通信原理matlab仿真设计Word格式.docx
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3、模拟信号的最高频率在12千赫兹以内；
4、熟悉maltab环境下的绘图函数功能；
目的：
1、学习现有的通信系统仿真软件maltab的基本使用方法，学会使用
该软件解决实际系统出现的问题；
2、通过系统仿真加深对通信课程理论的理解以及熟悉信号的幅值调制与解调原理，了解信号的调制与解调过程中波形和频谱的变化，加深对调制与解调的认识；
3、学习使用计算机建立通信系统模型的基本方法及基本技能，学会利
用系统仿真的手段对于通信系统的基本理论、基本算法进行实际的验证；
4、培养学生的独立分析、解决问题的能力，同时也培养了学生系统设计与系统开发的思想；
5、学会如何综合应用平时学到的多门课程，做到理论与实践的结合，建立通信系统的整体概念；
任务：
模拟幅度调制系统仿真，实现AM、DSB、SSB调制与解调，要求信道为AWGN信道（加性高斯白噪声信道），画出调制信号、已调信号的波形图与频谱图，并比较三种调制的带宽、信噪比参数；
二、分析与设计
1、设计任务分析：
通信的目的是传递消息中所包含的信息，通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地，如何准确地传输信息是通信的一个重要目标。
通常从信源产生的原始的基带信号具有较低频率的频谱分量，这种信号在多信道复用以及以自由空间为信道的无线电传输却无法直接进行传输。
因此，在通信系统的发送端通常要将基带信号转换成适合在信道中传输的信号，并在接收端进行相反的变换。
2、设计方案论证：
本课程设计主要是MATLAB程序的编写，该软件有强大的科学计算和可视化图形功能，有丰富的信号处理工具箱。
通信原理的仿真系统有两种，一种是其自带的simulink仿真，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
另外就是利用其编程工具来实现，通过其函数的调用及其点M文件实现系统的通信。
3、详细设计
A、总体分析
模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-1所示。
图1-1模拟通信系统模型
B、幅度调制基本原理及其模型
1、调幅：
标准调幅就是常规双边带调幅，简称调幅（AM）。
AM调制的基本原理是将基带信号加一个直流分量
后与载波相乘，即可形成调幅信号，如图1-2所示，
图1-2AM调制器模型
其时域和频域表示式分别为：
式中，为外加的直流分量；
m（t）可以是确知信号也可以是随机信号。
AM信号的波形和频谱分别如下图1-2-1所示，
图1-2-1
由波形可以看出，当m（t）的最大值小于等于A0时，AM波形的包络与调制信号形状完全一样，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号；
若上述条件没有满足，就会出现“过调幅”现象，这时用包络检波将会引起失真。
但是可以采用其他的解调方法，如同步检波。
由它的频谱图可知，AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成
上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。
故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍。
2、双边带调制：
在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带发送。
如果将AM调制模型中的直流分量去掉，即可得到一种高效的调制方式---抑制载波双边带信号，简称双边带（DSB）信号。
（
）=
[M（
）+M（
）]
DSB调制器模型如图1-3-1所示:
图1-3-1DSB调制模型器图
DSB的时域波形和频谱如图1-3-2所示
图1-3-2
从波形图可以看出DSB除不再含有载频分量外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。
故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，同时DSB信号的包络不再与调制信号变化规律一致，故不能采用包络检波来恢复调制信号,需采用相干解调。
3、单边带调制：
由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此从信息传输的角度和效率来考虑，仅需要其中一个传输边带就够了，这就是单边带调制（SSB）。
产生SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。
用滤波法实现单边带调制的原理图如图1-4-1所示
图1-4-1SSB信号的滤波法产生
图中HSSB（w）为单边带滤波器,产生SSB信号最直观方法的是将其设计成理想
高通特性滤波器或是理想低通特性的滤波器。
从而只让所需的一个边带信号通过，而滤除另一个边带信号。
SSB信号的频谱可表示为
单边带调制方式在传输信息时，它所占用的频带跟基带信号带宽一样，比AM、DSB减小了一半，节省了一半的发射功率，但滤波法技术难点是边带滤波器的制作。
因实际滤波器不具有上式的理想特性，即在载频处不具有陡峭的截止特性，而是有一定的过渡带。
4、源代码清单（原理图及元器件清单等）
AM：
fm=5;
fc=100;
fs=500;
N=200;
k=0:
N-1;
t=k/fs;
am=2+sin（2*pi*fm*t）;
amf=abs（fftshift（fft（am,N）））/fs;
tam=am.*cos（2*pi*fc*t）;
tamf=abs（fftshift（fft（tam,N）））/fs;
f=linspace（0,fs*（N-1）/N,N）-fs/2;
rtam=tam.*cos（2*pi*fc*t）;
rtamf=abs（fftshift（fft（rtam,N）））/fs;
[b,a]=butter（4,2*pi*fc,'
s'
）;
xb=lsim（tf（b,a）,rtam,t）;
xbf=abs（fftshift（fft（xb,N）））/fs;
k=tam+awgn（tam,30,-40）;
%已调信号加噪声
sdk=conv（k,xb）;
%加噪声后解调
SDK=abs（fft（sdk））;
subplot（2,2,1）;
plot（t,am）;
xlabel（'
t'
ylabel（'
x（t）'
title（'
原始信号时域'
subplot（2,2,2）;
plot（t,amf）;
f'
X（F）'
原始信号频谱'
subplot（2,2,3）;
plot（t,tam）;
y（t）'
调制信号时域'
subplot（2,2,4）;
plot（t,tamf）;
Y（F）'
调制信号频谱'
figure;
plot（t,rtam）;
yo（t）'
解调信号时域'
plot（t,rtamf）;
Yo（F）'
解调信号频谱'
plot（t,xb）;
xb（t）'
低通输出信号时域'
plot（t,xbf）;
Xb（f）'
低通输出信号频谱'
subplot（2,1,1）;
plot（t,k）;
加噪后的已调信号时域'
subplot（2,1,2）;
plot（SDK）;
加噪后的已调信号频域'
DSB：
am=sin（2*pi*fm*t）;
SSB：
fm=3;
fc=30;
am=sqrt
（2）;
Fs=500;
wc=2*pi*fc;
wm=fm*2*pi;
t=0:
1/Fs:
1;
sm=am*cos（wm*t）;
%原信号
smf=abs（fft（sm））;
plot（t,sm）;
原始时域信号'
%原信号时域波形
plot（smf）;
原始频域信号'
s=modulate（sm,fc,Fs,'
amssb'
%已调制信号
S=abs（fft（s））
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