淮阴工学院毕业设计说明书（论文）
信息源 信源编码 信源 译码 受信者 数字调制 信道 数字解调 噪声源
图4-1 数字通信系统模型
系统框图中各功能模块的作用如下： (1)信息源
信息源（简称信源）的作用是把各种消息转换成原始电信号。根据消息的种类不同，信源可以分为模拟信源和数字信源。模拟信源输出连续的模拟信号，数字信源则输出离散的数字信号。并且模拟信源发出的信号经数字化处理后也可以送出数字信号。
（2）信源编码与译码
信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率决定传输所占的带宽，而传输带宽反映了通信的有效性。二是完成模/数(A/D)转换,即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源译码则是信源编码的逆过程。
（3）数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。基本的数字调制方式有振幅键控、频移键控‘相移键控等。在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原成数字基带信号。对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器或匹配滤波器来实现。
（4）信道
信道是一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。在无线通道中，信道可以是自由空间；在有线信道中，可以是明线、电缆和光纤。有线信道和无线信道均有多种物理煤质。信道既给信号以通路，也会对信号产生各种干扰和噪声。信道的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。
上图中的噪声源是信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示，噪声通常是随机的，形式多样的，它会干扰正常信号的传输。
（5）受信者
受信者（简称信宿）是传送消息的目的地，其功能与信源相反，即把原始电信
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号还原成相应的消息。 4.1.2 QAM传输系统的模型
基于前面的数字通信系统模型，所构建的QAM传输系统的模型如图4-2所示：
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信号源 DPCM编码 QAM调制 信道 QAM解调 DPCM 解码 受信者 噪声源
图4-2 QAM传输系统模型
此QAM传输系统设计要求：
（1）模拟信号源输出模拟信号，此模拟信号可以是声音信号或图像信号； （2）在发送端，模拟信号经过DPCM编码，实现数据压缩及模拟信号数字化，再经过QAM调制后发射出去；
（3）通过信道传输，信道一方面提供通路，另一方面不可避免地得来噪声，主要考虑加性噪声，如高斯白噪声；
（4）在接收端，先经过QAM解调，再对其进行DPCM解码，允许一定失真情况下最终恢复出原始信号。
4.2 QAM传输系统的仿真
Simulink模块库中提供了16QAM调制模块、16QAM解调模块、DPCM编码模“DPCM Encoder”及DPCM解码模块 “DPCM Decoder”等模块，利用这些模块构建模拟信源的QAM数字传输测试模型，如图4-3所示。
在发送端，信源利用信号发生器产生一200Hz正弦信号，对其先进行DPCM编码完成模数转换，再进行16QAM数字调制，然后发送经信道传输。要求仿真时间长度为20s，步进为1/32000s。Gain模块用于调整输入信号的幅度。
在接收端，对接收到的已调信号先进行16QAM解调，再进行DPCM解码完成数模转换。设置AWGN信道噪声方差为0.01启动仿真。此系统QAM调制信号的星座图和眼图如图4-4所示。
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图4-3 模拟信源QAM传输系统
在接收端，对接收到的已调信号先进行16QAM解调，再进行DPCM解码完成数模转换。设置AWGN信道噪声方差为0.01启动仿真。此系统QAM调制信号的星座图和眼图如图4-4所示。
图4-4 QAM调制信号的星座图和眼图
仿真结果通过示波器观察发送端原始的输入信号和接收端恢复出的信号。示波器输出波形如图4-5所示。
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图4-5 信源为正弦波时示波器输出波形
若在发送端信源利用信号发生器产生一800Hz三角波信号，经过此系统传输，在接收端通过示波器观察发送端原始的输入信号和接收端恢复出的信号。示波器输出波形如图4-6所示。
图4-6 信源为三角波时示波器输出波形
由图4-5、4-6所示的仿真结果表明此QAM传输系统可以实现模拟信号的数字化传输。
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4.3 应用实例的仿真
在现代的数字通信中，和人们生活联系最为紧密的就是声音信号和图像信号的传输。这里我们以语音信号（文件名GDGvoice8000.WAV）为例来验证此传输系统的性能。
使用Simulink中的DSP模块库的音频输入输出模块可以对真实的音频信号进行处理，并基于DPCM编解码模块、QAM调制解调模块构建语音信号的QAM数字传输测试模型，如图4-7所示。
图4-7 信原为声音信号时QAM传输模型
在发送端，对一段音频信号先进行PCM编码完成模数转换，再进行QAM数字调制，然后发送经信道传输。要求仿真时间长度为20s，步进为1/32000s。Gain模块用于调整输入声音信号的幅度。在接收端，对接收到的已调信号先进行解调，再进行DPCM解码完成数模转换。
图4-8 示波器输出波形
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