PAM系统课程设计matlab版本.doc
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成绩评定表
学生姓名
111
班级学号
1111
专业
电子信息工程
课程设计题目
PAM系统仿真
评
语
组长签字：
成绩
日期
年月日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程
专业
电子信息工程
学生姓名
111
班级学号
11111
课程设计题目
PAM系统仿真
实践教学要求与任务:
利用MATLAB/Simulink进行编程和仿真，仿真的内容可以是关于信源、信源编码、模拟调制、数字调制、多元调制、差错控制、多址技术、信道仿真及具体通信电路的仿真实现。
也可以用MATLAB编程对通信的某一具体环节进行仿真。
工作计划与进度安排:
2013年03月04日选题目查阅资料
2013年03月05日编写软件源程序或建立仿真模块图
2013年03月06日调试程序或仿真模型
2013年03月07日性能分析及验收
2013年03月09日撰写课程设计报告、答辩
指导教师：
2012年月日
专业负责人：
2012年月日
学院教学副院长：
2013年月日
.专业专注.
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摘要
在通信系统中，调制与解调是实现信号传递必不可少的重要手段。
所谓调制是把信号转换成合适在信道中传输的形式的一种过程。
用信号去控制周期脉冲序列的幅度称为脉冲幅度调制（PAM）。
本课程设计主要介绍了PAM调制与解调过程，调制前后发生的变化，加上噪声后波形出现的各种变化，通过星座图、眼图、波形图等来观察。
在课程设计中，系统开发平台为Windows7，程序设计与仿真均采用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，最后仿真详单与理论分析一致。
关键词：
Matlab/Sumulink仿真平台；通信系统；PAM调制与解调；噪声
目录
1课程设计目的…………………………………………………………1
2课程设计要求…………………………………………………………1
3相关知识………………………………………………………………1
4课程设计分析…………………………………………………………5
5仿真…………………………………………………………….……10
6结果分析…………………………………….....……………………...14
7参考文献…………………………………………………………..…14
.专业专注.
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PAM系统仿真程序设计
1.课程设计目的
（1）加深对相位调制（PAM）基本理论知识的理解。
（2）培养独立开展科研的能力和编程能力。
（3）掌握用MATLAB实现信号的PAM调制。
（4）掌握MATLAB软件的使用。
2.课程设计要求
1）学习现有流行的通信仿真软件MATLAB的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题
2）利用通信原理中所学到的相关知识，在Simulink仿真平台中设计PAM仿真系统，并用示波器观察调制与解调后的波形。
3）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，分析模块观察调制前后信号调试图的变化。
4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。
3.PAM系统
3.1PAM系统概念
1.PAM调制原理：
通常人们谈论的调制技术是采用连续振荡波形（正弦型信号）作为载波的，然而，正弦型信号并非是唯一的载波形式。
在时间上离散的脉冲串，同样可以作为载波，这时的调制是用基带信号去改变脉冲的某些参数而达到的，人们常把这种调制称为脉冲调制。
通常，按基带信号改变脉冲参数（幅度、宽度、时间位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）等。
所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。
脉冲幅度调制的理论基础是抽样定理。
对于一个最高频率为ωm的带限信号，当抽样频率大于两倍的ωm时，我们可以从抽样信号中恢复出原来的信号。
如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲振幅调制的原理。
但是，实际上真正的冲激脉冲串是不可能实现的，而通常只能采用窄脉冲串来实现，因此，研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式，将更加具有实际意义[3]。
图1-3脉冲波形调制示意图
根据样本值的不同，脉冲幅度调制有两种情况：
一种是样本值和调制信号在抽样区间的函数值完全一样；一种是样本值是常数，这个常数和调制信号在抽样区间的某个瞬时值相同。
通常，我们将前者称为自然抽样的脉冲幅度调制，将后者称为平顶抽样的脉冲幅度调制。
（1）自然抽样脉冲调制：
自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m（t）变化，或者说保持了m（t）的变化规律。
设模拟基带信号m（t）的波形及频谱图如图1-4（a）所示，脉冲载波以s（t）表示，它是宽度为τ，周期为Ts的矩形窄脉冲序列，其中Ts是按抽样定理确定的，这里取Ts=1/（2fH）。
s（t）的波形及频谱图如图1-4（b）所示，则自然抽样PAM信号ms（t）（波形见图1-4（c））为m（t）与s（t）的乘积，即
图1-4自然抽样的PAM波形及频谱图
由频域卷积定理知ms（t）的频谱图为
（1-1）
频谱图如图1-4（d）所示，它与理想抽样（采用冲击序列抽样）的频谱图非常相似，也是由无限多个间隔为ωs=2ωH的M（ω）频谱图之和组成。
其中,n=0的成分是（Aτ/T）M（ω），与原信号谱M（ω）只差一个比例常数（Aτ/T），因而也可用低通滤波器从Ms（ω）中滤出M（ω），从而恢复出基带信号m（t）。
（2）平顶抽样的脉冲调制
平顶抽样又叫瞬时抽样，它与自然抽样的不同之处在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状——顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。
平顶抽样PAM信号在原理上可以由理想抽样和脉冲形成电路产生，其原理框图及波形如图1-9所示，其中脉冲形成电路的作用就是把冲激脉冲变为矩形脉冲。
设基带信号为m（t），矩形脉冲形成电路的冲激响应为H（t），m（t）经过理想抽样后得到的信号ms（t）可用下式表示，即
ms（t）=m（nTs）δ（t-nTs））（1-2）
上式表明，ms（t）是由一系列被m（nTs））加权的冲激序列组成，而m（nTs））就是第n个抽样值幅度。
经过矩形脉冲形成电路，每当输入一个冲激信号，在其输出端便产生一个幅度为m（nTs））的矩形脉冲H（t），因此在ms（t）作用下，输出便产生一系列被m（nT）加权的矩形脉冲序列，这就是平顶抽样PAM信号mH（t）。
它表示为
mH（t）=m（nTs）H（t-nTs）（1-3）
波形如图2-5（a）所示
图1-5平顶抽样信号及其产生原理框图
设脉冲形成电路的传输函数为H（ω），则输出的平顶抽样信号频谱图MH（ω）为
MH（ω）=Ms（ω）H（ω）（1-4）
利用式（1-4）的结果，上式变为
MH（ω）=（1-5）
由上式看出，平顶抽样的PAM信号频谱图MH（ω）是由H（ω）加权后的周期性重复的M（ω）所组成，由于H（ω）是ω的函数，如果直接用低通滤波器恢复，得到的是H（ω）M（ω）/Ts，它必然存在失真。
以上按自然抽样和平顶抽样均能构成PAM通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用。
它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。
（1）PAM解调原理
解调是调制的逆过程，信号解调的方法包括两种，相干解调（同步检波）与非相干解调（包络检波）。
解调与调制的实质一样，均是频谱搬移，可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。
本次设计采用相干解调时，为了无失真地恢复基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波（同频同相）本地载波。
为了从mq（t）中恢复原基带信号m（t），可采用图1-6所示的解调原理方框图。
在滤波之前先用特性为1/Q（ω）频谱图校正网络加以修正，则低通滤波器便能无失真地恢复原基带信号m（t）[4]。
在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。
实际应用中，恢复信号的低通滤波器也不可能是理想的，因此考虑到实际滤波器可能实现的特性，抽样速率fs要比2fH选的大一些，一般fs=（2.5~3）fH。
例如语音信号频率一般为300~3400Hz，抽样速率fs一般取8000Hz。
图1-6平顶抽样PAM信号的解调原理框图
以上按自然抽样和平顶抽样均能构成PAM通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用。
它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。
3.2MATLAB简介
3.2.1基本功能
MATLAB是很实用的数学软件它在数学类科技应用软件中在数值运算方面首屈一指。
MATLAB可以进行运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
3.2.2MATLAB产品应用
MAT
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