len)  %调制与解调%%x--len-400行-12列g=x(:)';   %4800列--按x第一列所有...最后一列所有f=6;cp=[];mod=[];bit=[];%之前一个元素-->400个元素,通过信道后取400个元素中较多的作为解码for n=1:length(g);%调制过程  4800个元素if g(n)==0;cp1=ones(1,len); %400-len列个1bit1=zeros(1,len);else  if g(n)==1;cp1=-ones(1,len);%400-len列个-1bit1=ones(1,len);endendc=sin(f*2*t);  %400-len个点cp=[cp cp1];   %1920000列 x==0--100个1,x==1---100个-1mod=[mod c];   %1920000列-一个周期sin数值bit=[bit bit1];%1920000列 x==0--100个0,x==1---100个1endpsk=cp.*mod;  %1920000列tz=awgn(psk,16);%信号 psk 中加入白噪声，信噪比为16demod=2*mod.*tz;%psk 同步解调%————带通-低通滤波器——%Fp=600;%通带截止频率Fs=1300;%阻带起始频率Rp=3; %通带内波动(dB）即通带内所允许的最大衰减Rs=20;%阻带内最小衰减（dB)Fn=11025;%采样率Ws=Fs/(Fn/2);%阻带起始角频率Wp=Fp/(Fn/2); %通带截止角频率( rad/s）计算归一化角频率[n,wn]=buttord(Wp, Ws,Rp,Rs);%计算阶数和截止频率[b,a]=butter(n,wn);%计算H(z)dmod1=filter(b,a,demod); %一维滤波器  1920000列19200*len%——抽样判决———%for m=1:len*length(g);if dmod1(m)<0;dmod(m)=1;else if dmod1(m)>=0;dmod(m)=0;endendendzer=0;one=0;for i=0:length(g)-1for j=1:lenif dmod(i*len+j)==0zer=zer+1;else if dmod(i*len+j)==1one=one+1;endendendif zer>=onez1(i+1)=0;else if zer<onez1(i+1)=1;endendzer=0;one=0;end%zl--4800列n=1;for j=1:12for i=1:lenz(i,j)=z1(n);n=n+1;endendfigure(3)subplot(2,1,1);plot(psk,'Linewidth',1.5);grid on;title('2PSK调制信号');%标题显示 xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');axis([0 len*length(g) -1.5 1.5]);subplot(2,1,2);plot(tz,'Linewidth',1.5);grid onaxis([0 len*length(g) -2.5 2.5]);title('信号通过高斯白噪声信道后的波形');xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');figure(4)subplot(2,1,1);plot(psk,'Linewidth',1.5);grid on;title('2PSK调制信号(局部)');%标题显示 xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');axis([0 len/1600*length(g) -1.5 1.5]);subplot(2,1,2);plot(tz,'Linewidth',1.5);grid onaxis([0 len/1600*length(g) -1.5 1.5]);title('信号通过高斯白噪声信道后的波形(局部)');xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');figure(5);subplot(2,1,1);plot(demod,'Linewidth',1.5);grid onaxis([0 100*length(g) -3.5 3.5]);title('相乘后信号波形');xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');subplot(2,1,2);plot(dmod1,'Linewidth',1.5);grid onaxis([0 100*length(g) -3.5 3.5]);title('信号通过低通滤波器后的波形');xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');figure(6);subplot(2,1,1);plot(bit,'Linewidth',1.5);grid on;title('二进制输入信号序列');%标题显示xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');axis([0 len*length(g) -0.2 1.2]);subplot(2,1,2);plot(dmod,'Linewidth',1.5);grid onaxis([0 len*length(g) -0.2 1.2]);title('2PSK解调波形');xlabel('时间/S');ylabel('幅度/V');end

4.信道译码-误码率-chdecode=Channeldecode(t,code,len)

function A=Channeldecode(t,x,len)  %信道译码error=0;k=8;r=4;n=12; %分组码各部分长度IR=eye(r);IK=eye(k);P=[1 1 1 1 0 0 0 01 0 0 0 1 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 0 1 1 0 1 1];  Q=P';H=[P,IR]; %监督矩阵G=[IK ,Q];%生成矩阵for i=1:length(t)A(i,:)=x(i,1:8);bh=H*x(i,:)';for j=1:length(bh)if mod(bh(j),2)==1error=error+1;break;endendenddisp('错误数:')errordisp('误码率')error/len
end

5.信源译码-还原量化-desocoding=Sourcedecode(t,chdecode)

function ending=Sourcedecode(t,x)  %信源译码len=length(t);for i=1:lenparcode=x(i,2)*4+x(i,3)*2+x(i,4)+1;   %段落位置序号stalevel=2^(parcode+2);     %该段落起始电平zhishu=parcode-2;if parcode-2<0zhishu=0;enddeta=2^zhishu;      %量化间隔secode=x(i,5)*8+x(i,6)*4+x(i,7)*2+x(i,8);    %段内位置序号ID=stalevel+secode*deta+deta/2;     %译码电平z(i)=ID/2048;       %实际电平if x(i,1)==0z(i)=-z(i);endend%还原量化前电平ending=quanreduction(z);figure(1)   subplot(4,1,3);plot(t,z);axis([0 2*pi -1.2 1.2]);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('译码电平');subplot(4,1,4);plot(t,ending);axis([0 2*pi -1.2 1.2]);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('信源译码');end5.1 还原量化前电平-ending=quanreduction(z)```bash
function x=quanreduction(y)  %还原量化前信号A=87.6;a=1/(1+log(A));  %for i=1:length(y)if y(i)>=0if(y(i)<=a)x(i)=y(i)*(1+log(A))/A;elsex(i)=exp(y(i)*(1+log(A))-1)/A;endelseif(y(i)>=-a)x(i)=-(-y(i)*(1+log(A)))/A;elsex(i)=-exp(-y(i)*(1+log(A))-1)/A;endendendend

结果-图例:
![输入与输出结果](https://img-blog.csdnimg.cn/79c6a14b7314486eb3316af68914ea14.png)
![抽样与量化](https://img-blog.csdnimg.cn/d2521a3b88224729937d08b3dc1496b9.png)
![2PSK调制与通过信道后信号](https://img-blog.csdnimg.cn/56088d19cc2b4b01824058c09b26843f.png)
![局部](https://img-blog.csdnimg.cn/2a5b1965116b4a3cbbf4bc6bfbfd6456.png)![相干解调](https://img-blog.csdnimg.cn/289638411cfd41acb03c57cba2854118.png)
![调制与解调输入输出](https://img-blog.csdnimg.cn/35a21e54e1244c59afe2e74ed83da5e5.png)

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