现代通信课程设计doc资料

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1、1. 引言1.1固定电话的现状固定电话起源于欧洲，1854 年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了， 1876 年贝尔发明了电话，电话发明后的几十年里，围绕着电话的经营、技术等问题，通信系统的发展有了巨大的进步。1949 年以前，中国电信系统发展缓慢，到 1949 年，中国电话的普及率仅为0.05%，电话用户只有23 万。 1949以后，中国迅速恢复和发展通信。发展至今，虽然全国固定电话用户继续呈现逐步减少的态势，但也发展到了几乎每五个人就有一部固定电话。1）固定电话的迅猛发展改革开放以来，我国电信业进入快速发展期，固定通信作为基础，首先获得了长足的发展：逐步建成了较完善的网络，固定电话用户

2、数量快速增长，在过去十年内用户的平均增长速度高达34，取得了巨大的成就。截至2002 年底，用户总数已达到2.14 亿，比 2001 年增长了 19，固定电话的主线普及率达到 16.8 线 / 百人，其中城市电话主线普及率为24.8 ，规模容量已跃居世界首位。2）固定电话对人们生活的重要性在战争年代，固定电话的流入中国，使得军队作战的沟通，信息传达更加迅速、准确，为军事做出重大贡献。这时候人们日常生活中接触电话的机会并不多。改革开放以前，人们为了打电话要排长队，也不能方便快捷的跟亲人朋友做更多交流，在迅猛发展之后，人们可以随时跟外界交流，人与人之间的距离拉近，世界变得更小，信息的共享就更多了。

3、固定电话在人们的生活中有着举足轻重的地位。3）固定电话目前的发展现如今，人类社会已进入信息化时代，人们工作、学习和生活等方面对信息的需求量越来越大，利用率越来越高，联系范围也越来越广。然而，人类最1早使用的主要通信工具固定电话的发展速度却日趋缓慢，业务收入增长率逐年下降。固定电话与信息时代发展步伐极不协调的现象，已在全球范围内引起业界广泛关注。一些用户的固定电话机上落满灰尘，因为他们使用手机打电话；有些购买新居的用户，家庭首选是手机而不是安装固定电话；不少用户退出固定电话网，加入移动网。这就是目前固定电话遭遇的尴尬。1.2 固定电话通信系统1）固定电话的的工作原理电话通信是通过声能与电能相互转

4、换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。当发话者拿起电话机对着送话器讲话时，声带的振动激励空气振动，形成声波。声波作用于送话器上，使之产生电流，称为话音电流。话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内。而受话器作用与送话器刚好相反 - 把电流转化为声波，通过空气传至人的耳朵中。这样，就完成了最简单的通话过程。2）固定电话的基本功能电话机设置在电话通信起点和终点的用户侧，是电话网的用户终端设备。现代的电话机能够方便地实现终端用户之间的呼叫和通话，是经过一百多年来许多人的研究和无数次的改进而形成的。尽管它们的式样千差万别

5、，但一般都有如下基本功能：（ 1）声电互换因为要进行快速的、远距离的通信，不能直接传送声音，而必须先把声音变成电信号（即以电作为载体），到对方后再把电信号还原成为声音。（ 2）摘机识别2当主叫方拿起电话机时，交换机应有能知道“有人要打电话”的功能，以便交换机做好接续准备。（ 3）发送信号自动电话机正是通过发送拨号信号来指挥电话交换机的工作，并进而建立两个电话机之间的连接的。(4 ）响铃即在对方来电话时，电话机能以铃声告诉主人：“有人来电话了。”（ 5）电接续电话机中，实现这五大功能的部件依次是：送受话器、叉簧、拨号盘（或按键盘）、电话铃和电话回路。3）固定电话的不足和优势作为一种传统的通信工具

6、和手段，比起新的技术，其运营商在经营管理方面存在着先天的不足。由于在通信技术发展的早期，近百年的时间里，固话一直占据着绝对的垄断地位，这就使得固网运营商对市场的竞争机制不熟悉，对市场规律的变化不敏感，经营观念陈旧，很多运营机制不适应当前的市场发展；另外，企业中人力结构不合理，复合型、创新型、精英型的人才缺失以及企业缺乏科技创新，这些都对固定电话的发展造成了阻碍。然而，在存在不足的同时，经过100 多年的发展，固定电话也自有其在运营经验、管理文化底蕴等方面的优势，另外，其品牌的影响力仍在，因而，作为当前最为环保的通信工具，固定电话依旧有着巨大的发展潜力和广阔的发展空间。4） 固定电话通信当前的发

7、展趋势国外的传统固定电话在发展中，为了突破发展的瓶颈，在近年来出现了将语音、宽带数据与视频内容打包的业务模式，这一模式很好地提高了信息服务水平，对固定电话的发展指明了一条可行的发展道路。5) 固定电话发展的出路3从固定电话的发展趋势不难看出，固定电话的发展出路在于扩张宽带业务、开展多媒体通体、积极拓展增值业务，并应继续扩大发展规模，建立起信息普遍受益的机制，促进固话的长远发展。（1）扩张宽带业务。中国的宽带用户，就绝对用户量来说，其总体规模总量仅次于美国，位居世界第二，这对于固定电话的运营商来说，是发展的一大机遇，只要利用好这一优势，将宽带业务作为固定电话发展的重点，建立起互联网接入客户管理平

8、台，在内容和力度上不断地创新，加大开发的力度，就能使其成为固定电话业务新的增长点和亮点，有效地促进固话通信的发展。（2）开展多媒体通信。固定电话的多媒体通信不仅能够实现传统的语音信息传递，还能传递文字和图像信息，实现固定电话通信的可视化。在实践中，固定电话运营商可以开展以 IPTV（Interactive Personality TV ）为主的视频业务，通过合作开发 IPTV 等视频业务，开展多媒体通信，满足用户需求，培育市场，从而促进固定电话的发展。（3）拓展增值业务。增值业务虽然在个人的消费中所占的比例较小，带来的直接利润也不大，但好的增值业务能有效地树立运营商的口碑，提高运营商的市场竞争

9、力，为运营商带来客户。因此，在加强传统业务、宽带业务、多媒体业务发展的同时，还应积极地拓展增值业务，使其能发挥良好的带动作用，进一步促进固定电话的发展。6）发展固定电话多媒体通信，应思考以下问题：（1）解决固话发展中的瓶颈问题目前，中国电信和中国网通是我国最大的固定电话运营商，拥有当今世界上最庞大、最先进的固定电话网，用户数居全球第一，市场之大也是全球第一。但是，这些优势并没有得到充分的发挥和应用，固话一些新业务的开发与应用远远落后于网络的发展，特别是固话终端设备，基本还是原始的电话机，只能完成语音的收发，功能单一。这不仅造成网络资源的巨大浪费，阻碍了各类新业务的开发，制约了现代网络技术的进一

10、步发展，而且也很不适应信息化4时代发展的市场需要，成为固话发展的瓶颈问题。 因此，当务之急必须研发一种先进的固话终端设备，使其与现代网络技术的发展同步。既能满足传统业务的需求，又能适用于新业务的发展和不同层次用户的需要，以解决固话发展的瓶颈问题。（2）多媒体固定电话机的设计多媒体固定电话机应由接收、发送、处理控制等部分组成。接收部分包括受话器、显示屏、打印机和连接线等，主要用于接收各类信息；发送部分包括送话器、摄像头、键盘和连接线等附属品，主要用于发送各类信息；处理控制部分是多媒体固定电话机的司令部，主要用于处理各类信息，控制接收、发送任务的完成。（3）多媒体固定电话的广阔市场前景当今国家，地

11、区之间的各种交往活动日益频繁，人们之间的沟通也越来越密切。由于人类的生活条件已发生根本变化，对通信消费的观念产生了巨大转变。需要通过高质量的具有多种业务功能的通信方式，全方位、多层次地获得和有效利用各类信息，以获得最大的效益和效率。据统计，在人类的通信中，信息的有效性 50%-60%是通过视觉实现的， 30%-38%是通过语音实现的，有 7%的比例是通过内容实现的。传统的通信工具，包括电话、传真等，由于功能单一，严重制约了信息有效性的充分发挥。而固定电话多媒体通信的突出特点是集语音、文字、图像为一体，具有交互能力和多种功能、能够消除现有通信工具的局限性，最大限度地实现信息的有效性，从而实现真正

12、意义上的面对面沟通和电话机上网，这是传统的通信工具和其他多媒体通信方式所无法替代的。2通信系统的设计2.1 设计的总体框图5模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，其模型如图(1) 所示，其中包含两种重要变换。第一种变换时，在发送端把连续信号变换成原始电信号，在接收端进行相反的变换，这种变换由信源和信宿来完成。这里所说的是原始电信号通常称为基带信号，基带的含义是指信号的频谱从零频开始，如语音信号的频率范围为300Hz 3400Hz，图像信号的频率范围为06MHz。有些信道可以直接传输基带信号，而以自由空间作为信道的无线电传输这些信号。因此，模拟通信系统中常常需要进行第二种变换：把基带信

13、号变换成适合在信道中传输的信号，并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号，它应有两个基本特征：一是携带有信息：二是适应在信道中传输。由于已调信号的频谱通常具有带通形式，因而已调信号又称通带信号（也叫频带信号）。模拟信息源调制器信道解调器接受者噪声源图(1). 模拟通信系统模型2.2 各个模块的设计1) 模拟信源信源的作用是把各种消息转换成原始电信号。而模拟信源输出连续的模拟信号，如话筒（声音音频信号）摄像机（图像视频信号）；通信系统传输的消息是多种多样的，可以是符号、话音、文字、数据、图像等。模拟信号传输的是消息的状态是连续变化或不可数的

14、，如连续变化的话音、图像等；消息的传递是通过它的物理载体电信号来实现的，即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频谱或相位）。如果电信号的参量取值连续6（不可数、无穷多），则称之为模拟信号 。例如，话筒送出的输出电压包含话音信息，并在一定范围内连续变化，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间上去也连续。( 下图为模拟信号 )图（ 2）模拟信号在本次试验中所用载波为正弦波，基带调制信号为矩形波。2) 调制器所谓调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制 ( 也称为载波调制 ) 。本实验采用双边带（ DSB）调制方式m( t)S

15、DSB (t)载波cos c (t )图（ 3）双边带（ DSB）调制模型DSB双边带其时域表达式为 : SDSB (t )m(t) cos其频域表达式1为 : SDSB (t )M (c )M (c )27DSB的信号调制效率是100，即全部功率都用于信息传输。DSB虽然节省了载波功率，但他所需的传输带宽是调制信号带宽的两倍。3) 信道信道连接发送端和接收端，其功能是将信号从发送端传送到接收端。按照传输煤质的不同，信道可以分为两大类: 无线信道和有线信道。无线信道利用电磁波在空间的传播来传输信号，而有线信道则利用人造的传导电或光信号的媒体来传输信号。本实验中的对讲机用无线信道传输信号的。在通

16、信系统模型中，还提到信道中存在噪声，它对于信号传输有重要的不良影响，所以通常认为它是一种有源干扰。而信道本身的传输特性不良可以看作是一种无源干扰。本实验加载噪声为高斯白噪声。ei (t )K (t )eo (t )K K()n(t )图（ 4）调制信道数学模型4) 解调器解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号（即调制信号）。解调的方法分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。我们的 DSB调制需用相干解调。相干解调也叫同步检波。解调是把基带信号的频谱搬到载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把载频位置的已调信号的谱搬回到基带位置

17、，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。在本次实验解调为 DSB相干解调，其模型图为：8sm (t)s p (t)sd (t )LPFct (t )cosct图(5)DSB 相干解调抗噪声性能分析相干解调适用于所有线性调制信号解调。已调信号的一般表达式为Sm (t)Si (t) cosc (t)So (t) sinc t与同频同相的相干载波c(t) 相乘后，得：1SI (t )11Sp (t) S（m t ) cos c tSI (t ) cos2 c (t )SQ (t) sin 2 ct222经低通滤波器（ LEP）后，得：Sd (t)1 SI (t)21Sd (t）SI (t )m(t)

18、从以上分析可知实现相干解调的关键是接收端要提供一个与载波信号严格同步的相干载波。否则相干解调后将会使原始基带信号减弱，甚至带来严重失真。5) 接受者在本次试验中为示波器（Scope）6) 噪声源在本次试验为高斯白噪声2.3 设计系统的有效性和可靠性的计算9参数选择 :(1) 传输语音信号（ 0-4KHz）(2) 载波频率（ 200KHz）(3) 噪声功率谱密度（ 2 10-9 w/Hz）(4) 信号功率（ 8Mw）计算：（ 1）系统的传输速率（2）系统的信噪比解：选取 f 4KHz , f c 200KHz , 则带通滤波器的最低频率为 196KHz,最高频率 204KHz(1)2f 8KHz

19、, RB111.25104 HzT2B(2)输入噪声功率：N in0B2 1092BDSB 3.2 10-5 W输入信号平均功率 :Si8mWSi输入信噪比：250N iSoGSi2 250 500输出信噪比：N iN o3. 仿真3.1 仿真系统图103.2 各个模块的参数及输出特性1) 各个模块的参数载波的参数：调制信号的参数：11高斯噪声的参数 :12带通滤波器的参数：低通滤波器的参数：2) 仿真结果的图形：13已调信号频谱图：示波器（ Scope）输出波形：14示波器 (Scope1) 的输出波形：4. 总结通过此次为期一周的课程设计，使我对于通信系统的设计与计算和对应的数学模型中各组

20、成部分的功能有了更加深刻的认知。了解和学习了Matlab 软件中 simulink 仿真软件的应用，在参数调整的过程中形象的体会到了每个部件对于信号的控制作用。同时根据自己所掌握的知识和查阅相关书籍和网站，学会了对于所出现图形的 分析找出可能存在问题的部分，从而予以调整。另外，在课程设计报告的书写过程中，也加深了我对word 软件中关于截屏、公式输入、版面调整等方面的熟悉和掌握。这对于今后的工作和学习都有很大的帮助。对于此次课程设计，我感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是忙碌，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

21、通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问15题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。在过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终最好的结果。5、参考文献【 1】、通信原理樊昌信等编著北京：国防工业出版社， 2007 【 2】通信原理马海武等编著北京：北京邮电大学出版社， 2004【 3】 MATLAB通信仿真及应用实例详解邓华编著北京：人民邮电出版社，2003【 4】固定电话的发展前景及应思考的问题包东智，电信快报，2004，NO.716