09通信工程专业_综合课程设计任_[1]...

安徽建筑工业学院

电子与信息工程学院

《综合课程设计》任务书

专业：通信工程

班级：09通信①②班

指导教师：

系主任签字：

日期：年月日

一、目的与任务

综合课程设计是电子信息工程等专业的重要专业实践环节，目的是培养学生科学理论结合实际工程的能力。通过该课程设计，要求学生应用多门专业基础课知识：如线性电子线路、非线性电子线路、EDA技术、DSP技术、MATLAB、C语言程序设计、信号与系统、电子测量、通信原理等，结合实验中心的实验设备，设计现代数字通信系统中的组成部分方案及实验验证。

二、基本要求

本课程设计要求学生理解一般电子系统的基本工作原理，掌握系统的性能指标的含义和计算方法，对系统建模并进行软硬件设计、得到仿真和实测结果。

综合课程设计按组进行，每组3-4人。每组选派一个组长，负责项目的规划及分工。要求小组成员既要分工明确，又要团结合作。在提交的报告中要详细阐述个人分工及完成情况。

三、选题原则

综合课程设计是系统性的设计和实验。课程设计选题要求突出理论的综合性应用能力的培养，能够充分利用实验设备条件和软件平台，如MATLAB、C语言、Protel、Synplify、Maxplus2、Quartus2、Pspice等。能够结合电子或通信系统的关键技术，如电子测量系统、数字信号传输原理等等方面。鼓励学生在教师指导下自主申报设计内容，经过指导教师认可进行设计。

四、综合课程设计应完成的工作

1．独立查询材料，列举出相关文献。

2．完成方案设计和仿真。

3．独立撰写5000字以上的设计报告。

五、设计题目（除第1题“第三代通信系统仿真建模”人数为8人外，其它题目均不可超过4人）

1.第三代通信系统的仿真、建模

（1）题目内容：

MATLAB是一套功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，具有数值分析、矩阵运算、数字信号处理、仿真建模、系统控制和优化功能。Simulink是MATLAB提供的一种可视化仿真模型库，使用户能够以模块化设计的方式完成系统的建模和仿真。通过Simulink，可以快速地构建和运行仿真模型，根据仿真结果分析系统性能，并且从中分离出影响系统性能的关键因数，找出最优的系统配置方案。

本设计通过Simulink在移动通信中应用，构建第三代移动通信中的八个基本的功能模块，并且对各模块进行优化。

（2）综合课程设计的要求与数据

要求设计者熟练掌握MATLAB的应用，了解Simulink的仿真建模技巧，优化系统参数。

对通信系统要熟练掌握，能独立分析和运用原理知识。

本设计分八个相对独立模块：

1、CRC编码器模块

2、卷积编码器模块

3、信号交织器模块

4、正交扩频模块

5、PN信号生成器模块

6、信号调制器模块

7、初始化模块

8、基站接收模块

分组，每个组八个人。要求八位设计者每人独立完成一个模块，每个组形成一个完整系统。

2. 基于MATLAB和声卡的数据采集系统

设计内容：

直接利用计算机的声卡作为数据采集部件，利用MATLAB的GUI工具设计，实现对周期低频信号（正弦波、方波、三角波）的采集、显示、存储、信号处理等功能。

设计要求：

(1)采集频率、间隔可设置；连续采集时间长度可设置；

(2)显示界面尽可能占满屏幕，或者自适应屏幕大小；波形可以实时更新，也可以回放存储的数据；

(3)数据存储可以选择原始数据或者分析结果存储，文件格式可以选择TXT、EXCEL模式；

(4)信号处理包括：求周期（频率）、周期内峰峰值、周期内最大值、周期内最小值、平滑滤波、低通滤波、谐波含量（FFT)等；

所需设备：信号源、示波器、万用表、烙铁、PC、音频接口线

查阅文献提示：

matlab GUI编程、数据采集理论、数字信号处理等相关理论；

3.基于声卡的函数发生系统

设计内容：

直接利用计算机的声卡作为数模转换部件，利用MATLAB的GUI工具设计，实现包含标准正弦波、方波、三角波及任意函数的周期信号，并且对波形进行放大、模拟滤波。

设计要求：

（1）D/A转换频率、周期样点数及波形可设置；波形幅度、频率均可设置；

（2）任意函数的产生采用两种方式，一种是基于文件导入的模式，另外一种采用基于IFFT算法的各次谐波含量手工设置生成；

（3）放大电路要求设计成增益为1—100之间连续可变增益放大器；采用计算机自身的5V供电；

（4）模拟滤波要求为6阶以上巴特沃斯低通滤波器，3db截至频率为对应的信号频率，不允许采用集成滤波器。

（5）电路设计要求有理论计算或仿真设计、原理图、PCB图绘制，要求PROTEL或者DESIGNOR。

所需设备：信号源、示波器、万用表、烙铁、PC、音频接口线

查阅文献提示：

数字信号处理（IFFT）、数据采集理论、有缘滤波器、精密放大器等

4. 基于CCS的语音去噪及特征提取算法仿真

设计内容：

利用CCS环境对含有噪声的语音进行去噪处理，提高信噪比。提取语音特征参数，如过零点检测、基音周期、复倒谱、PLCC参数等，对比高信噪比及低信噪比下的参数变化。

具体操作方法：

采用麦克风和PC机结合录音，或者用录音笔、手机等录音。针对特定词组或词汇，如“安徽建筑工业学院” ，并选择3个以上的测试者，在相对安静的环境、麦克风或录音笔方向对准口腔的情况下进行录制，回放呈现相对清晰的语音。然在采用MATLAB环境模拟加噪，可以加白噪声或者高频噪声（3KHz以下的信号），采用PC播放噪声应较明显。将高噪声下的数据导入CCS环境，采用相应的数字滤波进行去噪处理，去噪之后的数据文件转换成WA V格式，利用PC 声卡、或者回放，利用人耳比较去噪前后及未加噪的语音效果。

设计要求：

(1)要求基于MATLAB环境先作基础算法仿真；

(2)将算法用C语言实现，然后移植到CCS环境；

(3)采用两种以上的滤波算法，对比滤波效果；

(4)特征参数提取必须包括：线性预测系数（LPC）、基音周期、LPC倒谱参

数（LPCC）

所需设备：耳麦、PC、音频接口线

查阅文献提示：

MATLAB、CCS软件使用；数字语音处理、模式识别、数字信号处理等相关理论

5. 基于CCS的口令识别算法仿真

设计内容：

利用CCS环境对提前录制好的若干简单口令进行特征参数提取，并进行匹配、识别。

设计要求：

（1）要求基于MATLAB环境先作基础算法仿真；

（2）将算法用C语言实现，然后移植到CCS环境；

（3）特征参数提取必须包括：线性预测系数（LPC）、基音周期、LPC倒谱参数（LPCC）；其他特征如MFCC（mel频率倒谱系数）不限。

（4）要求训练及测试对象均不少于10人，口令集至少包含“开”、“关”2个口令。

（扩展口令“开灯”、“关灯”、“开门” 、“关门”等）

所需设备：耳麦、PC、音频接口线

查阅文献提示：

MATLAB、CCS软件使用；数字语音处理、模式识别、数字信号处理等相关理论

6．图像通信系统------图像压缩

设计内容：

采用多种混合编码达到图像信息压缩的目的，如利用DCT变换对图像进行压缩，对比不同压缩比下的结果，对比不同压缩比下图像大小的变化。

压缩过程包括以下几个方面：

（1）图像读取

（2）DCT变换

（3）量化

（4）Huffman编码

（5）行程编码

设计要求：

（1）具体编码方法不限；

（2）计算图像压缩比，压缩前后的图像对比；

（3）设计语言不限；

（4）说明设计原理

7. 综合课程设计----图像水印

设计要求：

(1)制作一个属于自己的LOGO(二值图像)嵌入到原始图像中；

(2)测试嵌入后图像的峰值信噪比PSNR；

(3)提取水印信息；

(4)选用一种(或几种)攻击方法对嵌入水印图像攻击后，再尝试提取水印信息，观察结果；

(5)或其他水印算法(如DCT、DWT等)，也可查阅相关文献，提出自己的算法，进行设计；

(6)设计语言不限；

(7)每个同学负责不同的部分。

基本原理：

数字水印最低有效位LSB（Least significant bit）算法的基本思想：如果用8比特的二进制来表示灰度图像的每一个像素值，所有像素的最低位构成的位平面显现随机性，而且改变最低位不会对视觉效果产生明显影响。因此考虑用水印信息直接代替数字图像的最低位。

嵌入过程主要分为3步：

(1)将原始图像的空域像素值由十进制转换到二进制表；

(2)用二进制水印信息中的每一比特信息替换与之相对应的最低有效位；

(3)将得到的含水印的二进制数据转换为十进制像素值，从而获得含水印的图像。

水印信息的提取：只要将对应像素值转换为二进制形式，然后提取最低有效位即可。

测试嵌入后图像的峰值信噪比PSNR（Peak Signal to Noise Ratio）

211

2

00

max{(,)}

[(,)(,)]

N N x y N f x y PSNR g x y f x y --===

-∑∑

8. 综合课程设计 图像分割 设计内容与要求

图像分割的目的是理解图像的内容，提取出自己感兴趣的对象。

利用以下方法进行分割： ? 阈值分割方法 ? 边界跟踪算法 ? 或选择分水岭算法等等

要求选取分割算法中必做之外，选择任意一种选做算法对图像进行分割，对比两种分割算法分割结果的差异；并且对分割后的图像进行统计，统计给定图像中的细胞数目，细胞平均大小（像素）以及统计误差。

注：%100统计误差?-=原图细胞数

分割统计细胞数

原图细胞数

细胞数

细胞区域的像素

细胞平均大小=

原图细胞数=256

设计结果：

不同算法的分割图、不同算法分割结果对比、细胞统计数、细胞平均大小。

9.综合课程设计----车牌识别

设计内容

一个完整的汽车牌照识别系统的工作过程主要分为三个研究阶段:一是车牌

定位，实现牌照子图像的精确定位算法(用来确定车牌在整个图像中的相对位置)；二是车牌字符分割，提取车牌特征；三是对分割出的车牌字符图像进行识

别的一系列过程。选择合适的编程语言实现对车牌的识别。

设计要求：

1、可以对所采集的车牌图像进行定位、分割、识别操作，准确识别出车

牌号码。

2、设计语言不限

3、一组同学，每个同学负责不同的部分

10．直接序列扩频通信系统MATLAB仿真设计

设计原理：

直扩系统是将要发送的信息用伪随机（PN）序列扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发送端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪比，达到抗干扰的目的。一种典型的扩展频谱系统如下图所示。

扩频通信原理图

要求：

(1) 对直接序列扩频通信系统进行研究；

(2)熟悉MATLAB通信系统仿真方法；

(3)对直接序列扩频通信系统进行仿真，matlab编程实现。

11. gold序列、m序列性能分析比较

设计原理及要求：

作为扩频通信中常用的伪随机序列,m序列与Gold各有各自的特点,但同时也存在一些不同,本题要求设计程序生成两种序列，并对两者的相关性用MATLAB 进行了仿真比较。

（1）采用matlab进行编程，可实现任意阶数的gold序列或m序列。

（2）对gold和m序列的特性进行计算、对比分析（如自相关、互相关特性）。

12.基于MATLAB的OFDM系统仿真

设计原理及要求：

正交频分复用(OFDM)技术在高速数据传输中得到了广泛的应用，尤其在无线

接入和移动通信中应用前景非常广泛。本题目要求用MATLAB语言实现整个系统的仿真并给出参考设计程序,对OFDM的传输性能进行仿真并对结论进行分析。

（1）MATLAB编程实现。

（2）调制方式采用QPSK.

（3）对系统的误码率和信噪比之间的关系进行绘图。（例如信噪比在-5：5dB 之间时，误码率的情况）

13. 跳频通信系统仿真设计

设计原理及要求：

本题要求仿真实现一个跳频通信系统。

（1）采用matlab编程或simulink仿真模块，对跳频通信系统的信源、调制、信道、解调等基本部分进行建模。

（2）实现每个符号两跳、跳频点数N=32的通信系统。

（3）伪随机序列可选m序列或gold序列

（4）可以获得直观的波形，并对仿真结果进行分析。

六、综合课程设计进程安排

七、部分参考文献

1．《现代通信原理》曹志刚钱亚生编著清华大学出版社1992 2．《通信原理》孙学军主编电子工业出版社1999

3．《通信原理》王兴亮主编西安电子科大出版社1998

4．《MATLAB通信仿真及应用实例详解》邓华等编著人民邮电出版社2003

5．《MATLAB及在电子信息课程中的应用》陈怀琛吴大正高西全编著电子工业出版社2004

6．《MATLAB程序设计与应用》张智星编著清华大学出版社2003 7．《Simulink建模及动态仿真》王沫然编著电子工业出版社2002

8. 《数字图像处理和图像通信》朱秀昌等著北京邮电大学出版社，2008