通信原理dsb課程設(shè)計(jì)--基于mtlab的dsb系統(tǒng)的研究與仿真

1、<p>　　基于MTLAB的DSB系統(tǒng)的研究與仿真</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)制信號(hào)經(jīng)DSB調(diào)制后的解調(diào)過(guò)程。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)在通信系統(tǒng)中具有重要的作用。調(diào)制過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)頻譜搬移的過(guò)程，即是將低頻信號(hào)的頻譜（調(diào)制信號(hào)）搬移到載頻位置（載波）。而解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，即是將已調(diào)制信號(hào)還原成原始基

2、帶信號(hào)的過(guò)程。信號(hào)的接收端就是通過(guò)解調(diào)來(lái)還原已調(diào)制信號(hào)從而讀取發(fā)送端發(fā)送的信息。因此信號(hào)的解調(diào)對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大的影響。調(diào)制與解調(diào)方式往往能夠決定一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。雙邊帶DSB調(diào)制信號(hào)的解調(diào)采用相干解調(diào)法（即是將已調(diào)信號(hào)與相同載波頻率相乘），這種方式被廣泛應(yīng)用。但是由于在信道傳輸過(guò)程中必將引入高斯白噪聲，雖然經(jīng)過(guò)帶通濾波器后會(huì)使其轉(zhuǎn)化為窄帶噪聲，但它依然會(huì)對(duì)解調(diào)信號(hào)造成影響，即使其失真，而這種失真是不可避免的。&l

3、t;/p><p>　　關(guān)鍵字：Simulink；DSB；調(diào)制；相干解調(diào)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><b>

4、　　3 系統(tǒng)原理1</b></p><p>　　3.1 DSB信號(hào)的模型1</p><p>　　3.2 DSB信號(hào)調(diào)制過(guò)程分析2</p><p>　　3.3 高斯白噪聲信道特性分析2</p><p>　　3.4 DSB解調(diào)過(guò)程分析3</p><p>　　4 程序設(shè)計(jì)仿真原理及分析4</p&

5、gt;<p>　　4.1 DSB信號(hào)調(diào)制過(guò)程：4</p><p>　　4.2 高斯白噪聲信道特性6</p><p>　　4.3 調(diào)制解調(diào)仿真過(guò)程：8</p><p>　　5 用Simulink實(shí)現(xiàn)如上的系統(tǒng)10</p><p>　　5.1 調(diào)制模塊仿真結(jié)果10</p><p>　　5.2 高斯白

6、噪聲信道仿真結(jié)果11</p><p>　　5.3解調(diào)模塊仿真結(jié)果12</p><p><b>　　6 心得體會(huì)13</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)模擬DSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。在此次課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)搜集資料與分析，來(lái)理解DSB調(diào)制解調(diào)

7、的具體過(guò)程和它在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)這個(gè)階段的學(xué)習(xí)，更清晰地認(rèn)識(shí)DSB的調(diào)制解調(diào)原理。同時(shí)加深對(duì)MATLAB這款通信仿真軟件操作的熟練度，在使用中去感受MATLAB的應(yīng)用方式與特色，并通過(guò)仿真過(guò)程理解通信原理課程的調(diào)制解調(diào)過(guò)程。利用自主的設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)鍛煉自己獨(dú)立思考，分析和解決問(wèn)題的能力，為我今后的自主學(xué)習(xí)研究提供具有實(shí)用性的經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求</b>&

8、lt;/p><p>　　1、掌握MATLAB的基本知識(shí)：MATLAB的基本使用，M文件程序設(shè)計(jì)，MATLAB繪圖，simulink模塊的使用。</p><p>　　2、了解使用MATLAB對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真的原理與方法：MATLAB編程；simulink仿真</p><p>　　3、對(duì)信號(hào)分別疊加大小不同的噪聲后再進(jìn)行解調(diào)，繪制出解調(diào)前后信號(hào)的時(shí)域和頻域波形，比較未疊加

9、噪聲時(shí)和分別疊加大小噪聲時(shí)解調(diào)信號(hào)的波形有何區(qū)別，由所得結(jié)果來(lái)分析噪聲對(duì)信號(hào)解調(diào)造成的影響。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)原理</b></p><p>　　3.1 DSB信號(hào)的模型</p><p>　　圖1 DSB調(diào)制器模型</p><p><b>　　其中，設(shè)正弦載波為</b></

10、p><p>　　式中，為載波幅度；為載波角頻率；為初始相位（假定為0）。</p><p>　　調(diào)制過(guò)程是一個(gè)頻譜搬移的過(guò)程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來(lái)，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。</p><p>　　雙邊帶解調(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個(gè)同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過(guò)程中，輸入信號(hào)和噪聲可以分別

11、單獨(dú)解調(diào)。相干解調(diào)的原理框圖如圖2所示：</p><p>　　圖2 相干解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型</p><p>　　信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為</p><p>　　3.2 DSB信號(hào)調(diào)制過(guò)程分析</p><p>　　假定調(diào)制信號(hào)的平均值為0，與載波相乘，即可形成DSB信號(hào)，其時(shí)域表達(dá)式為</p><p>　　式

12、中，的平均值為0。DSB的頻譜為</p><p>　　DSB信號(hào)需采用相干解調(diào)(同步檢波)。在調(diào)制信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)處，高頻載波相位有180°的突變。</p><p>　　3.3 高斯白噪聲信道特性分析</p><p>　　在實(shí)際信號(hào)傳輸過(guò)程中，通信系統(tǒng)不可避免的會(huì)遇到噪聲。信道加性噪聲主要取決于高斯白噪聲，因此我在此環(huán)節(jié)將對(duì)雙邊帶信號(hào)添加高斯白噪聲來(lái)觀察噪聲對(duì)

13、解調(diào)的影響情況。</p><p>　　在此過(guò)程中，我用函數(shù)來(lái)添加噪聲，此函數(shù)功能為向信號(hào)中添加噪聲功率為其方差的高斯白噪聲。</p><p>　　正弦波通過(guò)加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為</p><p><b>　　故其有用信號(hào)功率為</b></p><p><b>　　噪聲功率為</b></p

14、><p><b>　　信噪比滿(mǎn)足公式</b></p><p><b>　　則可得到公式</b></p><p>　　我們可以通過(guò)這個(gè)公式方便的設(shè)置高斯白噪聲的方差。</p><p>　　3.4 DSB解調(diào)過(guò)程分析</p><p>　　所謂相干解調(diào)是為了從接收的已調(diào)信號(hào)中，不失真地

15、恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，要求本地載波和接收信號(hào)的載波保證同頻同相。相干解調(diào)的一般數(shù)學(xué)模型如圖所示。 </p><p>　　圖3 DSB相干解調(diào)模型</p><p>　　設(shè)圖3的輸入為DSB信號(hào)</p><p><b>　　乘法器輸出為</b></p><p><b>　　通過(guò)低通濾波器后</b></

16、p><p>　　令0時(shí)，解調(diào)輸出信號(hào)為</p><p>　　4 程序設(shè)計(jì)仿真原理及分析</p><p>　　4.1 DSB信號(hào)調(diào)制過(guò)程：</p><p>　　4.2 高斯白噪聲信道特性</p><p>　　4.3 調(diào)制解調(diào)仿真過(guò)程：</p><p>　　5 用Simulink實(shí)現(xiàn)如上的系統(tǒng)</

17、p><p>　　5.1 調(diào)制模塊仿真結(jié)果</p><p>　　基帶信號(hào)：幅度為1，頻率為2HZ，初相位為0，離散方式，采樣間隔為1×10-5s</p><p>　　載波信號(hào)：幅度為1，頻率為40HZ，初相位為0，離散方式，采樣間隔為1×10-5s</p><p>　　第一路為基帶信號(hào)，第三路為載波，第二路為調(diào)制的DSB波形。從

18、圖中可以清楚地看出，雙邊帶信號(hào)時(shí)域波形的包絡(luò)不同于調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。在調(diào)制信號(hào)零點(diǎn)前處已調(diào)波的相位發(fā)生了180°的突變。在調(diào)制信號(hào)的正半周期內(nèi)，已調(diào)波的高頻相位與載波相同，在調(diào)制信號(hào)的負(fù)半周期內(nèi)，已調(diào)波的高頻相位與載波相反。并且雙邊帶的帶寬為基帶信號(hào)的兩倍。</p><p>　　5.2 高斯白噪聲信道仿真結(jié)果</p><p>　　第一路為未加入加性高斯白噪聲信道中傳輸?shù)牟ㄐ?。?/p>

19、二路為加入加性高斯白噪聲輸出的波形。相比較可看出，波形出現(xiàn)了一定程度的失真。</p><p>　　5.3解調(diào)模塊仿真結(jié)果</p><p>　　可看出，解調(diào)波形基帶信號(hào)、帶有噪聲的DSB信號(hào)和解調(diào)信號(hào)的波形如圖，由于圖不接近基帶信號(hào)波形，表明解調(diào)模塊特性不好，或者信噪比較大。不能很好的恢復(fù)原始信號(hào)。</p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b>

20、;</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我熟悉了Matlab下用Simulink進(jìn)行仿真的過(guò)程，對(duì)一些去沒(méi)有弄懂或認(rèn)識(shí)模糊的概念，理論有了正確認(rèn)識(shí)，也為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)中有收獲，同樣也有許多不足之處。首先就是軟件安裝問(wèn)題，第一次安裝這種全英文的軟件，遇到了很多困難，比如說(shuō)注冊(cè)問(wèn)題等等，好多英文單詞都不懂，所以安裝不是很順利，通過(guò)百度，最終解決。

21、接著又遇到了一個(gè)問(wèn)題。由于理論知識(shí)學(xué)習(xí)的不是很好，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候一直在翻書(shū)進(jìn)行查找。很是累人。各種中百度，翻書(shū)，問(wèn)同學(xué)。期間同樣是因?yàn)檐浖侨⑽牡乃詫?shí)用不是很方便，極大的影響了設(shè)計(jì)的速度。</p><p>　　經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)通信原理理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。其次我發(fā)現(xiàn)了Matlab的強(qiáng)大之處，使我對(duì)其學(xué)習(xí)產(chǎn)生強(qiáng)大的興趣。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b

22、></p><p>　　[1] 樊昌信，曹麗娜.通信原理.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2]達(dá)新宇.通信原理實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[3]徐遠(yuǎn)明.MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[4]張化光，孫秋