基于MATLABSimulink的模拟通信系统的仿真线性调制.docx

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基于MATLABSimulink的模拟通信系统的仿真线性调制

理工学院

通信原理课程设计

题目

基于SIMULINK的通信系统仿真

学号

1113024132

学生

周龙刚

专业名称

通信工程

所在系（院）

物理与电信工程学院

指导教师

侯宝生

2014

年

2

月

24

日

题目基于SIMULINK的模拟通信系统的仿真（线性调制）

摘要

在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号，模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号；在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。

本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。

本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。

首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究，然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。

关键词通信系统调制SIMULINK   

TitleBasedonSIMULINKcommunicationssystemsimulation

Abstract

Insimulationofcommunicationsystem,producedbysimulationsourcecarryinformationnewsaftersensorintoelectricalsignal,analogbasebandsignalafteralowpassspectrumwillmovetoadapttothecarrierfrequencychannel,eventuallydemodulationreductiveintoelectricalsignals;Indigitaltransmissionsystem,digitalsignaltothehighfrequencymodulatedcarrier,abandsignal,throughthechanneltransmission,atthereceivingendafterdemodulationbackintoadigitalsignal.Thispaperappliedtheamplitudemodulationandkeyingmethodproducemodulationanddemodulationsignal.

ThispapermainlythroughSimulinktoolboxthestudyanduseoftheuseofitsrichtemplatesandtheundergraduatecoursecommunicationprincipleoftheknowledge,andcompletedtheAM,DSB,SSB,2ASK,2FSK,2PSKthreesimulationsignalandthreekindsofdigitalsignalmodulationanddemodulation,andusingSimulinkfordesignandsimulation.FirstItwokindsofcommunicationsystemmodelandtheprincipleofdifferentsignalsystemresearch,andthenwillstudysummarizedthecorrespondingtheoryandSimulinkrichmoduleincombiningthemodelingofthesimulationsystemisrealized,andadjusttheparametersofthesimulationoutputwaveformuntil,observingeffect,ultimatelyfordesignconclusionsweresummarizedinthispaper.

KeywordsCommunicationsystemmodulationSimulink

1.前言

1.1选题的意义和目的

随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。

计算机仿真是衡量系统性能的工具,它通过构建模型运行结果来分析实物系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。

通过仿真,可以降低新系统失败的可能性,消除系统中潜在的瓶颈,优化系统的整体性能。

因此,仿真是通信系统研究和工程建设中不可缺少的环节。

仿真也称模拟,在本质上,系统的计算机仿真就是根据实际的物理系统的运行原理建立相应的数学描述并进行计算机数值求解。

根据实际的目标问题提出相应的数学描述,通常可以表达为一系列数学方程以及一系列边界条件。

把系统的数学描述称为系统的仿真模型。

用计算机语言重新表达的数学模型称为系统的计算机仿真模型。

对用户而言,使用仿真软件的平台不同,所建立的计算机仿真模型形式也不同,可以是字符形式的一系列程序代码,也可以是图形化的一些列一组信号流程图、系统方框图或者状态转移图。

在当代社会中，信息的交换日益频繁，随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，通信能克服对空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。

展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，正沿着信息服务多种领域广泛延伸。

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。

同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的，本文对通信系统中的一些重要环节，如数字信号的调制解调，模拟信号的数字化传输等有着深入的研究学习。

本文在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对通信系统中的典型信号进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示。

通过系统的仿真与分析可以看出Simulink在系统建模和仿真中的巨大优势，是学习、研究和设计通信系统强有力的工具。

1.2国外研究现状

在国外通信技术的发展中，通信系统的仿真技术是一个技术重点。

着重关注模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及抗噪声性能，并在MATLAB软件平台上仿真实现几种常见的调制方式。

最常用最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。

利用MATLAB对模拟调制系统进行仿真，将结合MATALB模块和Simulink工具箱的实现，并对仿真结果进行分析，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识。

通信系统的一般模型实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。

以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）。

利用系统仿真可以迅速构建一个通信系统模型，为通信和信号处理系统的设计和分析提供一个便捷，高效且精准的评估平台。

可以将软件模型和硬件原型输出的数据以及从真实系统的信号相互结合起来，从而使设计过程和评估过程统一起来，协同工作，使得设计中的错误得以及时的修正，最终使得设计结果与实际系统的运行环境相吻合，保证后期产品化过程的顺利进行。

在我国，现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。

如此要求只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。

利用系统建模和软件仿真技术，几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估，而且模型无需针对解析分析简化，因此评价结果更加精准，更接近实际的运行情况。

，随着超大规模集成电路工艺的成熟以及计算机和数字信号处理技术的充分发展，数字通信发展迅速，大多数的模拟通信系统已被数字通信系统所取代。

尽管在未来的一段时间数字通信系统还不能完全取代模拟通信系统那个，但通信朝着数字化方向发展是不会改变的，这是有数字通信和模拟通信自身的特点所决定的。

从宏观看，世界通信方式，仍以为主，在通信中，则以程控交换和移动发展最快。

目前模拟通信系统还在使用，但由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必将取代模拟通信。

从中我们可以看出通信在我们生活中的重要，它给我们带来了各种各样的消息，如果有一天它消失了，我不敢想象世界会变成怎样。

1.3通信系统及其仿真技术

在我们的生活中，当人们提到通信时，自然会想到传递消息最常用、最方便和最快捷的、E-mail、手机等通信方式。

在这些通信方式中，是用电信号来传递消息，因而称之为电信。

这些产生、传输电信号和在接收端把它恢复为原来的消息的设备的总体，就构成了一个通信系统通信系统的一般模型实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。

在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类：

连续的和离散的。

连续的消息如话音，声波振动的幅度是随时间连续变化的。

若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度是时间连续函数。

这样的信号称作模拟信号；而离散消息，如打字机产生的消息，输出的消息符号个数是有限的。

如信号的参数与离散消息对应而离散取值，这就是数字信号。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。

利用可视化仿真工具Simulink对通信系统进行了仿真分析的技术路线分为:

对仿真数学模型的有效性验证；对通信系统仿真模型（程序）的验证；对仿真算法的验证；对仿真结果置信度分析。

近年来,在通信系统建模的,分析和仿真评估领域已经发展了大量的计算机辅助技术，这技术大体分为三大类：

（1）基于理论分析的解析方法，如利用计算机对复杂的系统性能评估公式进行数值计算等；

（2）结合通信系统硬件原型和测试设备的计算机辅助仿真方法，通常应用于原型系统实现的中后期和原型系统调试中；

（3）基于纯软件的系统仿真方法，即首先对通信系统进行数学建模，然后通过计算机来模拟系统行为，波形以及信号通过系统的过程，并对系统性能指标进行仿真测试和统计分析的一系列方法。

利用系统建模和软件仿真技术，几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估，而且模型无需针对解析分析简化，因此评价结果更加精准，更接近实际的运行情况。

通信系统仿真的基本步骤如下：

（1）建立数学模型：

根据通信系统的基本原理，将整个系统