长沙理工大学 《通信原理》课程设计报告

数据传输系统误码率测试器的 MATLAB 实现及性能分析

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院 计算机与通信工程 专 业 通信工程 级 学 号 学生姓名 ____________ 指导教师 ___________________ 课程成绩 ___________________ 完成日期 201 课程设计成绩评定 学 院计算机与通信工程 专 业 通信工程 班 级 _________________ 学 号_ 学生姓名 ____________________ 指导教师 ________________ 课程成绩 ____________________ 完成日期 ___________

指导教师对学生在课程设计中的评价 评分项目 优 良 中 及格 不及格 课程设计中的创造性成果 学生掌握课程内容的程度 课程设计完成情况 课程设计动手能力 文字表达 学习态度 规范要求 课程设计论文的质量

指导教师对课程设计的评定意见

综合成绩 指导教师签字 2017 年1月15日课程设计任务书 题目 数字传输系统误码率测试器的MATLA实现及性能分析

主要内容: 本课程设计的目的主要是仿真通信加密系统。 对输入随机数字信号与 m 序列异或运算以实现信号加密，送入含噪信道，在接收端与相同序列再进行 异或运算以解密，改变信道误码率大小，测试接收信号与发送信号之间的误 码率，分析该种加密传输系统的抗噪声性能。 要求： (1) 本设计开发平台为 MATLAB中的Simulink。 (2) 模型设计应该符合工程实际，模块参数设置必须与原理相符合。 (3) 处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。 (4) 独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。 应当提交的文件： (1)课程设计学年论文。 (2)课程设计附件(主要是模型文件和源程序)

计算机与通信工程学院 通信工程专业 课程名称通信原理课程设计 学生姓名 时间 2016〜2017学年第一学期18〜20周

指导老师 曹敦 数据传输误码率的MATLAB^现性能分析 学生姓名：席广然 指导老师：曹敦 摘 要 本课程设计主要运用 MATLAB!成环境下的Simulink仿真平台设计进行数据传输 系统误码率测试器的仿真。在本次课程设计中先根据9级m序列发生器的结构，从Simulink 工具箱中找所需元件，送入含噪信道，改变信道误码率大小，测试发送信号与接收信号的 误码率大小，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，最后通过对输出波形的分析得 出仿真是否成功。

关键词Simulink；数据系统；m序列；误码率 1引言

本次课程设计主要运用 MATLAB软件，在Simulink平台下建立仿真模型。实现数据 传输系统的的误码率计算的过程，通过比较发送信号与接收信号之间产生的误码率大小， 分析比较，改变参数设置，观察波形变化及误码率大小的变化，并对其进行分析总结。

1.1课程设计的目的 通信原理是通信工程专业的一门骨干的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础。 掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础，可提高处理通信系统问题能 力和素质。由于通信工程专业理论深、实践性强，做好课程设计，对学生掌握本专业的知 识、提高其基本能力是非常重要的。 本次的课程设计研究的是数据传输的误码率，通过改变噪声方差的大小，测试发送信 号与接收信号的误码率大小，用来理解实际生活的数据传输之间误码率大小的决定条件， 从而在实际中尽量减少误码率的大小。 1.2课程设计的基本任务和要求

本次课程设计的基本任务： （1） 使学生通过专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统 的性能。 （2） 使学生掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。 （3） 了解通信工程专业的发展现状及发展方向。 （4） 与运用学过的MATLAB基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台 的使用 课程设计中必须遵循下列要求： （1）9级m序列发生器，送入含噪信道，改变信道误码率大小，测试接收信号与发送 信号之间的误码率，分析该种系统的抗噪声性能 （2）要求编写课程设计论文，正确阐述和分析设计和实验结果。

1.3设计平台 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是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计 环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性 系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink可以用连续采样时间、离散采 样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分 具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型， Simulink提供了一个建立模型方块图的图 形用户接口 （GUI），这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快 捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulik是MATLAB软件的扩展，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互 接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统 模型的构建，而非语言的编程上。 所谓模型化图形输入是指Simulik提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只 需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对 这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与 分析。 2设计原理

2.1 Simulink工作环境 （1）模型库 在MATLAB命令窗口输入“simulink并回车，就可进入Simulink模型库

单击工具栏上的 Simulik模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete （离散模块） Function&Tables （函数和平台模块）Math （数学模块）Nonlinear （非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks （接收器模块）Sources （输入源模块）用户可以 根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从 而实现全图形化仿真。 Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了 Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加 入仿真模型。

按钮也可进入 图 2.1-1 Simulink 工具箱 (2)设计仿真模型 在MATLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择 “File ” | “New | ，“即odel”

可生成空白仿真模型窗口

图2.1-2新建仿真模型窗口 (3) 运行仿真 两种方式分别是菜单方式和命令行方式，菜单方式：在菜单栏中依次选择

| "Start"或在工具栏上单击 。命令行方式：输入 “ sim启动仿真进程 比较这两种不同的运行方式：菜单方式的优点在于交互性，通过设置示波器或显示模 块即可在仿真

"Simulatio n" 过程中观察输出信号。命令行方式启动模型后，不能观察仿真进程，但仍可 通过显示模块观察输出，适用于批处理方式。

2.2 m序列产生器 （1）m序列产生器的结构 m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称， m序列是带线性反馈的移位寄存 器产生的。 由n级串联的移位寄存器和反馈逻辑线路可组成动态移位寄存器，如果反馈逻辑 电路只由模2和构成，则称为线性反馈移位寄存器。带线性反馈逻辑的移位寄存器设 定初始状态后，在时钟触发下，每次移位后各级寄存器会发生变化，其中任何一级寄 存器的输出，随着时钟节拍的推移都会产生一个序列，该序列称为移位寄存器序列。 n级线性移位寄存器如图所示:

图2.2 n级线性移位寄存器 (2) m序列产生器的性质 ①均衡性：在m序列中一个周期内“1”的数目比“ 0”的数目多1,这表明， 序列平均值很

小。 (②m序列和其移位后的序列逐位模 2相加，所得的序列还是 m序列，只是相移 不同而已。

③m序列发生器中移位寄存器的各种状态，除全 0状态外，其他状态只在 m序

列中出现1次。 ③m序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产生 m序列。

③m序列具有良好的自相关特性，其自相关系数：当j等于0时，p(j)=1;当j 不等于0时，

p(j)=1/N,从m序列的自相关系数可以看出 m序列是一个狭义 伪随机码。

2.3 误码率测量 在数字通信中误码率是一项主要的质量指标。在实际测量数字通信系统的误码率 时，一般来说，测量结果与信源送出信号的统计特性有关。通常认为二进制信号中 “ 0”和“1”是以等概率随机出现的。所以测量误码率时最理想的信源是随机序列 发生器，在实际通信中一般都是单程传输信息的，在测量单程数字通信的误码率时, 就不能用随机序列，而是用性能相近的伪随机序列代替它，如下图所示：

图2.3单程测试法