1、（燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院）摘要：本文討論進(jìn)行了遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，著重討論了模擬信號(hào)數(shù)字化的過程，其中包含了為了提高系統(tǒng)性能進(jìn)行的信源編碼技術(shù)和信道編碼技 術(shù)，我采用了 HDB3碼克服連。問題，利用奇偶監(jiān)督碼和差錯(cuò)重傳機(jī)制控制誤碼率。 另外，討論了數(shù)字調(diào)制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，本文采用最小頻移鍵控調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，并討論了在高斯白噪聲信道條件下的此方法的可靠性和有效性。關(guān)鍵詞：脈沖編碼調(diào)制，HDB3碼，奇偶監(jiān)督碼， MSK調(diào)制，高斯白噪聲， MATLAB仿真目錄1 .通信系統(tǒng)概述31.1 一般通信系統(tǒng)模型 31.2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 31.3 遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信系統(tǒng) 42 .信號(hào)數(shù)字化42.1

2、 信號(hào)的抽樣42.1.1 抽樣定理42.1.2 脈沖幅度調(diào)制 PAM52.2 信源編碼62.2.1 十三折線法 62.2.2 脈沖編碼調(diào)制 PCM72.3 信道編碼92.3.1 HDB3 碼92.3.2 奇偶監(jiān)督碼93 .調(diào)制與解調(diào)103.1 MSK 調(diào)制103.1.1 MSK調(diào)制原理 103.1.2 MSK 調(diào)制113.2 MSK 解調(diào)114 .信道描述135 .系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 14附錄 MATLAB實(shí)現(xiàn)代碼141 .通信系統(tǒng)概述1.1 一般通信系統(tǒng)模型一般作為一個(gè)通信系統(tǒng)都由發(fā)送端和接收端兩部分組成，而發(fā)送端則分為信息源和發(fā)送設(shè)備兩部分，接收端與其對(duì)應(yīng)的有接收端和受信者兩部分，發(fā)送端和接收端

3、之間則是我們信號(hào)傳輸所需要經(jīng)過的信道，信號(hào)在信道中傳輸時(shí)會(huì)有噪聲的混 入，這也是我們的通信系統(tǒng)性能討論的終點(diǎn)。信息源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備受信者（發(fā)送端）圖1-1 一般通信系統(tǒng)信道接收端）信息源是把各種原始消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)的設(shè)備，它通過各種物理轉(zhuǎn)換的方法從自然界中采集信息并把它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，從而便于我們通過電子設(shè)備對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的處理。受信者 則是把接受到的電信號(hào)還原成自然界中信息的設(shè)備。發(fā)送設(shè)備 是通過對(duì)采集到的原始電信號(hào)進(jìn)行一系列的處理把它變成適合于遠(yuǎn) 距離傳輸?shù)男盘?hào)。在模擬傳輸系統(tǒng)中包括放大、濾波、模擬調(diào)制等過程；在數(shù)字傳 輸系統(tǒng)中則包含編碼、加密、數(shù)字調(diào)制等過程。接收設(shè)備 則是上

4、述過程的逆過程，將信道中傳輸?shù)男盘?hào)還原成易于處理的直接電信號(hào)。信道是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號(hào)傳輸?shù)奈锢砻嘿|(zhì)，分為無(wú)線信道和有限信道兩大類，每種信道的特點(diǎn)不同，應(yīng)用場(chǎng)合也不相同。噪聲源是籠統(tǒng)的一個(gè)說法，它集中表示分布于通信系統(tǒng)中的各處的噪聲。1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是通過數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)。需要注意的是，這并不代表用于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)就是數(shù)字信號(hào)數(shù)字通信系統(tǒng)是通過數(shù)字信號(hào)來表示要傳送的信息，而在傳輸過程中則還是利用高頻調(diào)制的模擬信號(hào)傳輸。.1月I.:圖1-2數(shù)字通信系統(tǒng)信源編碼的目的是將信息源采集來的信號(hào)進(jìn)行編碼從而提高信息的有效性，對(duì)于模擬信號(hào)來說則還要完成信號(hào)的數(shù)

5、字化，即采樣、量化、編碼的過程，實(shí)現(xiàn)模數(shù) 轉(zhuǎn)換。信源譯碼則是它的逆過程。加密和解密的作用是提高信息在傳輸過程中的安全性，防止或延緩被盜取信 息。信道編碼的目的是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于在信道中傳輸?shù)拇a，增強(qiáng)抗干擾能力，包括檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力等。信道譯碼是其逆過程。數(shù)字調(diào)制是將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成易于在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)，其抗干擾性能是我們討論的主要方面。數(shù)字解調(diào)是其逆過程。數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、噪聲不積累、傳輸差錯(cuò)可控、便于處理、易 于集成以及保密性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)當(dāng)中。1.3 遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信系統(tǒng)本文中我們討論遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信系統(tǒng)，系統(tǒng)模型如下圖所示。圖1-3語(yǔ)音通信系統(tǒng)我們這里信道中

6、的噪聲只考慮高斯白噪聲，信道也理想化為理想全通信道。這里我們沒有進(jìn)行加密和解密處理， 碼型變換中采用了克服連 0問題的適合于 遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腍DB3碼，傳輸差錯(cuò)控制采用了奇偶監(jiān)督碼來監(jiān)測(cè)差錯(cuò)，采用差錯(cuò)重傳的機(jī)制來控制誤碼率，不具備糾錯(cuò)能力。為了降低誤碼率，我們的數(shù)字調(diào)制方式采用了最小頻移鍵控MSK調(diào)制，它是2FSK調(diào)制的改進(jìn)，具有包絡(luò)穩(wěn)定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的特性。2 .信號(hào)數(shù)字化2.1 信號(hào)的抽樣2.1.1 抽樣定理語(yǔ)音信號(hào)的頻帶范圍大概現(xiàn)在3003400Hz左右，進(jìn)彳T A/D轉(zhuǎn)換的第一步就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣。理論上要用沖激信號(hào)對(duì)其進(jìn)行采樣，由于它物理不可實(shí)現(xiàn)我們采用窄脈沖抽樣

7、，要想能夠無(wú)失真地恢復(fù)原模擬信號(hào)，抽樣頻率必須滿足奈奎斯特采樣定理，即設(shè)模擬信號(hào)的最高頻率分量為Q抽樣頻率fs必須大于等于3,所以抽樣頻率要在 6800Hz以上。但在實(shí)際中，要想恢復(fù)模擬信號(hào)就要用到濾波器濾波，實(shí)際設(shè)計(jì)的濾波器頻率特性無(wú)法達(dá)到理想濾波器那樣嚴(yán)格的選頻特性，所以我們?cè)诔闃訒r(shí)要留有一定余量來保證頻譜不發(fā)生混疊，采樣頻率fs選才i 8000Hz為宜，這也是實(shí)際電話系統(tǒng)采用的抽樣頻率。2.1.2 脈沖幅度調(diào)制 PAM設(shè)語(yǔ)音信號(hào)為 m(t),其頻譜函數(shù)為 M(f),抽樣的過程就是用這個(gè)信號(hào)對(duì)一個(gè)脈 沖載波s(t)(周期窄脈沖，頻率為 8000Hz)進(jìn)行幅度調(diào)制，它的輸出就是時(shí)域卷積 及頻

8、域相乘。它的過程如下圖所示。圖2-1 PAM調(diào)制過程圖中左邊是時(shí)域波形， 右邊表示的是對(duì)應(yīng)的頻域波形，從圖中可以看出，我們已經(jīng)將時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成了時(shí)間上離散的抽樣信號(hào)，從其頻域中可以看到要想恢復(fù)原信號(hào)只需要用一個(gè)低通濾波器濾波就可以完整恢復(fù)原信號(hào)。設(shè)抽樣保持電路的傳輸函數(shù)為H，則其輸出信號(hào)就是時(shí)域卷積頻域相乘i i1 二一 .MH(f)=Ms(f)H(f),其中 Ms(f) =£ M (f nfs), 代入得到T n=-二，1 JMH(f)=£ H(f)M(f nfs),從式中可以里看出每一項(xiàng)都乘以了H，所Tn.：以只要在低通濾波前加上一個(gè)傳輸函數(shù)為1/H(f)的修

9、正濾波器就可以恢復(fù)原始信號(hào)了,所以恢復(fù)框圖如下圖所示。圖2-3恢復(fù)框圖至此我們完成了信號(hào)時(shí)間上的離散化和恢復(fù)。2.2 信源編碼雖然時(shí)域抽樣完成了模擬信號(hào)時(shí)間上的抽樣，但是其幅度值仍然是取連續(xù)的變量，要想完全用二進(jìn)制編碼表示則會(huì)有無(wú)數(shù)多位，這顯然是不合適的。 所以我們要對(duì)其進(jìn)行幅度上的量化。將抽樣值的范圍劃分成 M個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間用一個(gè)電平表示。這樣，共有 M 個(gè)離散電平，它們稱為量化電平。用這 M個(gè)量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱為 量化。量化電平數(shù) M和量化間隔Av都是確定的，量化噪聲 Nq也是確定的。但是， 語(yǔ)音信號(hào)在低頻段較為集中。當(dāng)信號(hào)小時(shí)，信號(hào)量噪比也小。所以，這種均勻量化 器對(duì)于小輸

10、入信號(hào)很不利。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)， 改善小信號(hào)時(shí)的信號(hào)量噪比，在實(shí)際應(yīng)用中常采用非均勻量化，我們采用歐洲普遍采用的A律壓縮，即13折線法進(jìn)行量化。2.2.1 十三折線法我們希望信噪比不隨信號(hào)的強(qiáng)度變化，當(dāng)輸入電壓x減小時(shí)，應(yīng)當(dāng)使量化間隔Ax按比例地減小，即要求Axx,這在理論上要求壓縮特性具有對(duì)數(shù)特性。十三折線壓縮就是對(duì)其的近似實(shí)現(xiàn)。十三折線的原理圖如下圖2-4所示。圖中橫坐標(biāo)x在。至1區(qū)間中分為不均勻的8段。1/2至1間的線段稱為第 8段；1/4至1/2間的線段稱為第 7段；1/8至1/4 間的線段稱為第6段；依此類推，直到 。至1/128間的線段稱為第1段。圖中縱坐 標(biāo)y則均勻地劃分作 8段

11、。將與這8段相應(yīng)的座標(biāo)點(diǎn)(x, y)相連，就得到了一條折 線。八1/32J圖2-4十三折線法原理圖由圖可見，除第1和2段外，其他各段折線的斜率都不相同。在下表中列出了這些斜率。表1折線斜率表折線段號(hào)12345678斜率161684211/21/4因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)為交流信號(hào)，所以，上述的壓縮特性只是實(shí)用的壓縮特性曲線的半，在第3象限還有對(duì)原點(diǎn)奇對(duì)稱的另一半曲線，其完整曲線如下圖所示。2.2.2 脈沖編碼調(diào)制 PCM把從模擬信號(hào)抽樣、量化，直到變換成為二進(jìn)制符號(hào)的基本過程，稱為脈沖編碼調(diào)制。例如模擬信號(hào)的抽樣值為3.15, 3.96, 5.00, 6.38, 6.80和6.42,若按照“四舍五入”的原

12、則量化為整數(shù)值，則抽樣值量化后變?yōu)?, 4, 5, 6, 7和6,在按照二進(jìn)制數(shù)編碼后就變成二進(jìn)制符號(hào)：011、100、101、110、111和110。我們采用上面講的十三折線法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼。在 13折線法中采用的折 疊碼有8位。其中第一位 c1表示量化值的極性正負(fù)。后面的 7位分為段落碼和段 內(nèi)碼兩部分，用于表示量化值的絕對(duì)值。其中第2至4位(c2 c3 c4)是段落碼，共計(jì)3位，可以表示8種斜率的段落；其他 4位(c5 c8)為段內(nèi)碼，可以表示每一段落 內(nèi)的16種量化電平。段內(nèi)碼代表的16個(gè)量化電平是均勻劃分的。所以，這7位碼總共能表示 27 = 128種量化值。在下面的表中給出了段

13、落碼和段內(nèi)碼的編碼規(guī) 則。表2段落碼編碼規(guī)則段落序號(hào)段落碼c2 c3 c4段落范圍(量化單位)11 1 11024-204821 1 0512-102431 0 1256-51241 0 0128-25650 1 164-12860 1 032-6470 0 116-3280 0 00-16表3段內(nèi)碼編碼規(guī)則量化間隔段內(nèi)碼c5 c6 c7 c8量化間隔段內(nèi)碼c5 c6 c7 c8151 1 1 170 1 1 1141 1 1 060 1 1 0131 1 0 150 1 0 1121 1 0 040 1 0 0111 0 1 130 0 1 1101 0 1 020 0 1 091 0 0

14、110 0 0 181 0 0 000 0 0 0利用MATLAB進(jìn)彳TPCM編譯碼如下:>> x-ptu_encode(9);pca_out =pCE_OUt =100010» pcdecode(x. 204B)生 6000我們知道，PCM編碼過程是存在量化誤差的，而我們解碼出的結(jié)果正是證明 了這一點(diǎn)。2.3 信道編碼由于在遠(yuǎn)距離傳輸過程中連0問題會(huì)使得接收方無(wú)法及時(shí)獲取同步時(shí)鐘而使得譯碼變得混亂，另外為了獲得檢糾錯(cuò)能力我們也要加上監(jiān)督碼，這時(shí)我們就要對(duì)編碼進(jìn)行再次編碼使其變成適合于在信道中傳輸?shù)拇a字，即信道編碼。2.3.1 HDB3 碼由于HDB3碼具有沒有直流成分，

15、高、低頻分量少，連“0”個(gè)數(shù)不超過3個(gè)利于在接收端提取定時(shí)信號(hào)的特點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離傳輸中非常適用。其編碼規(guī)則如下：消息碼：1 000 0 1 000 0 1 1 000 0 0 00 0 1 1 AMI碼：-1 000 0+1 000 0 -1 +1 000 0 00 0 0 -1 +1 HDB碼t -1 0 00-V+1 0 0 0+V *1 +1-B 0 0 -V +B 0 0 +V 4 +12.3.2 奇偶監(jiān)督碼奇偶監(jiān)督碼分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼，原理相同。我們采用偶數(shù)監(jiān)督碼，無(wú)論信息位有多少，其監(jiān)督碼只有一位，它使得碼組中1的數(shù)目為偶數(shù)，即滿足an-通an-2。 ® ao=0,

16、式子中ao是監(jiān)督位。這種編碼能夠檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)碼，在接收端按照上式求“模2和”，若計(jì)算結(jié)果為1則說明存在錯(cuò)碼， 否則則認(rèn)為無(wú)錯(cuò)碼， 這是最簡(jiǎn)單的一種檢錯(cuò)編碼措施，沒有糾錯(cuò)能力，可以采用差錯(cuò)重傳機(jī)制來修正。3 .調(diào)制與解調(diào)3.1 MSK調(diào)制最小頻移鍵控（MSK）信號(hào)是一種包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號(hào)，MSK可以看成是 OQPSK的優(yōu)化。現(xiàn)在 MSK已經(jīng)應(yīng)用于很多 通信系統(tǒng)中。例如，SMSK（serial MSK）已經(jīng)在NASA的高級(jí)通信技術(shù)衛(wèi)星 （ACTS） 系統(tǒng)中應(yīng)用，GMSK（Gaussian MSK）已是歐洲全球移動(dòng)通信（ GSM）系統(tǒng)的調(diào)制 方式。下圖是MSK信號(hào)

17、調(diào)制波形示意圖。圖3-1 MSK調(diào)制波形示意3.1.1 MSK調(diào)制原理MSK 信號(hào)的第k個(gè)碼元為sk（t）=COS& st+at+中J，其中 s 2T s k（k-1）Ts<t<kTs。式中，s代表載波角頻率，Ts是碼元寬度，k是第k個(gè)碼元的初始 相位，4=±1 （當(dāng)輸入碼元為1時(shí)取=+1,當(dāng)輸入碼元為 0時(shí)取=-1）。需要注意的是相位與碼元相關(guān)。相位連續(xù)的一般條件是前一碼元末尾的總相位等于后一碼元開始時(shí)的總相位，即RkTs +久工=sskTs +久。化簡(jiǎn)后彳#到久=久二十三02/=吃：首"1 f ,在用相干法接收時(shí)，可以假設(shè)ak-1的初始值等于0,這時(shí)

18、由上式可知 華k =0或n（mod 2兀），這說明MSK 信號(hào)前后碼元具有相關(guān)性。我們將 MSK信號(hào)第k個(gè)碼元的表示式子展開化簡(jiǎn)，令pk=coscPk=±1、qk =akcosQ =akpk =±1 ,我們發(fā)現(xiàn)：僅當(dāng)4工軟*且此為奇數(shù)時(shí)，A才改變口 僅當(dāng)磯金用且上為偶數(shù)時(shí)，Qk才改變， 即生變化，且碼元為奇數(shù)個(gè)時(shí)，網(wǎng)改變口 即歿變化,且碼元為偶數(shù)個(gè)時(shí).外改變。所以我們可以采用類似差分編碼的方式來得到Pk和qk,其原理框圖如下。圖3-2 p k和q k的實(shí)現(xiàn)Pkqk3.1.2 MSK 調(diào)制從原理討論中我們可以得到MSK的調(diào)制式如下:cos - a. cog sin sin 由

19、5IT, 工 上 上2工工從而我們可以得到 MSK調(diào)制實(shí)現(xiàn)的原理框圖如下圖3-3,至此我們得到了高頻調(diào)制的MSK信號(hào)，這里可以看出，雖然我們對(duì)原始信息進(jìn)行了數(shù)字化，但在需 要傳輸時(shí)，我們?nèi)匀话哑湔{(diào)制成高頻模擬信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，這有利于在信道中傳輸或天線的發(fā)射。圖3-3 MSK調(diào)制實(shí)現(xiàn)原理框圖3.2 MSK解調(diào)對(duì)最小頻移鍵控調(diào)制的信號(hào)解調(diào)時(shí)我們采用相干解調(diào)的辦法。用本地載波cos（銖t + ）作為相干載波與接收到的信號(hào)相乘，再通過積分判決來解調(diào)出調(diào)制之前的信號(hào)。若輸入的兩個(gè)碼元為“+1, +1”或“+ 1,-1"，虹 k（t）的值在0 < t <2Ts期間始終為正。若輸入的一對(duì)

20、碼元為“一 1, +1”或“一1, 1”,則值始終為負(fù)。因此，若在此2Ts期間對(duì)上式積分，則積分結(jié)果為正值時(shí)，說明第一個(gè)接收碼元為“+ 1”；若積分結(jié)果為負(fù)值，則說明第1個(gè)接收碼元為“1”。按照此法，在Ts < t <3Ts期間積分，就能判斷第 2個(gè)接收碼元的值，依此類推。圖3-4 MSK解調(diào)圖中兩個(gè)積分判決器的積分時(shí)間長(zhǎng)度均為2Ts,但是錯(cuò)開時(shí)間Ts。上支路的積分判決器先給出第 2i個(gè)碼元輸出，然后下支路給出第 （2i+1）個(gè)碼元輸出。MSK信號(hào)是用極性相反的半個(gè)正（余）弦波形去調(diào)制兩個(gè)正交的載波。因此， 當(dāng)用匹配濾波器分別接收每個(gè)正交分量時(shí)，MSK信號(hào)的誤比特率性能和2PSK、

21、QPSK及OQPSK等的性能一樣。但是，若把它當(dāng)作FSK信號(hào)用相干解調(diào)法在每個(gè) 碼元持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)解調(diào)，則其性能將比 2PSK信號(hào)的T能差3dB。利用MATLAB仿真得到的MSK調(diào)制的傳輸過程中的 MSK信號(hào)如圖所示：MSK傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時(shí)間通過計(jì)算我們得到了誤碼率和信噪比之間的關(guān)系曲線，其中實(shí)線是理論上的誤碼率的值隨信噪比的變化曲線，以'*'標(biāo)示出來的曲線就是實(shí)際中誤碼率與信噪比之間的關(guān)系曲線。4 .信道描述信道可分為有線信道(電線、光纖)和無(wú)線信道(電磁波，含光波)。信道中存在多種干擾。通信系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型就是加性噪聲信道，信道僅對(duì)通過它傳輸?shù)男盘?hào)s疊加一個(gè)隨機(jī)噪聲過程

22、n(t)。從物理上講，加性噪聲過程來自通信系統(tǒng)的電子元 件和接收機(jī)的放大器， 或者來自傳輸中遇到的干擾。 這種類型的噪聲從統(tǒng)計(jì)特性上 屬于高斯噪聲過程。因此相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型通常稱為加性高斯噪聲信道。這種信道的幅度特性是平坦的， 并且對(duì)于所有頻率， 其相頻響應(yīng)是線性的， 因 此調(diào)制信號(hào)通過高斯白噪聲信道不會(huì)引起不同頻率分量的幅度損失和相位失真，不存在衰落。唯一的畸變是由高斯白噪聲引起的。白”意味著噪聲是一個(gè)在所有頻率上具有平坦功率譜密度的平穩(wěn)隨機(jī)過程。習(xí)Nc -慣上，假7E其功率譜號(hào)度為：N(f ) =2,° < f C30 ,這意味著白色過程就有無(wú)限大的能量，這當(dāng)然是數(shù)學(xué)上的理想

23、情況。我們討論信道中的噪聲對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懚家愿咚拱自肼暈榍疤徇M(jìn)行討論。其原理框圖如下。x(t)y(t)圖4-1信道噪聲5 .系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如上圖所示，語(yǔ)音信號(hào)先經(jīng)過抽樣電路進(jìn)行時(shí)間上的離散化，再通過PCM編碼電路，采用13折線法進(jìn)行幅度上的量化編碼，即信源編碼。隨后進(jìn)行碼型變換即信道編碼，包括轉(zhuǎn)換成HDB3碼和添加奇偶監(jiān)督碼兩步，此時(shí)信號(hào)成為了適合于在信道中傳輸?shù)拇a字。緊接著我們對(duì)信道編碼后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行了MSK調(diào)制，將其調(diào)制到高頻載波上用于在信道中傳輸，MSK調(diào)制具有良好的頻帶特性和較低的誤碼率。在信道中傳輸時(shí)信號(hào)加入了高斯白噪聲，這是一種加性噪聲，到達(dá)接收端后先進(jìn)彳T M

24、SK信號(hào)的解調(diào)，將其解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，這時(shí)根據(jù)信號(hào)的奇偶監(jiān)督位來進(jìn)行 檢錯(cuò)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則要給發(fā)送端一個(gè)反饋進(jìn)行差錯(cuò)重傳，如果沒有錯(cuò)誤，則進(jìn)行信道譯碼、PCM譯碼，這時(shí)再通過一個(gè)低通濾波器和平滑濾波器就可以將原始的 語(yǔ)音信號(hào)恢復(fù)出來，達(dá)到了通信的目的。圖5-1通信系統(tǒng)原理圖附錄MATLAB實(shí)現(xiàn)代碼%pcm編碼 function pcm_out=pcm_encode(x) r=length(x);pcm_out=zeros(r,8);for i=1:rif x(i)>=0pcm_out(i,1)=1;elsepcm_out(i,1)=0;endif abs(x(i)>=0&ab

25、s(x(i)<16step=1;st=0;pcm_out(i,2)=0;pcm_out(i,3)=0;pcm_out(i,4)=0;elseif 16<=abs(x(i)&abs(x(i)<32step=1;st=16;pcm_out(i,2)=0;pcm_out(i,3)=0;pcm_out(i,4)=1;elseif32<=abs(x(i)&abs(x(i)<64step=4;st=64;pcm_out(i,2)=0;pcm_out(i,3)=1;pcm_out(i,4)=1;elseif128<=abs(x(i)&abs(x(i

26、)<256step=8;st=128;pcm_out(i,2)=1;pcm_out(i,3)=0;pcm_out(i,4)=0;elseif256<=abs(x(i)&abs(x(i)<512step=16;st=256;pcm_out(i,2)=1;pcm_out(i,3)=0;pcm_out(i,4)=1;elseif512<=abs(x(i)&abs(x(i)<1024step=32;st=512;pcm_out(i,2)=1;pcm_out(i,3)=1;pcm_out(i,4)=0;else 1024V=abs(x(i)step=64;s

27、t=1024;pcm_out(i,2)=1;pcm_out(i,3)=1;pcm_out(i,4)=1; endtmp=floor(abs(x(i)-st)/step);t=dec2bin(tmp,4)-48;if tmp=16t(1:4)=1 1 1 1;endpcm_out(i,5:8)=t(1:4);enddisplay(pcm_out);%pcm譯碼function out=pcm_decode(in,v)n=length(in);in=reshape(in,8,n/8);slot(1)=0;slot(2)=16;slot(3)=32;slot(4)=64;slot(5)=128;sl

28、ot(6)=256;slot(7)=512;slot(8)=1024;step(1)=1;step(2)=1;step(3)=2;step(4)=4;step(5)=8;step(6)=16;step(7)=32;step(8)=64;for i=1:n/8ss=in(i,1)*2-1;tmp=in(i,2)*4+in(i,3)*2+in(i,4)+1;st=slot(tmp);dt=(in(i,5)*8+in(i,6)*4+in(i,7)*2+in(i,8)*step(tmp)+0.5*step(tmp);out(i)=ss*(st+dt)/2048*v;end%MSK調(diào)制與解調(diào)functi

29、on out = delay(data,n,sample_number)out = zeros(1,length(data);out(n*sample_number+1:length(data)尸data(1:length(data)-n*samp le_number);End差分編碼functiondata_diff = difference(data) data_diff = zeros(1,length(data);data_diff(1) = 1 * data(1);for i = 2:length(data)data_diff(i) = data_diff(i-1) * data(i

30、);End% 調(diào)制functionsignal_out,I_out,Q_out=mod_msk(data,data_len,sample_number,R b)data_diff = difference(data);I(1) = 1;for i = 1:2:data_lenQ(i) = data_diff(i);Q(i+1) = data_diff(i);endfor i = 2:2:data_lenI(i+1) = data_diff(i);I(i) = data_diff(i);endfor i = 1:sample_numberI1(i:sample_number:data_len*s

31、ample_number) = I(1:data_len);Q1(i:sample_number:data_len*sample_number) =Q(1:data_len);endt=1/fs:1/fs:data_len*Tb;I_out = I1 .* cos(pi*t/2/Tb);Q_out = Q1 .* sin(pi*t/2/Tb);signal_out = I_out + j*Q_out;subplot(221)plot(data,度)；title('MSK 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)');xlabel( '時(shí)間');ylabel( '幅subplot(22

32、2)plot(data_diff, ');ylabel( subplot(223)幅度)；title(差分后的數(shù)據(jù)');xlabel( '時(shí)間plot(I1, 1 subplot(224)；title(加權(quán)前I 路');xlabel(時(shí)間);ylabel(,幅度,)；plot(Q1,1 figure(2) subplot(221)；title(加權(quán)前Q路');xlabel(時(shí)間);ylabel(,幅度,)；plot(cos(pi*t/2/Tb), t/(2Tb)' );xlabel( subplot(222)'.-' );titl

33、e(時(shí)間);ylabel(加權(quán)函數(shù)幅度)COS( Ttplot(sin(pi*t/2/Tb), t/(2Tb)' );xlabel( subplot(223)'.-' );title(時(shí)間);ylabel(加權(quán)函數(shù)幅度)sin( Ttplot(I_out, );)；title(加權(quán)后路);xlabel(時(shí)間);ylabel(幅度subplot(224) plot(Q_out, );)；title(加權(quán)后Q路);xlabel(時(shí)間);ylabel(幅度解調(diào)clear allclose alldata_len =3000;sample_number = 8;%碼元個(gè)數(shù)%采樣個(gè)數(shù)Rb = 240;%碼元速率fc = 9600;%載波頻率data = rand_binary(data_len);signal_out,I_out,Q_out=mod_msk(data,data_len,sample_number,Rb);multi = fc/Rb;I_temp=interp(I_out,multi);Q_temp=interp(Q_out,multi);Fs=fc*sample_number;t=1/Fs:1/Fs:length(I_temp)*1/Fs;signal_i=I_temp.*cos(2*pi*fc*t);signal_q=Q_temp.*sin(2*p