通信原理课程设计.docx
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通信原理课程设计
课程设计
课程设计名称：
通信原理课程设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计时间：
电子信息工程专业课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
单边带调幅信号的仿真与分析
课题性质
仿真
课题来源
自拟课题
指导教师
同组姓名
主要内容
设定余弦信源，仿真其SSB调制信号，求调制信号的功率谱密度，画出相干解调后的信号波形并分析其性能。
任务要求
1．掌握单边带调幅信号的原理和实现方法。
2．用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源，设载波频率为10Hz。
3．用MATLAB画出SSB调制信号、该信号的功率谱密度、相干解调后的信号波形。
分析在AWGN信道下，仿真系统的性能。
参考文献
1、《MATLAB通信仿真开发手册》国防工业出版社孙屹
2、《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社李建新
3、《现代通信原理》清华大学出版社曹志刚著
4、教学用“通信原理”教材
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
2013年9月日
1需求分析
设定余弦信源，仿真其SSB调制信号，用MATLAB仿真求调制信号的功率谱密度，画出相干解调后的信号波形并分析其性能。
这里设定载波频率为10Hz，按要求对一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源用MATLAB画出SSB调制信号、该信号的功率谱密度、相干解调后的信号波形并分析在AWGN信道下，仿真系统的性能。
2概要设计
单边带信号的产生：
双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。
我们只需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率，这就是单边带调制。
产生SSB信号有移相法和滤波法等，本设计采用希尔伯特变换法，直接得出SSB信号可表示为：
SSB（t）=m（t）*cos（Wc）t+m^（t）*sin（Wc）t式中：
m^（t）是m（t）的所有频率成分移相-π/2的信号，称为的希尔伯特信号。
式中符号取”-”产生上边带，取“+”产生下边带。
单边带信号的解调：
采用相干解调法,解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。
解调是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样用相乘器与载波相乘来实现。
3运行环境
装有MATLAB的windowsPC机一台
4开发工具和编程语言
MATLAB软件，MATLAB编程语言
5详细设计
设置参数：
t0=1;
ts=0.001;
fc=10;
fs=1/ts;
t=[-t0+0.0001:
ts:
t0];
定义未调制信号，载波，上下边带信号u，v
m=sqrt
（2）*cos（2*pi*t）;信号源功率为1，频率为1HZ
c=cos（2*pi*fc.*t）;载波频率为10HZ
b=sin（2*pi*fc.*t）;
上下边带解调信号通过低通滤波器得到低频的未调制信号
v0=m.*c+imag（hilbert（m））.*b;%下边带调制
u0=m.*c-imag（hilbert（m））.*b;%上边带调制
v=awgn（v0,30）;%加噪声
u=awgn（u0,30）;%加噪声
jit=v.*c;
jit1=u.*c;ht=（2*pi*fc.*sin（2*pi*fc.*t）./（2*pi*fc.*t））./pi;时域低通滤波器
jt=conv（ht,jit）;滤去高频成分的下边带信号
ll=length（jt）;
l=-ll/2*ts:
ts:
（ll/2*ts-ts）;
jt1=conv（ht,jit1）;滤去高频成分的上边带信号
画出上下边带已调信号波形
figure
（2）;
subplot（2,1,1）
plot（t,u（1:
length（t）））;
axis（[-0.2,0.2,-1.5,1.5]）;
xlabel（'时间'）;
title（'下边带已调信号'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t,v（1:
length（t）））;
axis（[-0.2,0.2,-1.5,1.5]）;
xlabel（'时间'）;
title（'上边带已调信号'）;
画出上下边带解调信号波形
figure（3）
subplot（2,1,1）;
plot（l,jt,'r'）;
axis（[-1,1,-1000,1000]）
xlabel（'时间'）;
title（'下边带已调信号'）;
subplot（2,1,2）;
plot（l1,jt1）;
axis（[-1,1,-1000,1000]）
xlabel（'时间'）;
title（'上边带已调信号'）;
画出上下边带已调信号功率谱密度
figure（4）
V=fftshift（fft（v））;对下边带信号进行傅里叶变换，并与频率对应V0=abs（V）;取傅里叶系数绝对值
V1=V0.^2;傅里叶系数绝对值平方，即在某一频率处功率
df=0.5;频率间隔
L=length（V）;
f=-L/2*df:
df:
L/2*df-df;
subplot（2,1,1）;
plot（f,V1）;
axis（[-100,100,0,3000000]）
title（'下边带功率谱'）;
xlabel（'f/HZ'）;
ylabel（'V1'）;
U=fftshift（fft（u））;同上边带一样进行傅里叶变换
U0=abs（U）;取傅里叶系数绝对值
U1=U0.^2;傅里叶系数绝对值平方，即在某一频率处功率
df=0.5;
L=length（U）;
f=-L/2*df:
df:
L/2*df-df;
subplot（2,1,2）;
plot（f,U1）;
axis（[-100,100,0,3000000]）
title（'上边带功率谱'）;
xlabel（'f/HZ'）;
ylabel（'U1'）;
6调试分析
首先，在设置载波时间轴时跨度可以大点，设置信号时间轴时跨度小点，这样得到图形看上去更直观。
在产生单边带调制信号时也可用滤波法，移相法，但希尔伯特变换法方便，直接得出上下单边带调制信号时域表达式。
采用U=fftshift（fft（u））可以使功率谱图像关于零频率对称，这与fft（u）相比，便与分析。
7测试结果
用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源，载波频率为10Hz
运行结果图
性能分析：
调制过程就是将信号的频谱进行搬移，将其搬运到载波附近的频率点。
图4是分别对应上、下边带信号的功率谱。
可以清晰地看出，频域信号已经被搬移到载波的附近。
从图4功率普密度图中看到，已调信号的功率主要集中在10Hz附近，主要是因为信号频率已经被搬运到载波附件的原因。
经过滤波器后，如图3信号的大致形状已经被恢复，但由于调制和解调的过程中信号产生了相移，所以与未调信号相比，相位发送了较大的变化。
参考文献
[1]通信原理（第六版）樊昌信,曹丽娜国防工业出版社。
[2]吴大正.信号与线性系统分析（第4版）.高等教育出版社，2005。
[3]李建新，《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社。
[4]《现代通信原理》清华大学出版社曹志刚著。
[5]《MATLAB通信仿真开发手册》国防工业出版社孙屹。
心得体会
通过课程设计，我得到了很大的收获，通过对程序的设计，我不仅温故加深学过的课本知识，还进一步熟悉了MATLAB开发环境，对MATLAB的一些基本操作和应用有了更深入的了解，如有要求的正弦信号的产生，基本图形的绘制和各种的函数的使用等及一些细节方面。
同时，这次设计使我对通信原理和MATLAB课本上学到的知识点有了更深入的理解和掌握。
比如对信号的调制和解调过程有了更深层次的理解，学会了如何使用MATLAB对信号进行SSB调制和解调，了解了低通滤波器的MATLAB设计方法。
还有很重要的一点是，通过和同学老师探讨，拓宽了我的眼界，学习了别人好的设计思路和设计方法等。
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