第一篇：《通信原理》課程設計說明書

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 增量調(diào)制的基本概念

在PCM系統(tǒng)中，為了得到二進制數(shù)字序列，要對量化后的數(shù)字信號進行編碼，每個抽樣量化值用一個碼組（碼字）表示其大小。碼長一般為7位或8位，碼長越大，可表示的量化級數(shù)越多，但編、解碼設備就越復雜。那么能否找到其它更為簡單的方法完成信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換呢？

如圖1.1所示：

f(t)′t)f（?

0?t11010111111000t二進制碼序列t

編碼后的數(shù)字信號圖1.1 增量調(diào)制波形示意圖

圖中在模擬信號f(t)的曲線附近，有一條階梯狀的變化曲線f′(t),f′(t)與f(t)的形狀相似。顯然，只要階梯“臺階”σ和時間間隔Δt足夠小，則f′(t)與f(t)的相似程度就會提高。對f′(t)進行濾波處理，去掉高頻波動，所得到的曲線將會很好地與原曲線重合，這意味著f′(t)可以攜帶f(t)的全部信息（這一點很重要）。因此，f′(t)可以看成是用一個給定的“臺階”σ對f(t)進行抽樣與量化后的曲線。我們把“臺階”的高度σ稱為增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一個σ；用“0”表示負增量，代表向下減少一個σ。

則這種階梯狀曲線就可用一個“0”、“1”數(shù)字序列來表示（如圖1.1所示），也就是說，對f′(t)的編碼只用一位二進制碼即可。此時的二進制碼序列不是代表某一時刻的抽樣值，每一位碼值反映的是曲線向上或向下的變化趨勢。這種只用一位二進制編碼將模擬信號變?yōu)閿?shù)字序列的方法（過程）就稱為增量調(diào)制（Delta Modulation），縮寫為DM或ΔM調(diào)制。

增量調(diào)制最早由法國人De Loraine于1946年提出，目的是簡化模擬信號的武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書

數(shù)字化方法。其主要特點是：

(1)在比特率較低的場合，量化信噪比高于PCM。

(2)抗誤碼性能好，能工作在誤比特率為102～103的信道中，而PCM則要求信道的誤比特率為104～106。

(3)設備簡單，制造容易。

增量調(diào)制與PCM的本質(zhì)區(qū)別是只用一位二進制碼進行編碼，但這一位碼不表示信號抽樣值的大小，而是表示抽樣時刻信號曲線的變化趨向。

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 ΔM的調(diào)制原理

如何在發(fā)送端形成f′(t)信號并編制成相應的二元碼序列呢？仔細分析一下圖1.1，比較在每個抽樣時刻Δt處的f(t)和f′(t)的值可以發(fā)現(xiàn)：（1）當f(iΔt)>f′(iΔt_)時，上升一個σ，發(fā)“1”碼（2）當f(iΔt)

根據(jù)上述分析，我們給出增量調(diào)制器框圖如圖2.1所示：

?T(t)

f(t)＋∑－e(t)抽樣 判決Po(t)RC′t)f(積分器(a)增量調(diào)制器(編碼器)框圖(b)RC積分器圖2.1 增量調(diào)制原理框圖

f′(iΔt)可以由編碼輸出的二進制序列反饋到一個理想的積分器以后得到。由于該積分器又具有解碼功能，因此又稱為本地解碼器（譯碼器）。f(iΔt)和f′(iΔt)的差值，可以用一個比較電路（減法器）來完成。量化編碼可以用一個雙穩(wěn)判決器來執(zhí)行，并生成雙極性二進制碼序列。具體調(diào)制過程描述如下：

設f′(0-)=0（即t=0時刻前一瞬間的量化值為零），因此有： t=0時，e(0)=f(0)-f′(0-)>0，則Po(0)=1 t=Δt時，e(Δt)=f(Δt)-f′(Δt_)>0，則Po(Δt)=1； t=2Δt時，e(2Δt)=f(2Δt)-f′(2Δt_)<0，則Po(2Δt)=0； t=3Δt時，e(3Δt)=f(3Δt)-f′(3Δt_)>0，則Po(3Δt)=1； t=4Δt時，e(4Δt)=f(4Δt)-f′(4Δt_)<0，則Po(4Δt)=0； t=5Δt時，e(5Δt)=f(5Δt)-f′(5Δt_)>0，則Po(5Δt)=1； t=6Δt時，e(6Δt)=f(6Δt)-f′(6Δt_)>0，則Po(6Δt)=1。以此類推，即可得到如圖2.2所示的波形：

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f(t)′t)f(?T(t)(a)抽樣脈沖0?t2?t3?t4?t5?t6?t7?t8?t9?t10?t11?t12?t13?t14?tt

(b)樣值信號?2?t0?t3?t4?t11?t12?t13?t14?t5?t6?t7?t8?t9?t10?tt圖2.2 增量調(diào)制過程示意圖

發(fā)現(xiàn)圖2.2中的f′(t)和圖1.1的波形不一樣。其實，圖1.1的階梯波只是為了形象地說明增量調(diào)制原理，而實際積分器的輸出波形如圖2.3所示：

0t00?t2?t3?t4?t5?t6?t7?t8?t9?t10?t11?t12?t13?t14?tPo(t)11010111111000t′t)f((d)積分器輸出信號

圖2.3 積分器輸出信號

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 ΔM的解調(diào)原理

為了完成整個通信過程，發(fā)送端調(diào)制出的信號必須在接收端通過解調(diào)恢復出原始模擬信號。ΔM信號的解調(diào)比較簡單，用一個和本地解碼器一樣的積分器即可。在接收端和發(fā)送端的積分器一般都是一個RC積分器。解調(diào)過程就是圖2.2和圖2.3中的積分過程。當積分器輸入“1”碼時，積分器輸出產(chǎn)生一個正斜變的電壓并上升一個量化臺階σ；而當輸入“0”碼時，積分器輸出電壓就下降一個量化臺階σ。

為了保證解調(diào)質(zhì)量，對解碼器有兩個要求：

（1）每次上升或下降的大小要一致，即正負斜率大小一樣。

（2）解碼器應具有“記憶”功能，即輸入為連續(xù)“1”或“0”碼時，輸出能連續(xù)上升或下降。

對積分器的輸出信號進行低通濾波，濾除波形中的高頻成分，即可得到與原始模擬信號十分近似的解調(diào)信號，如圖3.1所示：

(a)增量解調(diào)器(譯碼器)框圖0(b)各點波形tPo(t)fo(t)積分器′t)f(低通濾波fo(t)′t)f（圖3.1 增量調(diào)制譯碼(解調(diào))示意圖

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 增量調(diào)制存在的問題

增量調(diào)制盡管有前面所述的不少優(yōu)點，但它也有兩個不足：一個是一般量化噪聲問題；另一個是過載噪聲問題。兩者可統(tǒng)一稱為量化噪聲。

觀察圖1.1可以發(fā)現(xiàn)，階梯曲線（調(diào)制曲線）的最大上升和下降斜率是一個定值，只要增量σ和時間間隔Δt給定，它們就不變。那么，如果原始模擬信號的變化率超過調(diào)制曲線的最大斜率，則調(diào)制曲線就跟不上原始信號的變化，從而造成誤差。我們把這種因調(diào)制曲線跟不上原始信號變化的現(xiàn)象叫做過載現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的波形失真或者信號誤差叫做過載噪聲。

另外，由于增量調(diào)制是利用調(diào)制曲線和原始信號的差值進行編碼，也就是利用增量進行量化，因此在調(diào)制曲線和原始信號之間存在誤差，這種誤差稱為一般量化誤差或一般量化噪聲。兩種噪聲示意圖如圖4.1所示：

′t)f（f(t)′t)f(f(t)

n(t)tn(t)t圖4.1 兩種量化噪聲的示意圖

仔細分析兩種噪聲波形我們發(fā)現(xiàn)，兩種噪聲的大小與階梯波的抽樣間隔Δt和增量σ有關(guān)。我們定義K為階梯波一個臺階的斜率，式中,fs是抽樣頻率，該斜率被稱為最大跟蹤斜率，當信號斜率大于跟蹤斜率時，稱為過載條件，此時就會出現(xiàn)過載現(xiàn)象；當信號斜率等于跟蹤斜率時，稱為臨界條件；當信號斜率小于跟蹤斜率時，稱為不過載條件。

可見，通過增大量化臺階（增量）σ進而提高階梯波形的最大跟蹤斜率，就可以減小過載噪聲；而降低σ則可減小一般量化噪聲。顯然，通過改變量化臺階

K???t??f（4.1）

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進行降噪出現(xiàn)了矛盾，因此，σ值必須兩頭兼顧，適當選取。不過，利用增大抽樣頻率（即減小抽樣時間間隔Δt），卻可以“左右逢源”，既能減小過載噪聲，又可降低一般量化噪聲。因此，實際應用中，ΔM系統(tǒng)的抽樣頻率要比PCM系統(tǒng)高得多（一般在兩倍以上，對于話音信號典型值為16kHz和32kHz）。

另外，如果模擬信號為交流信號，且信號峰-峰值小于σ時，增量調(diào)制器的輸出將不隨信號的變化而變化，只輸出“1”和“0”交替出現(xiàn)的數(shù)字序列。只有當信號峰值大于σ/2時，調(diào)制器才輸出隨交流信號的變化而變化的數(shù)字序列,因此，把σ/2電平稱為增量調(diào)制器的起始編碼電平。

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 電路設計

ΔM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)電路如圖5.1所示:

圖5.1 ΔM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)電路

ΔM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)組成框圖如圖5.2所示：

圖5.2 ΔM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)組成框圖

比較器電路原理圖如圖5.3所示：

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圖5.3 比較器電路

本地譯碼器電路圖如圖5.4所示：

圖5.4 本地譯碼器電路

抽樣脈沖發(fā)生器和抽樣判決器電路圖如圖5.5所示：

圖5.5 抽樣脈沖發(fā)生器和抽樣判決器電路

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低通濾波器電路圖如圖5.6所示：

圖5.6 低通濾波器電路

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 心得體會

這次通信原理的課程設計，我們的題目是ΔM通信系統(tǒng)設計，經(jīng)過翻閱《通信原理》的課本，以及相關(guān)資料，還有在網(wǎng)上搜集的類似設計，最終我們確定了設計思路和電路原理圖。

增量調(diào)制可以看成PCM的一個特例，因為它們都是用二進制代碼形式去表示模擬信號的方式。但是在PCM中，信號的代碼表示模擬信號的抽樣值，而且，為了減小量化噪聲，一般需要較長的代碼及較復雜的編譯碼設備。而ΔM是將模擬信號變換成僅由一位二進制碼組成的數(shù)字信號序列，并且在接收端也只需要用一個線性網(wǎng)絡，便可復制出原模擬信號。

首先跟據(jù)設計思路，設計各個模塊的電路，再將各模塊連接起來，通過再次的翻閱課本及相關(guān)資料，確定對應的參數(shù)，從而得到這個電路設計圖。

接下來就是調(diào)試。通過硬件的調(diào)試，修改相關(guān)元件的參數(shù)，最終達到設計要求。

通過這次通信原理的課程設計，我從中不僅學到了ΔM通信系統(tǒng)設計的設計原理和基本思路，深入了解了增量調(diào)制通信系統(tǒng)，而且也加深了對理論的認識，進一步理解了增量調(diào)制的原理，了解了如何設計硬件，通過硬件測試，如何發(fā)現(xiàn)問題并通過修改而解決問題，更學會了如何通過各種途徑收集資料，從中獲取需要的信息，并為我所用，成為自己的能力，這對于今后的學習還是工作都有著積極的影響。

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參考文獻

[1] 樊昌信，張甫翊，徐炳祥，吳成柯.通信原理.第5版.北京：國防工業(yè)出版社，2003.9 [2] 賀貴明.通信原理概論.武漢：華中科技大學出版社，2000.8 [3] 馬海武，劉毓，達新宇.通信原理.北京：北京郵電大學出版社，2004.1

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致謝

在本次課程設計中，我從中學到了不少東西，不僅加強了動手能力，也加深了對理論的認識，其中離不開同組同學的幫助和支持，在此表示感謝。

課程設計不僅能檢驗我們對理論知識的掌握，也了解了設計的思路，在此我要感謝學校開設的這門課程，以及對我們的培養(yǎng)。

在課程設計過程中，當我們遇到困難時，指導老師的認真指導指引我們成功完成設計，在此表示萬分的感謝！

第二篇：通信原理課程設計說明書

目錄 前言..............................................................1 2 工程概況..........................................................1 3 正文..............................................................1 3.1 設計目的與意義..................................................1 3.2 設計方法和內(nèi)容..................................................2 3.2.1 抽樣定理與仿真................................................2 3.2.2 量化原理與仿真................................................3 3.2.3 編碼與仿真....................................................5 3.3 結(jié)論............................................................8 4 致謝..............................................................8 5 參考文獻..........................................................8

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前言

Matlab語言由于其語法的簡潔性，代碼接近于自然數(shù)學描述方式，以及具有豐富的專業(yè)函數(shù)庫等諸多優(yōu)點，吸引了眾多科學研究工作者，越來越成為科學研究、數(shù)值計算、建模仿真，以及學術(shù)交流的事實標準。Simulink作為Matlab語言上的一個可視化建模仿真平臺，起源于對自動控制系統(tǒng)的仿真需求，它采用方框圖建模的形式，更加貼近于工程習慣。Simulink 是基于 Matlab的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學來描述的系統(tǒng)進行建模，如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、船舶及汽車等，其中包括了連續(xù)、離散、條件執(zhí)行、事件驅(qū)動、單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。Simulink 提供了利用鼠標拖動的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 Simulink 還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用 Simulink 幾乎可以做到不用寫一行代碼完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。隨著Matlab/Simulink通信、信號處理專業(yè)函數(shù)庫和專業(yè)工具箱的成熟，它們逐漸為廣大通信技術(shù)領(lǐng)域的專家學者和工程師所熟悉，在通信理論研究、算法設計、系統(tǒng)設計、建模仿真和性能分析驗證等方面的應用也更加廣泛。

利用Simulink實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，能夠以非常直觀的方框圖方式形象地對通信系統(tǒng)進行建模，通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類。與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強、便于同計算機連接、保密性強、易于集成化等優(yōu)點，其應用日益廣泛，已成為現(xiàn)代通信發(fā)展的主流。然而自然界的信息源多數(shù)產(chǎn)生的是模擬信號。那么在利用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號時，首先要將模擬信號抽樣，使其成為一系列時間上離散的抽樣值，再將抽樣值量化、編碼，從而完成模擬信號的數(shù)字化，然后再用數(shù)字通信方式傳輸。在接受端則要進行相反的變換，將接受到的數(shù)字信號恢復成模擬信號即可。最終實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化。

工程概況

本次課程設計的主要概況是了解模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程。主要概況是利用 Matlab中的Simulink 進行模擬仿真設計，對模擬信號進行抽樣、量化、編碼，從而實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，完成調(diào)制信號分析，并繪制相關(guān)的波形圖及頻譜圖，分析信號波形及其頻譜特點。

正文

3.1 設計目的與意義

利用MATLAB/Simulink模擬仿真，熟悉該仿真工具。通過課程設計來更好的掌握課本的相關(guān)知識，對模擬信號進行抽樣、量化、編碼，從而實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，掌握模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的基本過程，從而了解通信原理的相關(guān)知識，提高自己分析問題、實踐創(chuàng)新等各方面能力，進一步鞏固課本上的知識。

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3.2 設計方法和內(nèi)容

3.2.1 抽樣定理與仿真

抽樣是把時間上連續(xù)的模擬信號變成一系列時間上離散的抽樣值的過程。連續(xù)信號在時間上離散化的抽樣過程如圖1所示。

圖1 抽樣過程

設時間連續(xù)信號f(t)，其最高截止頻率為f

m如果用時間間隔為

Ts?1/2fm的開關(guān)信號對f(t)進行抽樣，則f(t)就可被樣值信號fs(t)?f(nTs)來唯一地表示?；蛘哒f，要從樣值序列無失真地恢復原時間連續(xù)信號，其抽樣頻率應選為fs?2fm，這就是著名的奈奎斯特抽樣定理、簡稱抽樣定理。

根據(jù)信號是低通型的還是帶通型的，抽樣定理分低通抽樣定理和帶通抽樣定理；根據(jù)用來抽樣的脈沖序列是等間隔的還是非等間隔的，又分均勻抽樣定理和非均勻抽樣；根據(jù)抽樣的脈沖序列是沖擊序列還是非沖擊序列，又可分理想抽樣和實際抽樣。

下面是對抽樣信號進行MATLAB/Simulink仿真，原理圖如圖2所示,Sine Wave來自Simulik模塊的Sources部分，Pulse Generator來自Simulik模塊的Sources部分，Product來自Simulik模塊的Commonly Used Blocks部分，Constant來自Simulik模塊的Sources部分，Scope自Simulik模塊的Commonly Used Blocks部分。

圖2 抽樣信號原理圖

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圖中各個模塊的作用、參數(shù)設置如下：

(1)Sine wave是一個正弦波信號，正弦波的頻率設置為f=1赫茲，幅值A=1。

（2）Pulse Generator是一個脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖信號，其中的參數(shù)Amplitude代表 脈沖（方波）的幅值，Period代表周期（一個完整波的長度），Pulse Width代表脈沖寬度，用%表示在這個周期里占的比重，Phase Delay代表初始相位偏離原點的距離，此圖中周期為0.025，幅值為1.5。脈沖寬度為50%，偏離原點的距離是0。

（3）Produt是乘運器。

（4）Constant是一個常數(shù)信號。

（5）Scope示波器，用來顯示各個仿真信號的時域波形圖。信號的仿真時域波形圖為如圖3所示

圖3 仿真時域波形圖

圖3所示為平頂抽樣的仿真圖，圖中黃色的線是原始正弦波信號，藍色線為原始方波脈沖信號，正弦波信號與脈沖信號通過相乘器，經(jīng)過取樣形成如紅色曲線所示的疊加信號，實現(xiàn)了一個簡單的取樣過程。3.2.2 量化原理與仿真

量化是把幅度上仍連續(xù)（無窮多個取值）的抽樣信號進行幅度離散，即指定M個規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示；利用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值的過程稱為量化。時間連續(xù)的模擬信號經(jīng)抽樣后的樣值序列，雖然在時間上離散，但在幅度上仍然是連續(xù)的，即抽樣值m(kT)可以取無窮多個可能值，因此仍屬模擬信號。如果用N位二進制碼組來表示該樣值的大小，以便利用數(shù)字傳輸系統(tǒng)來傳輸?shù)脑挘敲? N位二進制碼組只能同M=2N個電平樣值相對應，而不能同無窮多個可能取值相對應。這就需要把取值無限的抽樣值劃分成有限的M個離散電平，此電平被稱為量化電平。

量化間隔是均勻的，這種量化稱為均勻量化。還有一種是量化間隔不均勻的非均勻量化，非均勻量化克服了均勻量化的缺點，是語音信號實際應用的量化方式。

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1、均勻量化

把輸入信號的取值域按等距離分割的量化稱為均勻量化。在均勻量化中，每個量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點，其量化間隔Δi取決于輸入信號的變化范圍和量化電平數(shù)。若設輸入信號的最小值和最大值分別用a和b表示, 量化電平數(shù)為M，則均勻量化時的量化間隔為?i??b?a，量化器輸出為mq?qi，mi?1?m?mi，式中, mi是第i個量M化區(qū)間的終點（也稱分層電平），可寫成mi?a?i?，qi是第i個量化區(qū)間的量化電平，可表示為qi?m1?mi?12，i?1,2,...,M。

2、非均勻量化

非均勻量化是一種在整個動態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化。換言之，非均勻量化是根據(jù)輸入信號的概率密度函數(shù)來分布量化電平，以改善量化性能。由均方誤差式即Nq?E[(m?mq)]??(x?mq)2f(x)d(x)。

??2?非均勻量化的特點是：

信號幅度小時，量化間隔小其量化誤差也?。恍盘柗却髸r，量化間隔大，其量化誤差也大。采用非均勻量化可以改善小信號的量化信噪比，可以做到在不增大量化級數(shù)N的條件下，使信號在較寬的動態(tài)范圍內(nèi)的（S/Nq)dB達到指標的要求。

利用Matlab /Simulink模擬量化的仿真原理圖如圖4所示，Singal Generrater來自Simulink模塊中的Sources部分,A-Law Compressor來自Communications Blockset模塊中的Sourcecoding部分,Quantizer decode來自Siqnal Processinq Blockset模塊中的Quantizer部分,Scalar Quantizer來自Siqnal Processinq Blockset模塊中的Quantizer部分,A—Law Expandershi來自Communicationsblockset模塊中的Sourcecoding部分，Integer to Bit Converter來自Communications blockset模塊中的Utility Blocks部分，To Workspac來自Simulink模塊中的 Sinks部分，Scope來自Simulink模塊中的 Sinks部分，Terminator來自Simulink模塊中的 Commonly Used Blocks部分。

圖4 量化的仿真原理圖

圖中各個模塊的作用、參數(shù)設置如下：

（1）Singal Generrater信號信號發(fā)生器。其主要作用是可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波及 第4頁，共8頁

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任意波。本次實驗中產(chǎn)生的是正弦波信號。正弦波的頻率設置為f=1赫茲，幅值A=1。

（2）A—Law Compressor是A律壓縮器，其主要作用是對信號進行壓縮。取值為90。（3）Quantizer Decode是量化解碼器，主要是對信號進行量化解碼。（4）Scalar Quantizer是一個抽樣量化編碼器，抽樣時間為0.1。（5）A—Law Expandershi A律解壓器，取值為90。

（6）Integer to Bit Converter是一個整型位變換器，每個字節(jié)數(shù)為20。（7）Terminator是連接到?jīng)]有連接的輸入端。(8)Simout是輸出的數(shù)據(jù)

利用matlab /simulink模擬量化仿真后，信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和A律解壓器產(chǎn)生的波形圖即量化前信號如圖5所示，利用抽樣量化編碼器，A律壓縮器和量化解碼器量化出來的信號如圖6所示。

圖5 量化前的信號

圖6 量化后的信號

3.2.3 編碼與仿真

把量化后的信號電平值變換成二進制碼組的過程稱為編碼，其逆過程稱為解碼或譯碼。模擬信息源輸出的模擬信號m(t)經(jīng)抽樣和量化后得到的輸出脈沖序列是一個M進制（一般 第5頁，共8頁

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常用128或256）的多電平數(shù)字信號，如果直接傳輸?shù)脑?，抗噪聲性能很差，因此還要經(jīng)過編碼器轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)字信號(PCM信號)后，再經(jīng)數(shù)字信道傳輸。在接收端，二進制碼組經(jīng)過譯碼器還原為M進制的量化信號，再經(jīng)低通濾波器恢復原模擬基帶信號，完成這一系列過程的系統(tǒng)如圖7所示的脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)。其中，量化與編碼的組合稱為模/數(shù)變換器(A/D變換器)。

A / D變化m(t)抽樣ms(t)低通濾波譯碼mq(t)

圖7 PCM系統(tǒng)原理框圖

量化mq(t)編碼信道干擾m(t)抽樣是按抽樣定理把時間上連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時間上離散的抽樣信號；量化是把幅度上仍連續(xù)（無窮多個取值）的抽樣信號進行幅度離散，即指定M個規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示；編碼是用二進制碼組表示量化后的M個樣值脈沖。綜上所述，PCM信號的形成是模擬信號經(jīng)過“抽樣、量化、編碼”三個步驟實現(xiàn)的。

在PCM中，每個波形樣值都獨立編碼，與其他樣值無關(guān)，這樣，樣值的整個幅值編碼需要較多位數(shù)，比特率較高，造成數(shù)字化的信號帶寬大大增加。然而，大多數(shù)以奈奎斯特或更高速率抽樣的信源信號在相鄰抽樣間表現(xiàn)出很強的相關(guān)性，有很大的冗余度。利用信源的這種相關(guān)性，一種比較簡單的解決方法是對相鄰樣值的差值而不是樣值本身進行編碼。由于相鄰樣值的差值比樣值本身小，可以用較少的比特數(shù)表示差值。這樣，用樣點之間差值的編碼來代替樣值本身的編碼，可以在量化臺階不變的情況下（即量化噪聲不變），編碼數(shù)顯著減少，信號帶寬大大壓縮。這種利用差值的PCM編碼稱為差分PCM（DPCM）。如果將樣值之差仍用N位編碼傳送，則DPCM的量化信噪比顯然優(yōu)于PCM系統(tǒng)。實現(xiàn)差分編碼的一個好辦法是根據(jù)k個樣值預測當前時刻的樣值。編碼信號只是當前樣值與預測值之間的差值的量化編碼。DPCM系統(tǒng)總的量化信噪比遠大于量化器的信噪比。因此, 要求DPCM系統(tǒng)達到與PCM系統(tǒng)相同的信噪比，則可降低對量化器信噪比的要求，即可減小量化級數(shù)，從而減少碼位數(shù)，降低比特率。下面主要利用Matlab /Simulink中的DPCM模塊實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化的仿真原理圖如圖8所示。

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圖8 DPCM模擬信號數(shù)字化的仿真原理圖

圖中各個模塊的作用、參數(shù)設置如下：

（1）Singal Generrater信號發(fā)生器。其主要作用是產(chǎn)生各種信號。本次實驗中采用的正弦波信號。正弦波的頻率設置為f=1赫茲。幅值A=1。（2）DPCM encoder是一個解碼器，抽樣時間為0.01。

（3）Scope示波器，用來顯示各個仿真信號的時域波形圖。

（4）To Workspace是將需要繪制波形的變量，通過To Workspace傳到工作區(qū)，時與其變量都要設置為同樣的存儲類型。

仿真波形圖如圖9所示，Singal Generrater來自Simulink模塊中的Sources部分，To Workspac來自Simulink模塊中的 Sinks部分，Terminator來自Simulink模塊中的Co mmonly Used Blocks部分，Constant來自Simulink模塊中的Comm only Used Blocks部分，Scope來自Simulink模塊中的 Sinks部分。

圖9 仿真波形圖

如圖所示基帶信號為正弦波信號，調(diào)制后的信號為上圖中紅色的信號，量化編碼后的信號為圖中藍色的信號。

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3.3 結(jié)論

這次課程設計，主要是利用Matlab/Simulink進行模擬信號數(shù)字化仿真，實現(xiàn)了模擬信號的數(shù)字化，其過程分三步走：一是抽樣，按一定的抽樣速率，把時間上一些連續(xù)的模擬信號變成時間上離散的抽樣過程。二是量化，把幅度上仍連續(xù)（無窮多個取值）的抽樣信號進行幅度離散，其中量化又有均勻量化和非均勻量化。均勻量化是輸入信號的取值域等間隔劃分的方法，它與信號的大小無關(guān)。在非均勻量化時，量化間隔是隨信號抽樣值的不同而變化的，它能提高小信號的信號量噪比。三是編碼，把量化后的信號電平值變換成二進制碼組，最終實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化。

致謝

在這次的課程設計過程中，我對Matlab/Simulink軟件有了更熟悉的掌握并且我懂得了很多，課程設計不光是讓我們?nèi)ァ霸O計”，更重要的是培養(yǎng)我們的能力！

本次課程設計我查閱書籍的重要性，通過翻閱書籍我找到了與我課設題目有關(guān)的內(nèi)容，順利進行了課程設計，我希望通過更多這樣有價值的課設來充實自己。雖然課設中有很多困難，但經(jīng)過指導老師的幫助和我的努力都一一克服了，增強了自信心。此外，在此特別感謝王會鮮老師，她耐心的給我講解，仔細地給我分析，不厭其煩的幫我調(diào)適仿真，我非常感謝老師在課程設計中對我的幫助，如果沒有老師的精心指導，我的課設也不會順利完成，在次特別感謝王會鮮老師的耐心指導。

參考文獻

[1]許波.劉征.MATLAB工程數(shù)學應用.北京:清華大學出版社，2002：92～99 [2]譚楊林.數(shù)字通信原理.北京:電子工業(yè)出版社，2001：69～70 [3] 吳家安.數(shù)字通信系統(tǒng)原理.西安:陜西教育出版社，2000 [4] 羅新民.現(xiàn)代通信原理.北京：電子工業(yè)出版社，2002 [5] 陳仁發(fā).數(shù)字通信原理.北京：科學技術(shù)文獻出版社，1994 [6] 鄧華.MATLAB通信仿真及應用實例.北京：人民郵電出版社,2003：89～96 [7] 姚俊.馬松輝.Simulink建模與仿真基礎.北京：西安電子科技大學出版社,2002：97～120 [8] 王沫然.Simulink4建模及動態(tài)仿真.北京：電子工業(yè)出版社,2001:46～64

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第三篇：通信原理課程設計說明書

目錄

前言....................................................................1 正文....................................................................1 2.1目的與總體方案：.....................................................1 2.2幅度調(diào)制的一般模型...................................................1 2.3 普通調(diào)幅（AM）的基本原理............................................1 2.3.1.AM信號的表達式、頻譜及帶寬.......................................1 2.3.2 AM信號的解調(diào).....................................................2 2.4 雙邊帶調(diào)制（DSB）的基本原理.........................................3 2.4.1 DSB信號的表達式、頻譜及帶寬.......................................3 2.4.2 DSB信號的解調(diào).....................................................3 2.5單邊帶調(diào)制（SSB）的基本原理..........................................3 2.5.1 SSB信號的產(chǎn)生.....................................................3 2.5.2SSB信號的解調(diào)......................................................4 Simulink仿真與分析......................................................5 3.1 普通調(diào)幅（AM）的仿真與分析..........................................5 3.2雙邊帶調(diào)制（DSB）的仿真與分析........................................7 3.3 單邊帶調(diào)制（SSB）的仿真與分析.......................................8 致謝....................................................................9 參考文獻...............................................................10

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前言

在通信技術(shù)的發(fā)展中，通信系統(tǒng)的仿真是一個技術(shù)重點。這次課程設計的重點就是模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理以及仿真，并在MATLAB軟件平臺上的仿真實現(xiàn)幾種常見的模擬調(diào)制方式。最常用最重要的模擬方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。常見的調(diào)幅（AM）,雙邊帶（DSB）和單邊帶（SSB）等調(diào)制就是幅度的幾個典型實例。

此次課程設計主要用調(diào)幅（AM）,雙邊帶（DSB）和單邊帶（SSB）等調(diào)制為說明對象，從原理等方面進行分析闡述并進行仿真分析，說明其調(diào)制原理，并進行仿真分析。利用MATLAB對模擬調(diào)制系統(tǒng)進行仿真，結(jié)合MATLAB模塊和Simulink工具箱的實現(xiàn)，對仿真結(jié)果進行分析，從而能夠更深入地掌握通信原理中掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識。

在模擬調(diào)制中，調(diào)制信號的取值是連續(xù)的：而數(shù)字調(diào)制中的調(diào)制信號的取值則為離散的。調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有重要的作用。通過調(diào)制，不僅可以進行頻譜搬移，把調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成合適于信道傳輸或便于信道多路復用的已調(diào)信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大的影響。調(diào)制方式往往決定了一個通信系統(tǒng)的性能。

正文

2.1目的與總體方案：

1.建立通信系統(tǒng)的數(shù)學模型

根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，確定總的系統(tǒng)功能，將各部分功能模塊化，并找出各部分之間的關(guān)系，畫出系統(tǒng)框圖。

2.熟悉仿真工具，采用m編程和Simulink模塊化設計，組建通信系統(tǒng) 首先新建一個m文件，再根據(jù)系統(tǒng)原理框圖畫出軟件實現(xiàn)流程圖，然后根據(jù)流程編寫相應程序，最后對代碼進行修正優(yōu)化，最終實現(xiàn)系統(tǒng)功能

3.根據(jù)系統(tǒng)新能指標，設置和調(diào)整各模塊參量及初始變量值

4.實現(xiàn)系統(tǒng)運行仿真，觀察分析結(jié)果（計算的數(shù)據(jù)，顯示的圖形）；根據(jù)線性幅度調(diào)制原理，確定調(diào)制系統(tǒng)設計方案；畫出AM,DSB,SSB調(diào)制解調(diào)信號時域波形和頻譜圖；對數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析。

2.2幅度調(diào)制的一般模型

幅度調(diào)制時用調(diào)制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖所示：

圖2-1 幅度調(diào)制器的一般模型

圖中，m?t?為調(diào)制信號，sm?t?為已調(diào)信號，h?t?為濾波器的沖激響應，則已調(diào)信號的時域和頻域一般表達式分別為

Sm?t???m(t)cos?ct?*h?t?

Sm?12?M????c??M????c??H?w?

式中，M???為調(diào)制信號m?t?的頻譜，H????h?t?，?c為載波角頻率。

由以上表達式可見，對于幅度調(diào)制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。

在上圖的一般模型中，適當選擇濾波器的特性H???，便可得到各種幅度調(diào)制信號，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）、單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號等。

2.3 普通調(diào)幅（AM）的基本原理

2.3.1.AM信號的表達式、頻譜及帶寬

在上圖中，若假設濾波器為全通網(wǎng)絡（＝1），調(diào)制信號疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信

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號就是常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）信號。AM調(diào)制器模型如下圖所示。

圖2-2 AM調(diào)制器模型

AM信號的時域和頻域表達式分別為

SAM?t???A0?m?t??cos?c?t??A0cos?c?t??m?t?cos?c?t?

SAM?????A0??????c???????c???12?M????c??M????c??

式中，A0為外加的直流分量；m?t?可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0，即m?t??0

AM信號的典型波形和頻譜分別如下圖（a）、（b）所示，圖中假定調(diào)制信號顯然，調(diào)制信號的帶寬為Bm?fh。的上限頻率為?h。

圖2-3 AM信號的典型波形和頻譜圖

由圖（a）可見，AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m?t?成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調(diào)制信號。但為了保證包絡檢波時不發(fā)生失真，必須滿足A0?m?t?max，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。

由它的頻譜圖可知，AM信號的頻譜SAM?t?是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即

BAM?2fh?2Bm式中，Bm?fh為調(diào)制信號的帶寬，fh為調(diào)制信號的最高頻率。2.3.2 AM信號的解調(diào)

調(diào)制過程的逆過程叫做解調(diào)。AM信號的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號SAM?t?還原為調(diào)制信號m?t?。AM信號的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡檢波解調(diào)。這里用的是相干解調(diào)。

由AM信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖。

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圖2-4 相干解調(diào)原理圖

將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波，得：

SAM?t?cos?ct??A0?m?t??cos?ct?212?A0?m?t????A0?m?t??cos2?ct

由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將

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用濾波法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理圖如圖所示，圖中的HSSB???為單邊帶濾波器。產(chǎn)生SSB信號最直觀方法的是，將HSSB???設計成具有理想高通特性的Hh???或理想低通特性Hl???的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個邊帶通過，而濾除另一個邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號時HSSB???即為Hh???，產(chǎn)生下邊帶信號時HSSB???即為Hl???。

圖2-6 SSB信號的濾波法產(chǎn)生

顯然，SSB信號的頻譜可表示為：

SSSB????SDSB???HSSB????12?M????c??M????c??HSSB???

用濾波法實現(xiàn)SSB信號，原理框圖簡潔、直觀，但存在的一個重要問題是單邊帶濾波器不易制作。這是因為，理想特性的濾波器是不可能做到的，實際濾波器從通帶到阻帶總有一個過渡帶。濾波器的實現(xiàn)難度與過渡帶相對于載頻的歸一化值有關(guān)，過渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實現(xiàn)。而一般調(diào)制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過調(diào)制后得到的DSB信號的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過一個邊帶而濾除另一個，要求單邊帶濾波器在fc附近具有陡峭的截止特性――即很小的過渡帶，這就使得濾波器的設計與制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，實際中往往采用多級調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級的過渡帶歸一化值，減小實現(xiàn)難度。2.5.2SSB信號的解調(diào)

從SSB信號調(diào)制原理圖中不難看出，SSB信號的包絡不再與調(diào)制信號m?t?成正比，因此SSB信號的解調(diào)也不能采用簡單的包絡檢波，需采用相干解調(diào)，如圖所示。

圖2-7 SSB信號的相干解調(diào)

此時，乘法器輸出： Sp?t??SSSB(t)cos?ct???121m?t?cos?ct?212??m(t)cos?ct?m?t?sin?ct?cos?ct1?m?t?cos?ctsin?ct2

1??m?t?cos?ct?m?t?sin2?ct44經(jīng)過低通濾波后的解調(diào)輸出為：

1mo?t??m?t?

4因而可得到無失真的調(diào)制信號。

綜上所述，單邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；頻帶寬度只有雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點是單邊帶濾波器實現(xiàn)難度大。

m?t?cos2?ct?

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Simulink仿真與分析

3.1 普通調(diào)幅（AM）的仿真與分析

DSB AMSignalGeneratorDSB AMModulatorPassbandZero-OrderHoldB-FFTSpectrumScope圖3-1 AM頻譜模塊

圖3-2 AM頻譜圖

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3ConstantDivideScopeDivide1Sine WavebutterSine Wave1Sine Wave2AnalogFilter Design圖3-3 AM調(diào)制解調(diào)模塊

圖3-4 AM調(diào)制解調(diào)波形圖

分析：由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，AM信號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。對AM信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方式是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。

由AM仿真分析可得出：

（1）此調(diào)制方式占用頻帶較寬，已調(diào)信號的頻帶寬度是調(diào)制信號的頻帶的兩倍；

（2）由于被調(diào)信號的包絡就是調(diào)制信號疊加一個直流，所以容易實現(xiàn)峰值包絡解調(diào)；（3）含有正弦載波分量，即有部分功率耗用在載波上，而沒有用于信息的傳送；（4）從效率上看，常規(guī)調(diào)幅幅度方式效率較低，但調(diào)制和解調(diào)過程簡單。

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3.2雙邊帶調(diào)制（DSB）的仿真與分析

ScopebutterSine Wave2ProductProduct1AnalogFilter DesignSine WaveSine Wave1圖3-5 雙邊帶調(diào)制（DSB）調(diào)制解調(diào)模塊

圖3-6 DSB調(diào)制解調(diào)波形圖

分析：由圖可以看出DSB調(diào)制有如下特點：

（1）DSB信號的幅值仍隨調(diào)制信號變化，但與普通調(diào)幅波不同，它的包絡不再在載波振幅上下變化；

（2）DSB信號的高頻載波相位在調(diào)制電壓零交點處（調(diào)制電壓正負交替時候）要突變180度；（3)DSB調(diào)制，信號仍集中在載頻附近，由于DSB調(diào)制抑制了載波，它的全部功率為邊帶占有，輸出功率都是有用信號，它比普通調(diào)幅波經(jīng)濟，但在頻帶利用率上沒有改進；

進一步觀察DSB信號的仿真圖形可見，上下半軸對稱，這是因為上下兩個邊帶所含的消息完全相同，故從消息傳送的角度看，發(fā)送一個邊帶即可，這樣不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且頻帶的寬度也縮小一半。

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3.3 單邊帶調(diào)制（SSB）的仿真與分析

butterSSB AMSignalGeneratorSSB AMModulatorPassband1SSB AMSSB AMDemodulatorPassbandAnalogFilter DesignScope1Zero-OrderHoldB-FFTSpectrumScope圖3-7 SSB調(diào)制解調(diào)頻譜模塊

圖3-8 SSB頻譜

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圖3-9 SSB調(diào)制解調(diào)波形圖

分析：SSB信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡單的包絡檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以采用相干解調(diào)法，即對SSB信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方法是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。

單頻調(diào)制信號仍是等幅波，但它與原載波的電壓是不同的。SSB的振幅與調(diào)制信號的幅度成正比，它的頻率隨調(diào)制信號的頻率不同而不同，因而它含消息特征。單邊帶信號的包絡與調(diào)制信號的包絡形狀相同。

致謝

這次課程設計進行了一個星期。在運行MATLAB和Simulink仿真的過程中，我對MATLAB和simulink的相關(guān)知識及其應用也一定的了解，從而達到了各類調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)。這次設計中接觸了很多新的知識，擴展了我的知識面，更加鍛煉了我的動手能力，使我受益匪淺。本次的課程設計到此暫時結(jié)束了，設計中仍存在很多的瑕疵與不足，由于時間倉促，我學習的能力也有限，沒能夠做到盡善盡美.這次能夠勉強完成任務，主要是在靠老師的幫助，在此表示感謝。當然，還有和我共同解決困難的搭檔，在設計過程中，我們遇到了很多問題，大大小小的，我們不懂的互相討論，我學到了很多知識，同時也加深了我們之間共同解決問題的默契，這就是團隊精神吧。

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參考文獻

【1】樊昌信.曹麗娜等.通信原理（

第四篇：通信原理課程設計[范文]

通

題目：

信 原 理課程設計

基于MATLAB的系統(tǒng)的2ASK仿真

五、設計心得和體會???????????????????????

1、心得和體會……………………………………………………………

2、致謝……………………………………………………………………

參考文獻????????????????????????????????

一、2ASK通信系統(tǒng)發(fā)展背景

隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速發(fā)展越來越普及，研究人員對其相關(guān)技術(shù)投入了極大的興趣。為使數(shù)字信號能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號調(diào)制相類似。根據(jù)數(shù)字信號控制載波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。因數(shù)字信號對載波參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號的離散值對載波進行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。經(jīng)調(diào)制后的信號，通過信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復成數(shù)字信號。因此，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進通信的快速發(fā)展。

現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎。

二、仿真設計原理 1、2ASK信號的調(diào)制

2ASK技術(shù)是通過改變載波信號的幅值變化來表示二進制0或1的。載波0，1信息只改變其振幅，而頻率和相位保持不變。通常使用其最大值Acos(?t??)和0分別表示1和0.有一種常用的幅值鍵控技術(shù)是開關(guān)鍵控（OOK）在OOK中，把一個幅度取為0，另一個幅度取為非0,其優(yōu)點是傳輸信息所需的能量下降了，且調(diào)制方法簡單.ＯＯＫ的產(chǎn)生原理如圖2、2ASK信號的解調(diào)

接收端接收信號傳來的2ASK信號，首先經(jīng)過帶通濾波器濾掉傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲干擾，再從中回復原始數(shù)據(jù)信號。常用的解調(diào)方法有兩種：包絡解調(diào)法和相干解調(diào)法。

相干解調(diào)法

相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是利用相干波和接收到的2ASK信號相乘分離出包含原始信號的低頻信號，再進行抽樣判決恢復數(shù)字序列。相干波必須是與發(fā)送端同頻同相的正弦信號。Z（t）=y(t)cos(?t)=m(t)cos2(?t)=111m(t)[1+cos(2?t)]=m(t)+m(t)cos(2?t).式中1/2m(t)是基帶信號，2221/2m(t)cos(2?t)是頻率為2?的高頻信號，利用低通濾波器可檢測出基帶信號，再經(jīng)過抽樣判決，即可恢復出原始數(shù)字信號序列{an},2ASK信號帶寬為碼元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb.式中Rb為信息速率。

相干解調(diào)的原理圖如下

三、直接用MATLAB編程仿真

1、實驗框圖

在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生

元速率Rb=1000Band,載波頻率為f=4kHZ.以下是仿真程序及注釋。例子中采用OOK鍵控方式實現(xiàn)2ASK調(diào)制。第一行為數(shù)字序列波***1的單極性不歸零碼，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s，第二行為載波波形，在一個碼元寬度，有4個周期的正玄波載波信號f=1/4Tb=4kHz;第三行為調(diào)整之后的波形，碼元1對應的調(diào)制后波形對應正玄波，0對應的調(diào)制后波形為0，結(jié)果滿足要求.。

%數(shù)字信號的ASK調(diào)制

3、使用MATLAB編程

Clear;

%清空空間變量 m=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1];

%數(shù)字信號序列 Lm=length(m);

%序列的長度

F=200;

%數(shù)字信號的帶寬

f=800;

%正弦載波信號的頻率 A=1;

%載波的幅度

Q=f/F;

%頻率比，即一個碼元寬度中的正弦周期個數(shù)，為適配下面的濾波器參數(shù)選取，Q>=1/3 M=500；

%一個正弦周期內(nèi)的采樣點數(shù) t=(0:M-1)/M/f;

%一個正弦信號周期內(nèi)的時間

carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一個碼元寬度內(nèi)的正弦載波信號 Lcarry1=length(carry1);

%一個碼元寬度內(nèi)的信號長度 carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%載波信號

ask=kron(m,carry1);

%調(diào)制后的信號 N=length(ask);

%長度 tau=(0:N-1)/(M-1)/f;

%時間 Tmin=min(tau);

%最小時刻 Tmax=max(tau);

%最大時刻 T=ones(size(carry1));

%一個數(shù)字信號1 dsig=kron(m,T);

%數(shù)字信號波形 subplot(3,1,1);

%子圖分割 plot（tau,dsig）

%畫出載波波形 grid on

%添加網(wǎng) axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])

%設置坐標范圍 subplot(3,1,2)

%子圖分割 plot(tau,carry2)

%畫出載波波形 grid on

%添加網(wǎng)絡

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A]);%設置坐標范圍 subplot(3,1,3)

%子圖分割 plot(tau,ask)

%畫出調(diào)制后的波形 grid on

%添加網(wǎng)絡

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A])%設置坐標范圍

y=(x(t_judge));

%抽樣判決時刻的信號值 y_judge=1*(y>=th)+0*(y<=th);

%抽樣判決信號的0階保持 y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));

%抽樣判決后的數(shù)字信號波形 n_tau=tau+0.5/F;

%抽樣判決后的信號對應時間 subplot(4,1,3)

plot(n_tau,y_value)

axis([min(n_tau)max(n_tau)grid on subplot(4,1,4)plot(tau,dsig)

axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])grid on

1、圖示

%子圖分割

%畫出抽樣判決后的數(shù)字信號波形-0.2 1.2])

%畫出原始信號波形與解調(diào)后信號作對比

四、仿真結(jié)果

011

為使仿真過程清晰，忽略了信道的傳輸延時等，僅考慮了抽樣判決點選取時的延時0.5Tb，因碼元波特率RB=1000Band，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s 故0.5Tb=0.0005s，從圖中標注可以看出，信號的起始點為0.0005s。

五、設計心得和體會

1、心得和體會

通過本次課程設計，我們主解了要了2ASK調(diào)制與解調(diào)原理，特別是2ASK調(diào)制解調(diào)電路的MATLAB實現(xiàn)與調(diào)制性能分析，把本學期學的通信原理等通信類科目的內(nèi)容應用到本課程設計中來，進一步鞏固復習通信原理，MATLAB等課程，以達到融會貫通的目的。

通過對通信系統(tǒng)原理和MATLAB的學習，在通過硬件實現(xiàn)時會時不時地會出現(xiàn)一些問題，諸如：某個芯片的用法、其適用范圍、其典型應用時會出現(xiàn)的問題、濾波器的設計、模擬電路中反饋電阻與控制增益器件的調(diào)節(jié)等等，都需要理論知識和實踐經(jīng)驗結(jié)合才能解決。在此期間，首先，通過查閱相關(guān)書籍、文獻，搞清楚原理框圖，為今后的實驗及論文寫作奠定比較扎實的理論；其次，在原理圖的基礎之上，設計具體的硬件實現(xiàn)流程圖，利用將一個大而復雜的系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化為多個小而簡單的模塊的思想，在進行整合、連接，將復雜的問題簡單化。了解了更多關(guān)于通信的知識，對以后的學習和工作又了莫大的幫助。通過本次課程設計，加強了對通信系統(tǒng)原理的理解，學會查尋資料、方案比較，以及設計計算及仿真等環(huán)節(jié)，進一步提高了分析解決實際問題的能力。在學習通信原理理論后進行一次電子設計與制作，鍛煉了分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)。為進一步學習計算機網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)通信，多媒體技術(shù)等課程打下堅實的基礎。運用學習成果把課堂上學的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性的應用于實際設計工作，并從理論的高度對設計工作的現(xiàn)代化提高一些有真惰性的建議和設想，檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大差距，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，更邊學習內(nèi)容提供實踐依據(jù)。

2、致謝

在此，首先要感謝蔡老師對我們一直以來的關(guān)心和照顧，細心給我們解答疑惑，幫助我們更好的學習，同時還要謝謝同學們熱情的幫助。最后，祝老師新年快樂！笑口常開！

參考文獻

[1]《通信原理》（第2版）樊昌信 等編著

國防工業(yè)出版社 北京

2012年 [2]《MATLAB信息工程工具箱技術(shù)手冊》魏巍 主編 國防工業(yè)出版社 北京 2004年 [3]《MATLAB通信仿真開發(fā)手冊》孫屹 主編 李妍 編著國防工業(yè)出版社 北京2004年

第五篇：通信原理課程設計

通 信 原

理

課

程 設計

班級：

姓名：

學號：

任課教師：

Simulink建模仿真實現(xiàn)頻分復用

? 設計目的

掌握頻分復用工作原理

學會使用Simulink建模仿真

? 設計題目涉及的理論知識

當一條物理信道的傳輸能力高于一路信號的需求時，該信道就可以被多路信號共享，例如電話系統(tǒng)的干線通常有數(shù)千路信號的在一根光纖中傳輸。復用就是解決如何利用一條信道同時傳輸多路信號的技術(shù)。其目的是為了充分利用信道的頻帶或時間資源，提高信道的利用率。

信號多路復用有兩種常用方法：頻分復用（FDM）和時分復用（TDM）。時分復用通常用于數(shù)字信號的多路傳輸。頻分復用主要用于模擬信號的多路傳輸，也可用于數(shù)字信號。

頻分復用是一種按頻率來劃分信道的復用方式。在FDM中，信道的帶寬被分成多個相互不重疊的頻段（子通道），沒路信號占據(jù)其中一個子通道，并且各路之間必須留有未被使用的頻帶（防護頻帶）進行分隔，以防止信號重疊。在接收端，采用適當?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復出所需要的信號。

在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號（如原理圖中的輸入信號1、2、3這3路信號）所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道；然后在每個子信道上傳輸一路信號，以實現(xiàn)在同一信道中同時傳輸多路信號。多路原始信號在頻分復用前，先要通過頻譜搬移技術(shù)將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，使各信號的帶寬不相互重疊（搬移后的信號如圖中的中間3路信號波形）；然后用不同的頻率調(diào)制每一個信號，每個信號都在以它的載波頻率為中心，一定帶寬的通道上進行傳輸。為了防止互相干擾，需要使用抗干擾保護措施帶來隔離每一個通道。? 設計思想（流程圖）

整個系統(tǒng)的流程為：

輸入正弦信號→低通濾波器→調(diào)制器→帶通濾波器→高斯信道→帶通濾波器→解調(diào)→低通濾波器→輸出信號 ? 仿真模塊

正弦信號；Sine Wave模塊

低通濾波器 ：Analog Filter Design-lowpass模塊

調(diào)制器：Analog Passband Modulation ,提供模擬調(diào)制技術(shù)。

DSB AM Modulator Passband模塊 DSBSC AM Modulator Passband模塊 SSB AM Modulator Passband模塊

帶通濾波器：Digital Filter Design模塊

信道：AWGN channel,加性高斯白噪聲信道。

解調(diào)器：Analog Passband Modulation ,提供模擬調(diào)制技術(shù)。

DSB AM Demodulator Passband模塊 DSBSC AM Demodulator Passband模塊 SSB AM Demodulator Passband模塊 輸出：Scope模塊 加法：Sum 模塊

? 仿真模型和模塊的參數(shù)設置

參數(shù)設置 仿真結(jié)果設置Sine Wave模塊參數(shù)，雙擊模塊刪除默認值輸入新的設置 設置Amplitude 為1 設置Frequency為2*pi 設置Samples per frame 為0.01 低通濾波器

設置filter order為8

設置 passband edge frenquency 為30

3帶通濾波器 信道

設置 Initial seed 67

設置 Mode Variance from mask 調(diào)制器

設置 Carrier frenquency 100 6 解調(diào)器

設置Carrier frenquency 100

結(jié)論（結(jié)果分析）

通過對以上三個不同的信號進行低通、帶通濾波和AM、DSB、SSB的調(diào)制解調(diào)得出三個不同的波形。從而知道頻分復用利用同一個信道同時傳輸多路信號的，充分利用信道的頻帶或時間資源，提高信道的利用率。盡管在傳輸和復用過程中，調(diào)制解調(diào)等過程會不同程度的引入非線性失真，而產(chǎn)生各路信號的相互干擾，但是頻分復用仍然可以普遍應用在多路載波電話系統(tǒng)中。

Simulink是一個很好的應用工具，我學習到如何建模和仿真。在軟件中掌握模塊的功能以及應用，順利的建立模型，進行仿真，得到結(jié)果。