通信系统仿真

实验目的

这是一个综合性的大型实验,通过搭建一个包括信源、信源编译码器、信道、信道编译码器等各模块在内的仿真通信系统,
使学生能够加深对本课程各个重点章节的理解,更好地掌握通信的本质意义。

说明:
由于搭建一个完整通信系统的工作量较大,所以本实验可以使用Matlab等仿真工具。下面分别描述系统中各个模块的要求。本程序只使用了java
1. 离散信源:要求能以指定的概率分布(p,p-1)产生0,1符号构成的二进制信源符号序列。
2. 信源编码器:输入时上一步产生的二进制符号序列。要求能选择以下三种中的任意一种
1.无编码(直通)
2.二进制香农-费诺编码
3.二进制霍夫曼编码
当我们在上一步中指定信源的概率分布之后,就可以马上生成这几种编码的码表,实际的编码工作仅仅只是查表而已。
当然,直接对上一步指定的信源进行编码是不合适的,需要先进行信源的扩展,换一句话说,需要确定信源分组的长度。
这个长度N也是本系统的一个重要参数,是在系统运行之前由用户输入的。
3. 信道编码器:输入是信源编码器输出的二进制符号序列。编码方式要求能选择以下三种中的任意一种
1.使用无编码
2.3次重复编码
3.Hamming(7,4)码
信道编码器是个简单的一一对应的函数转换模块,没有额外的控制参数,可以事先实现这三种编码器,统一其输入输出格式,运行时按照指定的类型直接使用即可。
4. 信道: 其输入时信道编码器输出的二进制符号序列。经过传输后输出被噪声干扰和损坏了的二进制符号序列。
要求能够模拟理想信道、给定错误概率为p的BSC以及给定符号0,1各自错误概率p,q的任意二进制信道。
5. 信道译码器: 由于信源经过信源编码器和信道编码器后的统计特性难以明确给出,所以此时理想译码器准则无法实施。
因此根据第四步给出的信道统计特性,选择采用极大似然译码准则进行译码。

  1. 信源译码器:在第二步确定信源编码器之后即可同时确定信源译码器。信源译码器的工作仅仅是简单的查表即可。

实验要求:

输入: 各个模块的相关参数
输出:
1.信源产生的原始符号序列
2.信源译码器输出的符号序列
3.信道编码后的信息传输效率
4.整个通信过程的误比特率(BER)
5.信道编译码过程中产生的误码率(BLER)

代码

代码请移步github CommunicationSystemSimulation

运行截图

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本书是作者从事大型现代通信系统仿真工作20余年的经验总结,利用C++语言系统地讲解了复杂无线通信系统中各类模块的仿真原理与方法,并给出了大量实用的模型源代码。作者在本书编写过程中开发了工具包PracSim,这是一个由仿真模型和可互连的仿真结构组成的模块集,可以为用户提供一个可修改及开发的基础模型,以便能更接近用户所需仿真的系统。书中仿真结构和模型的源代码均可在Prentice Hall的网站上获得。通过本书的学习可使读者掌握无线通信系统仿真的基本方法,从而加深对无线通信和面向对象编程的理解,为从事通信领域的相关研究工作打下坚实的基础。. 本书内容丰富、实用性强,非常适合国内目前的需求。可作为高等院校信息类专业高年级本科生和研究生的通信系统仿真课程的教材,也可供相关工程技术人员参考使用。... 第1章 仿真:背景及回顾 1.1 通信系统 1.2 仿真过程 1.3 仿真程序 第2章 仿真基础结构 2.1 参数输入 2.1.1 各参数值 2.1.2 参数数组 2.1.3 枚举类型参数 2.1.4 系统参数 2.1.5 信号绘图参数 2.2 信号 2.2.1 信号管理策略 2.2.2 信号管理系统的实现 2.3 控制信号 2.4 结果报告 附录2A 源代码实例 第3章 信号发生器 3.1 基本信号发生器 3.1.1 单位阶跃函数 3.1.2 矩形脉冲 3.1.3 单位冲激 3.1.4 软件实现 3.2 音频信号发生器 3.2.1 软件实现 3.3 基带信号采样 3.3.1 采样的频域特性 3.4 基带数据波形发生器 3.4.1 非归零NRZ基带信号 3.4.2 双相位基带信号 3.4.3 延迟调制 3.4.4 应用中的问题 3.5 为带通信号建模 附录3A 源代码实例 第4章 随机过程模型 4.1 随机序列 4.1.1 离散分布 4.1.2 离散随机过程 4.2 随机过程发生器 4.2.1 线性同余序列 4.2.2 软件实现 4.2.3 随机数发生器的评价 4.3 连续时间噪声过程 4.3.1 连续随机变量 4.3.2 随机过程 4.4 加性高斯噪声发生器 4.4.1 高斯分布 4.4.2 误差函数 4.4.3 谱特性 4.4.4 噪声功率 4.4.5 高斯随机数发生器 4.5 通带噪声 4.5.1 包络和相角 4.5.2 瑞利随机数发生器 4.6 随机过程的参数模型 4.6.1 自回归噪声模型 附录4A 源代码实例 第5章 离散变换 5.1 离散傅里叶变换 5.1.1 参数选择 5.1.2 离散傅里叶变换的性质 5.2 时域抽取算法 5.2.1 软件注释 5.3 频域抽取算法 5.4 小采样数N的离散傅里叶变换 5.5 素因数算法 5.5.1 软件注释 附录 5A 源代码实例 第6章 谱估计 6.1 采样频谱 6.1.1 软件实现 6.2 Daniell 周期图 6.2.1 软件实现 6.3 Bartlett 周期图 6.3.1 软件实现 6.4 加窗和其他问题 6.4.1 三角窗 6.4.2 软件考虑 6.4.3 von Hann 窗 6.4.4 汉明窗 6.4.5 软件实现 6.5 Welch周期图 6.5.1 软件实现 6.6 Yule-Walker方法 6.6.1 软件实现 附录6A 源代码实例 第7章 系统表征工具 7.1 线性系统 7.1.1 线性系统的特性 7.1.2 传递函数 7.1.3 传递函数的计算机表示方法 7.1.4 幅频响应、相频响应和时延响应 7.2 星座图 7.2.1 眼图 附录7A 源代码实例 第8章 滤波器模型 8.1 建模方法 8.1.1 数值积分 8.1.2 频率响应采样 8.1.3 数字滤波器 8.2 模拟滤波器响应 8.2.1 低通滤波器幅频响应特性 8.2.2 滤波器转换 8.3 经典模拟滤波器 8.3.1 巴特沃斯滤波器 8.3.2 切比雪夫滤波器 8.3.3 椭圆滤波器 8.3.4 贝塞尔滤波器 8.4 由数值积分来仿真滤波器 8.4.1 双二次型 8.4.2 软件设计 8.5 用IIR数字滤波器仿真模拟滤波器 8.5.1 IIR滤波器的性质 8.5.2 模拟滤波器映射为IIR数字滤波器 8.5.3 软件设计 8.6 频域内滤波 8.6.1 快速卷积 8.6.2 软件设计 附录 8A 源代码实例 第9章 调制与解调 9.1 仿真的要点 9.1.1 利用恢复的载波 9.2 正交相移键控 9.2.1 非理想特性 9.2.2 正交调制器模型 9.2.3 QPSK相关解调器模型 9.2.4 正交解调器模型 9.2.5 QPSK仿真 9.2.6 QPSK信号的性质 9.2.7 偏移 QPSK 9.3 二进制相移键控 9.3.1 BPSK调制器模型 9.3.2 BPSK解调 9.3.3 BPS
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