通信原理課程設計--單邊帶調幅信號的仿真與分析

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

2、 導 教 師 ： </p><p>　　課程設計時間： </p><p>　　電子信息工程專業(yè)課程設計任務書</p><p><b>　　1 需求分析</b></p><p>　　設定余弦信源，仿真其SSB調制信號，用MATLAB仿真求調制信號的功率譜密度，畫出相干解調后的信號波形并分析

3、其性能。這里設定載波頻率為10Hz，按要求對一個頻率為1Hz、功率為1的余弦信源用MATLAB畫出SSB調制信號、該信號的功率譜密度、相干解調后的信號波形并分析在AWGN信道下，仿真系統(tǒng)的性能。</p><p><b>　　2 概要設計</b></p><p>　　單邊帶信號的產(chǎn)生：雙邊帶調制信號頻譜中含有攜帶同一信息的上、下兩個邊帶。我們只需傳送一個邊帶信號就可以達

4、到信息傳輸?shù)哪康模怨?jié)省傳輸帶寬、提高信道利用率，這就是單邊帶調制。</p><p>　　產(chǎn)生SSB信號有移相法和濾波法等，本設計采用希爾伯特變換法，直接得出SSB信號可表示為：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，稱為的希爾伯特信號。式中符號取”-”產(chǎn)生上邊帶，取“+”產(chǎn)生下邊帶。</p><p>

5、;　　單邊帶信號的解調：采用相干解調法,解調與調制的實質一樣，均是頻譜搬移。解調是調制的反過程，即把在載波位置的已調信號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實現(xiàn)。</p><p><b>　　3 運行環(huán)境</b></p><p>　　裝有MATLAB的windowsPC機一臺</p><p>　　4 開發(fā)工具和編程語言</

6、p><p>　　MATLAB軟件，MATLAB編程語言</p><p><b>　　5 詳細設計</b></p><p><b>　　設置參數(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>　　定義未調制信號，載波，上下邊帶信號u，v</p><p>　　

8、m=sqrt(2)*cos(2*pi*t); 信號源功率為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>　　上下邊帶解調信號通過低通濾波器得到低頻的未調制信號 </p><p&g

9、t;　　v0=m.*c+imag(hilbert(m)).*b; %下邊帶調制</p><p>　　u0=m.*c-imag(hilbert(m)).*b; %上邊帶調制</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 </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</p><p>　　畫出上下邊帶已調信號波形</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('時間');</p><p>　　title('下邊帶已

13、調信號') ; </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('時間 ');</p><p>　　

14、title('上邊帶已調信號 '); </p><p>　　畫出上下邊帶解調信號波形</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('時間 ');</p><p>　　title('下邊帶已調信號'); </p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(l1,jt1);</p><p>

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

17、gt;<p>　　V=fftshift(fft(v));對下邊帶信號進行傅里葉變換，并與頻率對應V0=abs(V); 取傅里葉系數(shù)絕對值</p><p>　　V1=V0.^2; 傅里葉系數(shù)絕對值平方，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));同上邊帶一樣進行傅里葉變換</p><p>　　U0=abs(U); 取傅里葉系數(shù)絕對值</p&

20、gt;<p>　　U1=U0.^2; 傅里葉系數(shù)絕對值平方，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 調試分析</b></p><p>　　首先，在設置載波時間軸時跨度可以大點，設置信號時間軸時跨度小點，這樣得到圖形看上去更直觀。</p><p>　　在產(chǎn)生單邊帶調制信號時也可用濾波法，移相法，但希爾伯特變換法方便，直接得出上下單邊帶調制信號時域表達式。</p><

23、p>　　采用U=fftshift(fft(u))可以使功率譜圖像關于零頻率對稱，這與fft（u）相比，便與分析。</p><p><b>　　7 測試結果</b></p><p>　　用MATLAB產(chǎn)生一個頻率為1Hz、功率為1的余弦信源，載波頻率為10Hz</p><p><b>　　運行結果圖</b></p

24、><p>　　性能分析：調制過程就是將信號的頻譜進行搬移，將其搬運到載波附近的頻率點。圖4是分別對應上、下邊帶信號的功率譜。可以清晰地看出，頻域信號已經(jīng)被搬移到載波的附近。從圖4功率普密度圖中看到，已調信號的功率主要集中在10Hz附近，主要是因為信號頻率已經(jīng)被搬運到載波附件的原因。經(jīng)過濾波器后，如圖3信號的大致形狀已經(jīng)被恢復，但由于調制和解調的過程中信號產(chǎn)生了相移，所以與未調信號相比，相位發(fā)送了較大的變化。</

25、p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 通信原理（第六版） 樊昌信,曹麗娜 國防工業(yè)出版社。</p><p>　　[2] 吳大正.信號與線性系統(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》西安電子科技大學出

26、版社。</p><p>　　[4] 《現(xiàn)代通信原理》 清華大學出版社 曹志剛著。</p><p>　　[5] 《MATLAB通信仿真開發(fā)手冊》 國防工業(yè)出版社 孫屹。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過課程設計，我得到了很大的收獲，通過對程序的設計，我不僅溫故加深學過的課本知識，還進一

27、步熟悉了MATLAB開發(fā)環(huán)境，對MATLAB的一些基本操作和應用有了更深入的了解，如有要求的正弦信號的產(chǎn)生，基本圖形的繪制和各種的函數(shù)的使用等及一些細節(jié)方面。同時，這次設計使我對通信原理和MATLAB課本上學到的知識點有了更深入的理解和掌握。比如對信號的調制和解調過程有了更深層次的理解，學會了如何使用MATLAB對信號進行SSB調制和解調，了解了低通濾波器的MATLAB設計方法。還有很重要的一點是，通過和同學老師探討，拓寬了我的眼界，學