通信原理課程設(shè)計(jì)--單邊帶調(diào)幅信號(hào)的仿真與分析

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 通信原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí) ： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指

2、 導(dǎo) 教 師 ： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p>　　電子信息工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　1 需求分析</b></p><p>　　設(shè)定余弦信源，仿真其SSB調(diào)制信號(hào)，用MATLAB仿真求調(diào)制信號(hào)的功率譜密度，畫出相干解調(diào)后的信號(hào)波形并分析

3、其性能。這里設(shè)定載波頻率為10Hz，按要求對(duì)一個(gè)頻率為1Hz、功率為1的余弦信源用MATLAB畫出SSB調(diào)制信號(hào)、該信號(hào)的功率譜密度、相干解調(diào)后的信號(hào)波形并分析在AWGN信道下，仿真系統(tǒng)的性能。</p><p><b>　　2 概要設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生：雙邊帶調(diào)制信號(hào)頻譜中含有攜帶同一信息的上、下兩個(gè)邊帶。我們只需傳送一個(gè)邊帶信號(hào)就可以達(dá)

4、到信息傳輸?shù)哪康?，以?jié)省傳輸帶寬、提高信道利用率，這就是單邊帶調(diào)制。</p><p>　　產(chǎn)生SSB信號(hào)有移相法和濾波法等，本設(shè)計(jì)采用希爾伯特變換法，直接得出SSB信號(hào)可表示為：SSB(t)=m(t)*cos(Wc)t+m^(t)*sin(Wc)t式中：m^(t)是m（t）的所有頻率成分移相-π/2的信號(hào)，稱為的希爾伯特信號(hào)。式中符號(hào)取”-”產(chǎn)生上邊帶，取“+”產(chǎn)生下邊帶。</p><p>

5、;　　單邊帶信號(hào)的解調(diào)：采用相干解調(diào)法,解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，即把在載波位置的已調(diào)信號(hào)的譜搬回到原始基帶位置，因此同樣用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　3 運(yùn)行環(huán)境</b></p><p>　　裝有MATLAB的windowsPC機(jī)一臺(tái)</p><p>　　4 開(kāi)發(fā)工具和編程語(yǔ)言</

6、p><p>　　MATLAB軟件，MATLAB編程語(yǔ)言</p><p><b>　　5 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)置參數(shù)：</b></p><p><b>　　t0=1;</b></p><p><b>　　ts=0.001;

7、</b></p><p><b>　　fc=10; </b></p><p><b>　　fs=1/ts;</b></p><p>　　t=[-t0+0.0001:ts:t0];</p><p>　　定義未調(diào)制信號(hào)，載波，上下邊帶信號(hào)u，v</p><p>　　

8、m=sqrt(2)*cos(2*pi*t); 信號(hào)源功率為1，頻率為1HZ </p><p>　　c=cos(2*pi*fc.*t); 載波頻率為10HZ </p><p>　　b=sin(2*pi*fc.*t); </p><p>　　上下邊帶解調(diào)信號(hào)通過(guò)低通濾波器得到低頻的未調(diào)制信號(hào) </p><p&g

9、t;　　v0=m.*c+imag(hilbert(m)).*b; %下邊帶調(diào)制</p><p>　　u0=m.*c-imag(hilbert(m)).*b; %上邊帶調(diào)制</p><p>　　v=awgn(v0,30); %加噪聲</p><p>　　u=awgn(u0,30);

10、 %加噪聲</p><p>　　jit=v.*c; </p><p>　　jit1=u.*c; ht=(2*pi*fc.*sin(2*pi*fc.*t)./(2*pi*fc.*t))./pi; 時(shí)域低通濾波器 </p><p>　　jt=conv(ht,jit); 濾去高頻成

11、分的下邊帶信號(hào) </p><p>　　ll=length(jt);</p><p>　　l=-ll/2*ts:ts:(ll/2*ts-ts);</p><p>　　jt1=conv(ht,jit1); 濾去高頻成分的上邊帶信號(hào)</p><p>　　畫出上下邊帶已調(diào)信號(hào)波形</p><p>　　figure

12、(2);</p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p>　　plot(t,u(1:length(t)));</p><p>　　axis([-0.2,0.2,-1.5,1.5]); </p><p>　　xlabel('時(shí)間');</p><p>　　title('下邊帶已

13、調(diào)信號(hào)') ; </p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(t,v(1:length(t)));</p><p>　　axis([-0.2,0.2,-1.5,1.5]); </p><p>　　xlabel('時(shí)間 ');</p><p>　　

14、title('上邊帶已調(diào)信號(hào) '); </p><p>　　畫出上下邊帶解調(diào)信號(hào)波形</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(l,jt,'r');</p><p&

15、gt;　　axis([-1,1,-1000,1000])</p><p>　　xlabel('時(shí)間 ');</p><p>　　title('下邊帶已調(diào)信號(hào)'); </p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(l1,jt1);</p><p>

16、;　　axis([-1,1,-1000,1000])</p><p>　　xlabel('時(shí)間');</p><p>　　title('上邊帶已調(diào)信號(hào)'); </p><p>　　畫出上下邊帶已調(diào)信號(hào)功率譜密度</p><p><b>　　figure(4)</b></p&

17、gt;<p>　　V=fftshift(fft(v));對(duì)下邊帶信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，并與頻率對(duì)應(yīng)V0=abs(V); 取傅里葉系數(shù)絕對(duì)值</p><p>　　V1=V0.^2; 傅里葉系數(shù)絕對(duì)值平方，即在某一頻率處功率</p><p>　　df=0.5; 頻率間隔</p><p>　

18、　L=length(V);</p><p>　　f=-L/2*df:df:L/2*df-df;</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(f,V1);</p><p>　　axis([-100,100,0,3000000])</p><p>　　title('下邊帶功率譜

19、'); </p><p>　　xlabel('f/HZ');</p><p>　　ylabel('V1'); </p><p>　　U=fftshift(fft(u));同上邊帶一樣進(jìn)行傅里葉變換</p><p>　　U0=abs(U); 取傅里葉系數(shù)絕對(duì)值</p&

20、gt;<p>　　U1=U0.^2; 傅里葉系數(shù)絕對(duì)值平方，即在某一頻率處功率</p><p><b>　　df=0.5;</b></p><p>　　L=length(U);</p><p>　　f=-L/2*df:df:L/2*df-df;</p><p>　　subplot(2,

21、1,2);</p><p>　　plot(f,U1);</p><p>　　axis([-100,100,0,3000000])</p><p>　　title('上邊帶功率譜 '); </p><p>　　xlabel('f/HZ');</p><p>　　ylabel(&

22、#39;U1');</p><p><b>　　6 調(diào)試分析</b></p><p>　　首先，在設(shè)置載波時(shí)間軸時(shí)跨度可以大點(diǎn)，設(shè)置信號(hào)時(shí)間軸時(shí)跨度小點(diǎn)，這樣得到圖形看上去更直觀。</p><p>　　在產(chǎn)生單邊帶調(diào)制信號(hào)時(shí)也可用濾波法，移相法，但希爾伯特變換法方便，直接得出上下單邊帶調(diào)制信號(hào)時(shí)域表達(dá)式。</p><

23、p>　　采用U=fftshift(fft(u))可以使功率譜圖像關(guān)于零頻率對(duì)稱，這與fft（u）相比，便與分析。</p><p><b>　　7 測(cè)試結(jié)果</b></p><p>　　用MATLAB產(chǎn)生一個(gè)頻率為1Hz、功率為1的余弦信源，載波頻率為10Hz</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果圖</b></p

24、><p>　　性能分析：調(diào)制過(guò)程就是將信號(hào)的頻譜進(jìn)行搬移，將其搬運(yùn)到載波附近的頻率點(diǎn)。圖4是分別對(duì)應(yīng)上、下邊帶信號(hào)的功率譜。可以清晰地看出，頻域信號(hào)已經(jīng)被搬移到載波的附近。從圖4功率普密度圖中看到，已調(diào)信號(hào)的功率主要集中在10Hz附近，主要是因?yàn)樾盘?hào)頻率已經(jīng)被搬運(yùn)到載波附件的原因。經(jīng)過(guò)濾波器后，如圖3信號(hào)的大致形狀已經(jīng)被恢復(fù)，但由于調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程中信號(hào)產(chǎn)生了相移，所以與未調(diào)信號(hào)相比，相位發(fā)送了較大的變化。</

25、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 通信原理（第六版） 樊昌信,曹麗娜 國(guó)防工業(yè)出版社。</p><p>　　[2] 吳大正.信號(hào)與線性系統(tǒng)分析（第4版）.高等教育出版社，2005。</p><p>　　[3] 李建新，《現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真－MATLAB通信工具箱》西安電子科技大學(xué)出

26、版社。</p><p>　　[4] 《現(xiàn)代通信原理》 清華大學(xué)出版社 曹志剛著。</p><p>　　[5] 《MATLAB通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)》 國(guó)防工業(yè)出版社 孫屹。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我得到了很大的收獲，通過(guò)對(duì)程序的設(shè)計(jì)，我不僅溫故加深學(xué)過(guò)的課本知識(shí)，還進(jìn)一

27、步熟悉了MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì)MATLAB的一些基本操作和應(yīng)用有了更深入的了解，如有要求的正弦信號(hào)的產(chǎn)生，基本圖形的繪制和各種的函數(shù)的使用等及一些細(xì)節(jié)方面。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)使我對(duì)通信原理和MATLAB課本上學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)有了更深入的理解和掌握。比如對(duì)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)過(guò)程有了更深層次的理解，學(xué)會(huì)了如何使用MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行SSB調(diào)制和解調(diào)，了解了低通濾波器的MATLAB設(shè)計(jì)方法。還有很重要的一點(diǎn)是，通過(guò)和同學(xué)老師探討，拓寬了我的眼界，學(xué)