第一篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課 題 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名學(xué) 號(hào) 班級(jí) 指導(dǎo)教師

通信原理 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

基于MATLAB的2FSK仿真 電子信息工程學(xué)院 通信工程

二〇一五年一月

基于MATLAB的基帶傳輸系統(tǒng)的研究與仿真

—— 碼型變換

摘 要

HDB3碼編碼規(guī)則

首先將消息代碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中的連0情況，當(dāng)無(wú)4個(gè)或4個(gè)以上的連0串時(shí)，則保持AMI的形式不變；若出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上連0串時(shí)，則將1后的第4個(gè)0變?yōu)榕c前一非0符號(hào)（+1或-1）同極性的符號(hào)，用V表示（+1記為+V，-1記為-V）；最后檢查相鄰V符號(hào)間的非0符號(hào)的個(gè)數(shù)是否為偶數(shù)，若為偶數(shù)，則再將當(dāng)前的V符號(hào)的前一非0符號(hào)后的第1個(gè)0變?yōu)?B或-B符號(hào)，且B的極性與前一非0符號(hào)的極性相反，并使后面的非0符號(hào)從V符號(hào)開始再交替變化

關(guān)鍵詞: HDB3碼 MATLAB編碼原則 V碼 B碼

目

一、背景知識(shí)

二、MATLAB仿真軟件介紹

三、仿真的系統(tǒng)的模型框圖

四、使用MATLAB編程（m文件）完成系統(tǒng)的仿真

五、仿真結(jié)果

六、結(jié)果分析

七、心得、參考文獻(xiàn)

錄

正文部分

一、背景知識(shí)

在實(shí)際的傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的代碼電氣波形都可以信道中傳輸。含有直流分量和較豐富的單極性基帶波形就不適宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因?yàn)樗锌赡茉斐尚盘?hào)的嚴(yán)重的畸變。

在傳輸碼（或稱線路嗎）的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道特性和系統(tǒng)的工作條件。通常，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下的特性：

（1）相應(yīng)的基帶信號(hào)無(wú)直流分理，且低頻分量少（2）便于從信號(hào)中提取定時(shí)信息

（3）信號(hào)中高頻分應(yīng)盡量少以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_（4）不受信號(hào)源統(tǒng)計(jì)特性影響，即能適應(yīng)于信息源變化

（5）具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，傳輸?shù)拇a型應(yīng)具有一定的規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)

（6）編譯碼設(shè)備要盡可能簡(jiǎn)單

滿足以上特性的傳輸碼型種類繁多，這里使用HDB3。

要了解HDB3碼的編碼規(guī)則，首先要知道AMI碼的構(gòu)成規(guī)則，AMI碼就是把單極性脈沖序列中相鄰的“1”碼(即正脈沖)變?yōu)闃O性交替的正、負(fù)脈沖。將“0”碼保持不變，把“1”碼變?yōu)?

1、-1交替的脈沖。如： NRZ碼：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI碼：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0-1 +1 0 0 0 0-1 +1 HBD3碼（3nd Order High Density Bipolar）的全稱是三階高密度雙極性碼，它是AMI碼的一種改進(jìn)型，改進(jìn)目的是為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，使連“0”個(gè)數(shù)不超過3個(gè)。其編碼規(guī)則：

（1）檢查消息碼中連“0”的個(gè)數(shù)。當(dāng)連“0”數(shù)目小于等于3時(shí)，HBD3碼與AMI碼一樣（“1”交替的變換為“+1”和“-1”，“0”保持不變）。

（2）當(dāng)連“0”數(shù)目超過3時(shí)，將每4個(gè)連“0”化作一小節(jié)，定義為“B00V"稱為破壞節(jié)，其中V稱為破壞脈沖，而B稱為調(diào)節(jié)脈沖；

（3）V與前一個(gè)相鄰的非“0”脈沖的極性相同（這破壞了極性交替的規(guī)則，所以V稱破壞脈沖），并且要求相鄰的V碼之間極性必須交替。V的取值為“+1”或“-1”；

（4）B的取值可選0、+1或-1，以使V同時(shí)滿足（3）中的兩個(gè)要求；（5）V碼后面的傳號(hào)碼極性也要交替。例如：

消息碼： 1 000 0 1 000 0 1 1 000 0 000 0 1 1 AMI碼：-1 000 0 +1 000 0-1+1 000 0 000 0-1+1 HDB3碼：-1 000-V +1 000+V-1+1-B00-V +B00+V-1+1 其中的±B脈沖和±V脈沖與±1脈沖波形相同，用V或B表示的目的是為了示意其中的該非“0”碼是由原信碼的“0”變換而來(lái)的。

當(dāng)相鄰兩個(gè)V碼之間有奇數(shù)個(gè)“1”碼時(shí)，能保證V碼滿足（3）的要求，B取“0”；當(dāng)相鄰兩個(gè)V碼之間有偶數(shù)個(gè)“1”碼時(shí)，不能保證V碼極性交替，B取“+1”或“-1”，B碼的符號(hào)與前相鄰“1”相反，而其后面的V碼與B碼極性相同。

二、MATLAB簡(jiǎn)介

美國(guó)MATHWORK公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”（縮寫為MATLAB）軟件包，不斷更新和擴(kuò)充。它是一種功能強(qiáng)、效率高便于進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式軟件包。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序。

MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué),工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，c++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用，非常的方便。

MATLAB的基礎(chǔ)是矩陣計(jì)算，但是由于他的開放性，并且mathwork也吸收了像maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。

當(dāng)前流行的MATLAB 6.5/7.0包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來(lái)擴(kuò)充MATLAB的符號(hào)計(jì)算，可視化建模仿真，文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包，控制工具包，信號(hào)處理工具包，通信工具包等都屬于此類。

開放性使MATLAB廣受用戶歡迎。除內(nèi)部函數(shù)外，所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件，用戶通過對(duì)源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。

Matlab的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

（1）友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境

MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，MATLAB的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。

（2）簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言

Matlab一個(gè)高級(jí)的距陣/陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序(M文件)后再一起運(yùn)行。新版本的MATLAB語(yǔ)言是基于最為流行的C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。

（3）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力

MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如距陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。

（4）出色的圖形處理功能

MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和距陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使他不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。

（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱

MATLAB對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來(lái)說(shuō)，他們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

（6）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)

新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于MATLAB運(yùn)行的C和C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C＋＋語(yǔ)言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。

MATLAB的一個(gè)重要特色就是他有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。

（7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）

在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5。

三、仿真的系統(tǒng)的模型框圖

（1）實(shí)驗(yàn)編碼原理框圖如下所示 ：

（2）以下是V碼以及B碼產(chǎn)生的框圖：

（3）V碼產(chǎn)生單元的工作流程圖

（4）B碼產(chǎn)生單元的工作流程圖 譯碼規(guī)則： 在接收端，將接收到的HDB3碼序列恢復(fù)為原輸入二進(jìn)制數(shù)字信息序列的過程稱為譯碼。

對(duì)HDB3碼而言，譯碼就是找到編碼時(shí)插入的特殊序列并將它恢復(fù)為0000。根據(jù)編碼原則，HDB3的譯碼可分為三個(gè)步驟：

（1）根據(jù)“V”的極性特點(diǎn)，找出特殊序列。由于編碼時(shí)，每個(gè)“V”的極性 都與其前一個(gè)“1”碼的極性相同，所以，在接收序列中一旦出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)同極性碼時(shí)，兩個(gè)同極性碼的后一個(gè)即為“V”，此“V”與其前的三位碼就是一個(gè)特殊序列；

（2）將所有的特殊序列都恢復(fù)為“0000”；

（3）將正、負(fù)脈沖都恢復(fù)為“1”碼，零電平恢復(fù)為“0”碼。下圖是譯碼的框圖：

四、使用MATLAB編程（m文件）完成系統(tǒng)的仿真

程序源代碼

global dt df t f N close all

N=2^13;

%采樣點(diǎn)數(shù)

L=8;

%每碼元的采樣點(diǎn)數(shù)

M=N/L;

%碼元數(shù)

Rb=2;Ts=0.5;

%碼元寬度是0.5us dt=Ts/L;

df=1/(N*dt);

%MHz RT=0.5;

%占空比 T=N*dt;

%截短

Bs=N*df/2;

%系統(tǒng)帶寬

t=[-T/2+dt/2:dt:T/2];

%時(shí)域橫坐標(biāo)

f=[-Bs+df/2:df:Bs];

%頻域橫坐標(biāo) figure(1)

set(1,'Position',[10,50,300,200])

%設(shè)定窗口位置及大小

figure(2)

set(2,'Position',[350,50,300,200])

%設(shè)定窗口位置及大小

EPAMI=zeros(size(f));EPHDB=zeros(size(f));for ii=1:8 ami=zeros(1,M);hdb=zeros(1,M);a=round(rand(1,M));

b=3;

%表示0000之間循環(huán)個(gè)數(shù)

c=-1;

%記載相鄰V之間的1元素個(gè)數(shù)

sign1=-1;

%標(biāo)志前一個(gè)信號(hào)

sign2=-1;

%標(biāo)志前一個(gè)信號(hào)

for ii=1:M

if a(ii)==1

sign1=0-sign1;ami(ii)=sign1;

end End for ii=1:M

if b==3

%表示非0000

if a(ii)==1

sign2=0-sign2;hdb(ii)=sign2;

if c>=0

%表示不是第一個(gè)0000

c=c+1;

%用來(lái)計(jì)算相鄰v之間的非0元素個(gè)數(shù)

end

elseif ii<=M-3 & a(ii)+a(ii+1)+a(ii+2)+a(ii+3)==0

if mod(c,2)==1

%000V hdb(ii+3)=sign2;

else

%B00V

sign2=0-sign2;hdb(ii)=sign2;

hdb(ii+3)=sign2;

end

c=0;

b=0;

end

elseif b<3

%對(duì)0000的循環(huán)

b=b+1;

End end

for i=[1:L] ami1(i+[0:M-1]*L)=ami;hdb1(i+[0:M-1]*L)=hdb;end

AMI=T2F*(ami1);

PAMI=AMI.*conj(AMI)/T;HDB=T2F*(hdb1);

PHDB=HDB.*conj(HDB)/T;EPAMI=(EPAMI*(ii-1)+PAMI)/ii;EPHDB=(EPHDB*(ii-1)+PHDB)/ii;figure(1)

aa=30+10*log10(EPAMI+eps);

%加eps以避免除以零

bb=30+10*log10(EPHDB+eps);plot(f,aa,'g');grid

axis([-8,+8,-80,80])xlabel('f(MHz)')

ylabel('AMIPs(f)

(dBm/MHz)')figure(2)plot(f,bb,'b');grid

axis([-8,+8,-80,80])xlabel('f(MHz)')

ylabel('HDBPs(f)

(dBm/MHz)')figure(3)subplot(3,1,1)tt=[1:40];

stem(tt,a(1:40),'g')title('原始RNZ信號(hào)')s ubplot(3,1,2)

stem(tt,ami(1:40),'g')title('AMI信號(hào)')subplot(3,1,3)

stem(tt,hdb(1:40),'g')title('HDB碼')end

%將下面的代碼保存在t2f.m文件中

function X=t2f(x)global dt df N t f T

%X=t2f(x)

%x為時(shí)域的取樣值矢量 %X為x的傅氏變換

%X與x長(zhǎng)度相同,并為2的整冪。

%本函數(shù)需要一個(gè)全局變量dt(時(shí)域取樣間隔)H=fft(x);

X=[H(N/2+1:N),H(1:N/2)]*dt;end

五、仿真結(jié)果

六、結(jié)果分析和心得

HDB3（High DensityBinary－3）碼的全稱是3階高密度雙極性碼。它是AMI碼的一種改進(jìn)型，主要是為了克服AMI碼中連“0”時(shí)所帶來(lái)的提取定時(shí)信息的困難。HDB3編碼規(guī)則是：先把消息代碼中的“1”交替變成“＋1”和“－1”，“0”仍然保持“0”不變的AMI碼，然后去檢查AMI碼的連“0”的情況 ,當(dāng)沒有4個(gè)和4個(gè)以上連“0”串時(shí) ,這樣的AMI碼就是HDB3碼 ；當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)和4個(gè)以上連“0”串時(shí),則將每4個(gè)連“0”的小段的第4個(gè)“0”變換成與其前一個(gè)非零符號(hào)相同極型的符號(hào)，并用“＋V”和“－V”表示．若此“V”使后面的序列破壞了“極性交替反轉(zhuǎn)” 的原則，則將出現(xiàn)直流分量。故需要保證相鄰“V”的符號(hào)也是極性相反，所以，當(dāng)不滿足V也極性相反時(shí)，將這個(gè)連“0” 碼無(wú)串的等一個(gè)“0” 變成“－B”和“＋B”?！癇”的符號(hào)與前一個(gè)非“0”碼的符號(hào)相反，并且讓后面的非“0” 碼元符號(hào)從“V” 碼開始再交替變化。

HDB3碼譯碼比較容易，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V，于是也斷定V符號(hào)及其前面3 個(gè)符號(hào)必是連0 符號(hào)，從而恢復(fù)4個(gè)連0碼，再將所有的-1變成+1后便得到原消息代碼。

下面用例題來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明編碼與譯碼的原理： 例：求序列***000對(duì)應(yīng)的HDB3碼。編碼譯碼步驟如下： 找出四連0序列;用特殊序列代替連0序列，第一個(gè)特殊序列可任意選擇如選擇100V。

將“1”和“V”標(biāo)上極性“＋1”或“－1”。輸入數(shù)據(jù)中的“1”和特殊序列中的“1”作為一個(gè)整體極性交替，第一個(gè)“1”的極性可任意選擇如選擇“－1”。第一個(gè)特殊序列中的“V“與其前第一個(gè)“1”的極性相同，后面的“V”依次極性交替。

根據(jù)上面步驟列出系列各式以及畫圖，實(shí)現(xiàn)HDB3碼的編碼。

通過譯碼原理可知：V碼與B碼的極性相同，我們可以對(duì)這個(gè)輸出碼從后開始譯碼，自然而然的可以得到原輸入的序列，此時(shí)，編碼與譯碼就完成了。

另外說(shuō)明：1.由于第一個(gè)特殊序和第一個(gè)“1”的極性均可任意選擇，所以同一數(shù)字信息序列的HDB3可有四種不同的形式。2.當(dāng)編碼的序列足夠長(zhǎng)時(shí)，我們的編碼與譯碼過程中更容易得到規(guī)律。

以上的程序便是綜合了HDB3的編碼譯碼以及對(duì)于其仿真的全部過程，此是經(jīng)過了本組成員的反復(fù)修改最終制作而成，對(duì)于HDB3的編譯碼有了更加深入的了解。

七、參考文獻(xiàn)

1．郭文彬，桑林編著，通信原理-基于Matlab的計(jì)算機(jī)仿真，北京郵電大學(xué)出版社，2006 2．曹志剛，錢亞生，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社，2002年

3．郭仕劍等，《MATLAB 7.x數(shù)字信號(hào)處理》，人民郵電出版社，2006年

4．樊昌信，曹麗娜編著，通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)，西安電子科技大學(xué)，2003

第二篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

電信0802 3080503031 王婉婉

題一：QPSK誤碼率性能研究以及QPSK和DQPSK調(diào)制信號(hào)性能的比較

（一）：QPSK誤碼率性能

1：目的：本題是設(shè)計(jì)一個(gè)QPSK仿真模型，以衡量QPSK在高斯白噪聲信道中的性能。

2：原理圖解析 圖中Bernoulli binary generator產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制向量，向量的長(zhǎng)度等于2，分別代表QPSK Modulator baseband的兩個(gè)輸入信號(hào)。QPSK調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)首先經(jīng)過一個(gè)AWGN Channel然后進(jìn)入QPSK Dodulator baseband進(jìn)行解調(diào)；由于貝努力二進(jìn)制序列產(chǎn)生器的輸出信號(hào)是長(zhǎng)度為2的二進(jìn)制向量，而QPSK基帶解調(diào)器模塊的輸出信號(hào)則是一個(gè)二進(jìn)制序列，因此在對(duì)它們進(jìn)行比較之前首先通過兩個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊（Bit to integer Converter和Bit to integer Converter1），把它們轉(zhuǎn)化成四進(jìn)制數(shù)；最后兩個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)進(jìn)入一個(gè)誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊（Error Rate Calculation），以統(tǒng)計(jì)QPSK解調(diào)信號(hào)的誤碼率。QPSK調(diào)制解調(diào)原理圖如下圖所示：

3：為了得到QPSK調(diào)制信號(hào)誤碼率與信號(hào)的信噪比之間的關(guān)系，所需m文件代碼如下：

xSampleTime=1/100000;xSimulationTime=10;xInitialSeed=[61 71];xPhaseOffset=pi/4;x=0:10;y=x;hold off;for index=1:4 xSamplesPerSymbol=index;switch index case 1 xReceiveDelay=0;color='r';case 2 xReceiveDelay=1;color='g';case 3 xReceiveDelay=1;color='b';case 4 xReceiveDelay=1;color='m';end for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('QPSK');y(i)=xErrorRate(1);end semilogy(x,y,color);hold on;end

4：將仿真截止時(shí)間設(shè)為0.1秒，可得如下圖示仿真結(jié)果：

圖中：4條曲線分別表示當(dāng)QPSK調(diào)制器和解調(diào)器的Samples per symbol參數(shù)等于1,2,3,4時(shí)QPSK信號(hào)的誤碼率性能從圖中可以看出Samples per symbol參數(shù)的設(shè)置在很大程度上影響著QPSK信號(hào)的解調(diào)性能。

（二）DQPSK和QPSK調(diào)制信號(hào)性能的比較

1：在DQPSK調(diào)制的仿真模型中，Bernoulli binary generator產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制向量，向量的長(zhǎng)度等于2，分別代表DQPSK兩個(gè)支路的輸入信號(hào)。我們采用DQPSK Modulator baseband對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生DQPSK基帶調(diào)制信號(hào)；

基帶調(diào)制信號(hào)首先經(jīng)過一個(gè)AWGN Channel然后進(jìn)入DPSK Dodulator baseband進(jìn)行解調(diào)；由于貝努力二進(jìn)制序列產(chǎn)生器的輸出信號(hào)在通過Bit to integer Converter轉(zhuǎn)換成整數(shù)后，與DPSK解調(diào)信號(hào)一起進(jìn)入一個(gè)誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊（Error Rate Calculation），以統(tǒng)計(jì)DPSK的誤碼率。DQPSK 調(diào)制解調(diào)原理圖如下圖所示：

2：將DQPSK和QPSK的誤碼率性能曲線繪出的m文件如下所示：

xSampleTime=1/100000;xSimulationTime=10;xInitialSeed=[61 71];xPhaseOffset=pi/4;xSamplesPerSymbol=1;xReceiveDelay=0;x=0:10;y1=x;y2=x;for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('DQPSK');y1(i)=xErrorRate(1);sim('QPSK');y2(i)=xErrorRate(1);end semilogy(x,y1,'r');gtext('DQPSK');hold on;semilogy(x,y2,'g');gtext('QPSK');

3：將仿真截止時(shí)間設(shè)為2秒，可得如下圖示仿真結(jié)果：

圖中紫紅色曲線表示DQPSK調(diào)制信號(hào)的誤碼率，而綠色曲線表示QPSK調(diào)制信號(hào)的誤碼率，從圖中可見在相同條件下（相同的數(shù)據(jù)源、相同的信噪比以及相同的調(diào)制信號(hào)抽樣數(shù)），QPSK調(diào)制信號(hào)的性能優(yōu)于DQPSK。

題二：SSB信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

1：其調(diào)制解調(diào)原理圖如下圖所示：

單邊帶調(diào)制系統(tǒng)中，發(fā)送端只傳輸頻帶幅度調(diào)制信號(hào)的上邊帶或下邊帶，它使用的帶寬只是雙邊帶調(diào)制信號(hào)的一半，因此具有更高的頻帶利用率，下圖中，將輸入信號(hào)進(jìn)行SSB調(diào)制，然后將其解調(diào)回復(fù)原波形。圖中示波器用以觀察信號(hào)調(diào)制解調(diào)各個(gè)階段的波形。

2：仿真結(jié)果如下所示：

示波器顯示結(jié)果

注：第一個(gè)和第六個(gè)是輸入信號(hào)波形，第二個(gè)是下邊帶調(diào)制信號(hào)，第三個(gè)是已調(diào)制是的信號(hào)波形，第四個(gè)是已解調(diào)的信號(hào)波形，第五個(gè)是下邊帶信號(hào)波形。

三：參考資料

【1】MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解 鄧華等編著 人民郵電出版社

【2】MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 徐明遠(yuǎn) 邵玉斌編著 西安電子科技大學(xué)出版社

第三篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

單邊帶電臺(tái)仿真

院（系）： 專業(yè)年級(jí)（班）： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 時(shí) 間：

摘 要

這篇文章介紹了使用MATLAB軟件編制程序，以實(shí)現(xiàn)單邊帶信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。首先，利用相移法從語(yǔ)音信號(hào)的雙邊帶信號(hào)得到單邊帶信號(hào)，再編寫MATLAB程序，使單邊帶信號(hào)得到調(diào)制和調(diào)解。分析調(diào)制前后的時(shí)域和頻域波形圖，以更加深入理解單邊帶信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)的原理。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)芜厧?；調(diào)制和解調(diào)；MATLAB

Single sideband radio simulation

Abstract：

This article introduces the way to modulate and demodulate the single side band with the soft program from MATLAB.First, get the single side band signal from the speech signal`s couple sides band , then wright the MATLAB program to modulate and demodulate the signal.Analyze the pictures ,and understand the theory furtherly.Keywords：single side band , modulation and demodulation , MATLAB

目錄

一．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求............................................................................................................二．開發(fā)環(huán)境........................................................................................................................三．電臺(tái)設(shè)計(jì)原理及方案................................................3.1發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)方案.......................................................3.2信道模塊的設(shè)計(jì)方案.......................................................3.3接收模塊的設(shè)計(jì)方案.......................................................四．電臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)......................................................4.1對(duì)音頻輸入與調(diào)制的仿真...................................................4.2對(duì)指定信噪比信道的仿真...................................................4.3話音信號(hào)的解調(diào)...........................................................4.3.1 載頻9.8KHz解調(diào)...................................................4.3.2 載頻9.9KHz解調(diào)...................................................4.3.3 載頻10KHz解調(diào)....................................................4.4 原信號(hào)和解調(diào)后的信號(hào)對(duì)比................................................4.4.1 原信號(hào)和解調(diào)后信號(hào)波形對(duì)比........................................4.4.2 原信號(hào)和解調(diào)后信號(hào)頻率對(duì)比........................................五．設(shè)計(jì)總結(jié)..........................................................參考文獻(xiàn)：............................................................附錄：...............................................................一．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

一．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

這個(gè)仿真以真實(shí)的音頻信號(hào)作為輸入，設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶發(fā)信機(jī)。將基帶信號(hào)調(diào)制為SSB信號(hào)后送入帶通型高斯噪聲信道，加入給定功率的噪聲之后，再送入單邊帶接收機(jī)。單邊帶接收機(jī)將型號(hào)解調(diào)下來(lái)，通過計(jì)算機(jī)聲卡將解調(diào)信號(hào)播放出來(lái)試聽效果，從而對(duì)信道信噪比與解調(diào)音質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行主觀測(cè)試。現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶發(fā)信機(jī)、帶通信道和相應(yīng)的接收機(jī)，參數(shù)定位如下值。

1.輸入信號(hào)為一個(gè)話音信號(hào)，采樣率為 8000Hz。話音輸入后首先進(jìn)行預(yù)濾波，濾波器是一個(gè)頻率范圍在[300, 3400]Hz的帶通濾波器，其目的是將話音頻頻譜限制在3400Hz以下。單邊帶調(diào)制的載波頻率設(shè)計(jì)為 10kHz，調(diào)制輸出上邊帶。要求觀測(cè)單邊帶調(diào)制前后的信號(hào)功率譜。

2.信道是一個(gè)帶限高斯噪聲信道，其通帶頻率范圍是[10000, 13500]Hz。能夠根據(jù)信噪比 SNR 的要求加入高斯噪聲。

3.接收機(jī)采用相干解調(diào)方式。為了模擬載波頻率誤差對(duì)解調(diào)話音音質(zhì)的影響，相干解調(diào)，設(shè)本地載波頻率分別為為 9.8kHz，9.9kHz,10kHz。解調(diào)濾波器設(shè)計(jì)為 300～3400Hz的帶通濾波器。

二．開發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)：Microsoft Windows 7 Ultimate（64位）交互工具：鍵盤/鼠標(biāo) 開發(fā)工具：MATLAB2010a

三．電臺(tái)設(shè)計(jì)原理及方案

3.1發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)方案

有限語(yǔ)音信號(hào)可以采用直接用程序讀取，當(dāng)讀取一次之后，可以把音頻文件保存起來(lái)，當(dāng)用到?jīng)]有麥克風(fēng)的電腦時(shí)可以備用，發(fā)送的語(yǔ)音信號(hào)首先進(jìn)行希爾比特變化，然后用函數(shù)可以進(jìn)行單邊帶調(diào)制，保存單邊帶語(yǔ)音信號(hào)。3.2信道模塊的設(shè)計(jì)方案

單邊帶電臺(tái)仿真

讀取發(fā)送模塊保存的語(yǔ)音信號(hào)，然后加入高斯白噪聲，然后改變信噪比，通常情況下加入的信噪比為20，然后濾波，模擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的信道傳輸，并保存得到的語(yǔ)音信號(hào)。

3.3接收模塊的設(shè)計(jì)方案

首先讀取信道傳輸過來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)，加入不同頻率的載波，然后解調(diào)，并觀察分析不同載波解調(diào)出來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)和原語(yǔ)音信號(hào)的區(qū)別，分析失真度。

四．電臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1對(duì)音頻輸入與調(diào)制的仿真

根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，系統(tǒng)中信號(hào)最高頻率約為 14kHz。為了較好地顯示調(diào)制波形，系統(tǒng)仿真采樣率設(shè)為 50kHz，滿足取樣定理。由于話音信號(hào)的采樣率為 8000Hz，與系統(tǒng)仿真采樣率不等，因此，在進(jìn)行信號(hào)處理之前，必須將話音的采樣率提高到 50kHz，用插值函數(shù)來(lái)做這一任務(wù)。

先編寫程序?qū)⒒鶐б纛l信號(hào)讀入，進(jìn)行[300，3400]Hz的帶通濾波，并將信號(hào)采樣率提高到 50kHz，進(jìn)行單邊帶調(diào)制之后，將調(diào)制輸出結(jié)果保存為 wav 文件，文件名為 SSB_OUT.wav。

圖1 基帶信號(hào)和SSB的波形、功率譜

分析調(diào)制前后的波形頻率，可以得到SSB調(diào)制只是把原來(lái)波形搬移到10KHz位置，并

四．電臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未指定書簽。

沒有改變?cè)瓉?lái)波形的形狀和頻率范圍，說(shuō)明調(diào)制的效果很好。4.2對(duì)指定信噪比信道的仿真

信道是一個(gè)帶限高斯噪聲信道，其帶通頻率范圍是[10000,13500]Hz.，目前輸入的信噪比SNR為20。仿真指定信噪比信道計(jì)算信噪比為20dB時(shí)的信道輸出，將結(jié)果保存為 Chanel_out.wav 文件。方便以后的實(shí)用。

運(yùn)行結(jié)束：計(jì)算出的信噪比結(jié)果SNR_dB=19.9126

4.3話音信號(hào)的解調(diào)

4.3.1 載頻9.8KHz解調(diào)

接收機(jī)采用想干解調(diào)方式。為了模擬載波頻率誤差對(duì)解調(diào)話音音質(zhì)的影響，社本地載波的頻率為9.8KHz，與發(fā)信機(jī)載波頻率相差200Hz。解調(diào)濾波器設(shè)計(jì)為300Hz到3400Hz。

圖2 9.8KHz解調(diào)后波形和功率譜

解調(diào)輸出信號(hào)被保存為音頻文件 SSBDemo_OUT9.8KHz.wav，并由 sound 函數(shù)播放。聆聽播放解調(diào)輸出信號(hào)的聲音可知，在20dB信道信噪比條件下，即使解調(diào)本地載波頻

四．電臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未指定書簽。

圖4 9.9KHz解調(diào)后波形和功率譜

解調(diào)輸出信號(hào)被保存為音頻文件 SSBDemo_OUT9.9KHz.wav，并由 sound 函數(shù)播放。聆聽播放解調(diào)輸出信號(hào)的聲音可知，在20dB信道信噪比條件下，即使解調(diào)本地載波頻率誤差達(dá)到 100Hz，聲音仍然是清晰可懂的。

四．電臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未指定書簽。

圖7 10KHz解調(diào)后波形和功率譜

解調(diào)輸出信號(hào)被保存為音頻文件 SSBDemo_OUT10KHz.wav，并由 sound 函數(shù)播放。聆聽播放解調(diào)輸出信號(hào)的聲音可知，在解調(diào)波和載波頻率相同，10dB信道信噪比條件下，聲音是很清晰的，并且和信噪比為20dB基本沒有差別，耳朵幾乎分辨不出。4.4 原信號(hào)和解調(diào)后的信號(hào)對(duì)比 4.4.1 原信號(hào)和解調(diào)后信號(hào)波形對(duì)比

單邊帶電臺(tái)仿真

圖8 原信號(hào)波形與解調(diào)后信號(hào)波形對(duì)比

從波形上來(lái)看，三個(gè)頻率解調(diào)出來(lái)的音頻信號(hào)波形整體差別不大，要是要仔細(xì)看，在低頻部分最后一個(gè)頻率解調(diào)出來(lái)的波形效果最好。4.4.2 原信號(hào)和解調(diào)后信號(hào)頻率對(duì)比

圖9 原信號(hào)波形與解調(diào)后信號(hào)頻譜對(duì)比

從頻率上來(lái)看，三個(gè)頻率解調(diào)出來(lái)的音頻信號(hào)波形整體差別不大，在細(xì)微處還是有差別的，尤其是在高頻和低頻處，有部分的失真，但是對(duì)音頻的整體效果影響不大，最后一個(gè)借條出來(lái)的頻譜和原信號(hào)的頻譜最接近，因此也是最好的解調(diào)頻率。

五．設(shè)計(jì)總結(jié)

通過這門實(shí)驗(yàn)使我學(xué)習(xí)掌握了許多知識(shí)。首先是對(duì)matlab有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，其次是對(duì)matlab的更多操作和命令的使用有了更高的掌握，最重要的事對(duì)matlab的處理能力有了一個(gè)更高的飛躍尤其是對(duì)相關(guān)函數(shù)的使用及相關(guān)問題的處理。

就對(duì)matlab相關(guān)的命令操作而言，通過這次實(shí)驗(yàn)的親身操作和實(shí)踐，學(xué)習(xí)掌握了

參考文獻(xiàn)：錯(cuò)誤！未指定書簽。

許多原本不知道的或者不太熟悉的命令。比如說(shuō)相關(guān)m文件的建立，畫圖用到的標(biāo)注，配色，坐標(biāo)控制，同一張圖里畫幾幅不同的圖像，相關(guān)參數(shù)的設(shè)置以及相關(guān)函數(shù)的調(diào)用格式等等。就拿建立一個(gè)數(shù)學(xué)方程而言，通過設(shè)置不同的參數(shù)達(dá)到所需要的要求和結(jié)果，而且還可以在不同的窗口建立不同的函數(shù)而達(dá)到相同的效果。而自己對(duì)于矩陣及閉環(huán)傳遞函數(shù)的建立原本所掌握的知識(shí)幾乎為零，而通過這次實(shí)驗(yàn)使我徹底的掌握了相關(guān)的命令操作和處理的方法，在這里我們不僅可以通過建立函數(shù)和參數(shù)來(lái)達(dá)到目標(biāo)效果，而且還可以通過可視化的編程達(dá)到更快更方便，更簡(jiǎn)潔的效果。就拿可視化編程而言原本根本就只是聽說(shuō)而已罷了，從來(lái)就沒有親身去嘗試過，然而現(xiàn)在自己卻可以和容易的通過搭建不同功能木塊來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的函數(shù)及功能。這些在原本根本就不敢相信，然而通過學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)親身操作這些原本看似不可能的操作在此就變的輕而易舉的事了。

通過對(duì)同一個(gè)模塊分析其對(duì)應(yīng)的不同的參數(shù)分析圖的建立去分析和解釋其對(duì)應(yīng)的相關(guān)功能和技術(shù)指標(biāo)和性能分析是非常重要的，我們不可能只需要建立相關(guān)的模塊和功能就說(shuō)自己掌握了所有的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，真正的技術(shù)和知識(shí)是怎么去分析和解釋相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和功能參數(shù)才是重中之重。就此而言，我坦誠(chéng)的說(shuō)自己所掌握的還是十分的有限的，但是老師給我們介紹的相關(guān)方法和技巧還是十分有效果的，如果自己真的想在這方面有什么建樹對(duì)自己以后的要求還是需要更改的要求的，萬(wàn)不可以就此止步不前，自命不凡，我們還需掌握和了解還有許多許多，我們真正所掌握的只是皮毛，要想取得更大的成績(jī)就得不斷的去努力學(xué)習(xí)和汲取相關(guān)的知識(shí)和技巧。萬(wàn)不可自以為傲，裹足不前，matlab真的是個(gè)非常強(qiáng)大和有用的工具我們真正的能把它學(xué)懂學(xué)透的話還是需要下非常大的功夫和努力的。

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%FileName:ForSSB.m clc;clear all;%功能，采樣點(diǎn)數(shù)40000，采樣率為8000

%jilu = wavrecord(5*8000, 8000, 'double');%wavwrite(jilu, 'GDGvoice8000.wav');[wav, fs] = wavread('GDGvoice8000.wav');%計(jì)算聲音時(shí)間長(zhǎng)度

t_end = 1/fs * length(wav);%仿真系統(tǒng)采樣時(shí)間點(diǎn) Fs = 50000;t = 1/Fs:1/Fs:t_end;%設(shè)計(jì)300~3400hz的帶通濾波器

[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(fs/2));%對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波

wav = filter(fenzi, fenmu, wav);%輸出濾波后的聲音

wavwrite(wav, 'LVBO_OUT.wav');%利用插值函數(shù)將音頻的采樣率提升為50khz

wav = interp1([1/fs:1/fs:t_end], wav, t, 'spline');%音頻信號(hào)的希爾伯特變換

wav_hilbert = imag(hilbert(wav));%載波頻率 fc = 10000;%單邊帶調(diào)制

附錄：錯(cuò)誤！未指定書簽。

SSB_OUT = wav.*cos(2*pi*fc*t)10000;% 噪聲功率譜密度值 W/Hz NO = Power_of_noise/bandwidth;Gause_noise = sqrt(NO*Fs/2).* randn(size(in));% 噪聲通道 10～13.5kHz

[num, den] = butter(4, [10000 13500]/(Fs/2));signal_of_filter_out = filter(num, den, in);noise_of_filter_out = filter(num, den, Gause_noise);

單邊帶電臺(tái)仿真

SNR_dB = 10*log10(var(signal_of_filter_out)/var(noise_of_filter_out));% 測(cè)量得出信噪比 % 信道輸出

out = signal_of_filter_out + noise_of_filter_out;SNR_dB

% FileName:Forjietiao 9.8K.m % clear;Fs=50000;% 讀入信道輸出信號(hào)數(shù)據(jù)

[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地載波頻率

fc_local1 = 10000-200;% fc_local = 10000-100;% fc_local = 10000;% 本地載波

local_carrier1 = cos(2*pi*fc_local1.*t);% 相干解調(diào)

xianggan_out1 = recvsignal.*local_carrier1;% 設(shè)計(jì) 300～3400Hz 的帶通濾波器

[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out1 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out1);%sound(demod_out1/max(demod_out1), Fs);

wavwrite(demod_out1, Fs, 'SSBDemod_OUT_9.8k.wav');figure(2);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out1(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out1, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');

%FileName:Forjietiao 9.9K.m %clear;Fs=50000;% 讀入信道輸出信號(hào)數(shù)據(jù)

[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地載波頻率

%fc_local = 10000-200;fc_local2 = 10000-100;

附錄：錯(cuò)誤！未指定書簽。

%fc_local = 10000;% 本地載波

local_carrier2 = cos(2*pi*fc_local2.*t);% 相干解調(diào)

xianggan_out2 = recvsignal.*local_carrier2;% 設(shè)計(jì) 300～3400Hz 的帶通濾波器

[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out2 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out2);%sound(demod_out2/max(demod_out2), Fs);

wavwrite(demod_out2, Fs, 'SSBDemod_OUT_9.9k.wav');figure(3);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out2(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out2, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');

%FileName:Forjietiao 10K.m %clear;Fs=50000;% 讀入信道輸出信號(hào)數(shù)據(jù)

[recvsignal, Fs] = wavread('Chanel_OUT.wav');t =(1/Fs:1/Fs:length(recvsignal)/Fs)';% 本地載波頻率

%fc_local = 10000-200;%fc_local = 10000-100;fc_local3 = 10000;% 本地載波

local_carrier3 = cos(2*pi*fc_local3.*t);% 相干解調(diào)

xianggan_out3 = recvsignal.*local_carrier3;% 設(shè)計(jì) 300～3400Hz 的帶通濾波器

[fenzi, fenmu] = butter(3, [300 3400]/(Fs/2));demod_out3 = filter(fenzi, fenmu, xianggan_out3);%sound(demod_out/max(demod_out), Fs);

wavwrite(demod_out3, Fs, 'SSBDemod_OUT_10k.wav');figure(4);subplot(1, 2, 1);plot(5*demod_out3(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(1, 2, 2);psd(5*demod_out3, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');

單邊帶電臺(tái)仿真

%插值函數(shù)interp1的用法 hours=1:12;temps=[5 8 9 15 25 29 31 30 22 25 27 24];h=1:0.1:12;t=interp1(hours,temps,h,'spline');%(直接輸出將是很多的，spline三次樣條插值)plot(hours,temps,'+',h,t,hours,temps,'r');%作圖 xlabel('hour'),ylabel('degrees celsius');

%filename:Forduibi.m

%將原來(lái)信號(hào)的頻譜和三次解調(diào)出來(lái)的頻譜結(jié)果作對(duì)比，并分析結(jié)果 figure(5);subplot(2, 2, 1);psd(wav, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('基帶信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');subplot(2, 2, 2);psd(5*demod_out1, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('9.8KHz解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');subplot(2, 2, 3);psd(5*demod_out2, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('9.9KHz解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');subplot(2, 2, 4);psd(5*demod_out3, 10000, Fs);axis([0 2500-20 10]);title('10KHz解調(diào)信號(hào)功率譜');xlabel('頻率/Hz');ylabel('功率譜/(dB)');%將原來(lái)信號(hào)的波形和三次解調(diào)出來(lái)的信號(hào)波形結(jié)果作對(duì)比，并分析結(jié)果 figure(6);subplot(2, 2, 1);plot(wav(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('基帶信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(2, 2, 2);plot(5*demod_out1(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('9.8KHz解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(2, 2, 3);plot(5*demod_out2(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('9.9KHz解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');subplot(2, 2, 4);plot(5*demod_out3(53550:53750));axis([0 200-0.3 0.3]);title('10KHz解調(diào)信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間（樣值數(shù)）');

第四篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

《通信原理》 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

題目：AM超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)及仿真

班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師：

2011年6月 引言

課程設(shè)計(jì)目的 綜合運(yùn)用信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)進(jìn)行頻譜分析和濾波器設(shè)計(jì)，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用MATLAB作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，建立概念。系統(tǒng)介紹（本部分包括對(duì)系統(tǒng)的分析，系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)等）3 系統(tǒng)仿真（本部分包括系統(tǒng)仿真的各種圖形分析，波形，功率譜圖形等分析）系統(tǒng)各模塊的參數(shù)及調(diào)整參數(shù)后的各波形對(duì)比 5 心得體會(huì) 6 參考文獻(xiàn)引言

超外差式是與直放式相對(duì)而言的一種接收方式，超外差式收音機(jī)能把接收到的頻率不同的電臺(tái)信號(hào)都變成固定的中頻信號(hào)（465kHz),再由放大器對(duì)這個(gè)固定的中頻信號(hào)進(jìn)行放大。它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，選擇性好，音質(zhì)好（通頻帶寬）工作穩(wěn)定（不容易自激），它的缺點(diǎn)是鏡像干擾（比接收頻率高兩個(gè)中頻的干擾信號(hào)）較大，存在假響應(yīng)（變頻電路的非線性），但這并不影響它的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在大部分的收音機(jī)都是超外差的。

2系統(tǒng)介紹

無(wú)線廣播的接收儀器為收音機(jī)。在晶體管收音機(jī)中，多采用磁性天線作為接收信號(hào)的天線。某臺(tái)載頻電磁波在LC回路中產(chǎn)生并聯(lián)諧振，次級(jí)線圈中感生出高頻調(diào)幅信號(hào)，收到信號(hào)，磁性天線回路，作用是選臺(tái)，并將信號(hào)通過繞在磁棒上的次級(jí)線圈耦合到變頻級(jí),收音機(jī)原理框圖：

收音機(jī)的原理框圖

超外差式收音機(jī)利用混頻電路使本機(jī)振蕩信號(hào)與接收到的電臺(tái)信號(hào)進(jìn)行非線性混頻，使二者的差值始終為465KHZ，這樣就降低了放大電路的信號(hào)頻率，可以有效克服直接放大式收音機(jī)的缺點(diǎn)。由于本機(jī)振蕩信號(hào)的頻率始終比接收到的電臺(tái)信號(hào)頻率超出465KHZ，故把這種收音機(jī)叫做超外差式收音機(jī)。電路如圖

超外差接收機(jī)原理圖 AM超外差收音機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖及仿真

廣播發(fā)射端使用三不同的掃頻信號(hào)源，分別用925KHZ,965KHZ,1005KHZ的載波進(jìn)行AM

調(diào)制本振頻率為1430KHZ時(shí)，可將965KHz載波信號(hào)解調(diào)，經(jīng)過處理可以還原出原始信號(hào)。

它包括了AM調(diào)制部分，三路AM調(diào)制信號(hào)的混合，混頻部分，中放部分，解調(diào)檢波部分。仿真結(jié)果頻譜圖：

.（1）中頻信號(hào)頻譜圖如圖

心得體會(huì)

通過這次課程設(shè)計(jì)，我更加深刻地學(xué)會(huì)了用仿真軟件systemview仿真一般的簡(jiǎn)單的通信電路，掌握了初步的電路分析技巧及波形分析能力。通過仿真通信電路，我學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)得到了一次切實(shí)的應(yīng)用，也更加深層次的了解了這些通信電路的產(chǎn)生原理及過程，我的學(xué)習(xí)熱情也也得到了提

高。

參考文獻(xiàn)

1《通信原理》（2006年第6版）樊昌信、曹麗娜編著 2《數(shù)字信號(hào)處理教程》（2006年第3版）程佩青

第五篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

目錄

一、摘要 ????????????????????3

二、課程設(shè)計(jì)的目的與要求 ????????????4（1）課程設(shè)計(jì)的目的（2）課程設(shè)計(jì)的要求

三、FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ???????????4（1）FM調(diào)制模型的建立（2）調(diào)制過程的分析

（3）高斯白噪聲信道統(tǒng)計(jì)特性（4）FM解調(diào)模型的建立（5）解調(diào)過程的分析

（6）調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能分析

四、系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn) ???????????????14

（1）程序源代碼（2）仿真圖

五、總結(jié)及心得體會(huì) ???????????????18

六、參考文獻(xiàn) ??????????????????18

七、評(píng)分表 ???????????????????19

一、摘要

我們習(xí)慣上用 FM 來(lái)指一般的調(diào)頻廣播（76~108MHz，在我國(guó)87.5~108MHz、日本為76~90MHz），事實(shí)上 FM 也是一種調(diào)制方式，即使在短波范圍的 27~30MHz 之間，做為業(yè)余電臺(tái)、太空、人造衛(wèi)星通訊應(yīng)用的波段，也有采用調(diào)頻（FM）方式的。FM的頻率單位是 MHz（百萬(wàn)赫茲），F(xiàn)M廣播的頻率較高，能量較大。

頻率調(diào)制（FM）在電子音樂合成技術(shù)中，是最有效的合成技術(shù)之一，它最早由美國(guó)斯坦福大學(xué)約翰.卓寧（JohnChowning）博士提出。20世紀(jì)60年代，卓寧在斯坦福大學(xué)開始嘗試使用不同類型的顫音，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)調(diào)制信號(hào)的頻率增加并超過某個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，顫音效果就在調(diào)制過的聲音里消失了，取而代之的是一個(gè)新的更復(fù)雜的聲音。

今天看來(lái)，卓寧當(dāng)時(shí)只是在完成無(wú)線電廣播發(fā)射中最常用的調(diào)頻技術(shù)（也就是FM廣播）。但卓寧的偶然發(fā)現(xiàn)，卻使這種傳統(tǒng)的調(diào)頻技術(shù)在聲音合成方面有了新的用武之地。當(dāng)卓寧領(lǐng)悟了FM調(diào)制的基本原理后，他立即開始著手研究FM理論合成技術(shù)，并在1966年成為使用FM技術(shù)制作音樂的第一人。

基本原理

音頻信號(hào)的改變往往是周期性的，一個(gè)最容易理解音頻調(diào)制技術(shù)的范例是小提琴和揉弦，揉弦通過手指和手腕在琴弦上快速顫動(dòng)，使琴弦的長(zhǎng)度發(fā)生快速變化，從而最終影響小提琴聲音的柔和度。與“FM無(wú)線電波”相同，“FM合成理論”同樣也有著發(fā)音體（載體）和調(diào)制體兩個(gè)元素。發(fā)音體或稱載波體，是實(shí)際發(fā)出聲音的頻率振蕩器；調(diào)制體或稱調(diào)制器，負(fù)責(zé)調(diào)整變化載波所產(chǎn)生出來(lái)的聲音。載波頻率、調(diào)制體頻率以及調(diào)制數(shù)值大小，是影響FM合成理論的重要因素。

最基本的FMinstrument包括兩個(gè)正弦曲線振蕩器，一個(gè)是穩(wěn)定不變的載波頻率fc（CarrierFrequnecy）振蕩器；一個(gè)是調(diào)制頻率fm（ModulationFrequency）振蕩器。載波頻率被加在調(diào)制振蕩器的輸出上。載波振蕩器是一個(gè)帶有fc頻率的簡(jiǎn)單的正弦波頻率，當(dāng)調(diào)制器發(fā)生時(shí)，來(lái)自調(diào)制振蕩器的信號(hào)，即帶有fm頻率的正弦波，驅(qū)使載波振蕩器的頻率向上或向下變動(dòng)，比如，一個(gè)250Hz正弦波的調(diào)制波，調(diào)制一個(gè)1000Hz正弦波的載波，那么意味著載波所產(chǎn)生的1000Hz的頻率，每秒要接受250次的影響產(chǎn)生的調(diào)制。制體和載波體都是有頻率、振幅、波形的周期性或準(zhǔn)周期性振蕩器。

在頻率調(diào)制技術(shù)中，調(diào)制體的振幅同樣對(duì)頻率調(diào)制起關(guān)關(guān)鍵作用，調(diào)制體振幅影響著載波頻率調(diào)制后變化的深度，假如調(diào)制信號(hào)的振幅是0，就不會(huì)出現(xiàn)任何調(diào)制，因此說(shuō)，就像在振幅調(diào)制（AM）中，調(diào)制體的頻率對(duì)載波體的振幅有影響一樣，在頻率調(diào)制（FM）中，載波的頻率變化同樣受調(diào)制體振幅大小變化的影響。

因此，在頻率調(diào)制過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)：1.調(diào)制體的頻率影響載波體的頻率的速度變化。2.調(diào)制體的振幅影響載波頻率的深度變化。3.調(diào)制體的波形（或音色）影響載波頻率的波形變化。4.載波體的振幅在頻率調(diào)制過程中保持不變。

二、課程設(shè)計(jì)的目的與要求

（1）課程設(shè)計(jì)的目的

通過本課程設(shè)計(jì)的開展，使學(xué)生能夠掌握通信原理中模擬信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)、數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，模擬信號(hào)的抽樣、量化和編碼與信號(hào)的最佳接收等原理。

（2）課程設(shè)計(jì)的要求

要求能夠熟練地用matlab語(yǔ)言編寫基本的通信系統(tǒng)的的應(yīng)用程序，進(jìn)行模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)與仿真。

所有的仿真用matlab程序?qū)崿F(xiàn)（即只能用代碼的形式，不能用simulink實(shí)現(xiàn)）系統(tǒng)經(jīng)過的信道都假設(shè)為高斯白噪聲信道。模擬調(diào)制要求用程序畫出調(diào)制信號(hào)，載波，已調(diào)信號(hào)、解調(diào)信號(hào)的波形。

三、FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）FM調(diào)制模型的建立

圖1 調(diào)制模型

其中，m(t)為基帶調(diào)制信號(hào)，設(shè)調(diào)制信號(hào)為

m(t)?Acos(2?fmt)

設(shè)正弦載波為

c(t)?cos(2?fct)

信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為?2。

（2）調(diào)制過程的分析

所謂頻率調(diào)制（FM），是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m（t）成比例變化，即

d?(t)?Kfm(t)dt式中，Kf為調(diào)頻靈敏度（rad）。

(s?V)這時(shí)相位偏移為

?(t)?Kf?m(?)d?

將之帶入 Sm(t)=Acos[ωc+ψ(t)] 則可得到調(diào)頻信號(hào)為

?sFM(t)?Acos???ct?Kf?m(?)d??

%*********產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)(已調(diào)信號(hào))的M文件************ clear %初始化 close all %****************************************************************** dt=0.001;%設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng) t=0:dt:1;%產(chǎn)生時(shí)間向量 am=5;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)幅度 fm=5;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)頻率 mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成調(diào)制信號(hào) fc=50;%設(shè)定載波頻率 ct=cos(2*pi*fc*t);%生成載波 kf=10;%設(shè)定調(diào)頻指數(shù) int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;end %調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信號(hào) sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%****************************************************************** sn=20;%設(shè)定信躁比

db=am^2/(2*(10^(sn/10)));%計(jì)算對(duì)應(yīng)的高斯白躁聲的方差

n=sqrt(db)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲 nsfm=n+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調(diào)信號(hào)（信號(hào)通過信道傳輸）

%****************************************************************** for i=1:length(t)-1 %接受信號(hào)通過微

分器處理

diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對(duì)值得到瞬時(shí)幅度（包絡(luò)檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;

%******************************************************************

disp('按任意鍵可以看到原調(diào)制信號(hào).載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖')pause

figure(1)

subplot(3,1,1);plot(t,mt);

%繪制調(diào)制信號(hào)的時(shí)圖

xlabel('時(shí)間t');title('調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖');subplot(3,1,2);plot(t,ct);

%繪制載波的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('載波的時(shí)域圖');subplot(3,1,3);plot(t,sfm);

%繪制已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');5

調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖50-500.10.20.30.40.50.6時(shí)間t載波的時(shí)域圖0.70.80.9110-100.10.20.30.50.6時(shí)間t已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖0.40.70.80.9150-500.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.9

1圖2 調(diào)制信號(hào)、載波、已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

（3）高斯白噪聲信道統(tǒng)計(jì)特性

在老師的指導(dǎo)下，了解了MATLAB本身自帶了標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的內(nèi)部函數(shù)randn。randn函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)序列服從均值為m?0，方差?2?1的高斯分布。

因此，利用randn函數(shù)可以非常簡(jiǎn)單快捷地產(chǎn)生出服從高斯分布的隨機(jī)序列 %**********用于統(tǒng)計(jì)高斯白噪聲的M文件************* t=1:100000;%時(shí)間向量 y=randn(1,100000);%產(chǎn)生高斯白噪聲 ymax=max(y);%得到噪聲的最大值 ymin=min(y);%得到噪聲的最小值 dt=(ymax-ymin)/100;%生成統(tǒng)計(jì)區(qū)間 count=zeros(1,100);%產(chǎn)生計(jì)數(shù)矩陣

for i=1:1000 %循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)高斯白噪聲的統(tǒng)計(jì) for b=0:99999 if y(i)>=ymin+b*dt&y(i)<=ymin+(b+1)*dt count(b+1)=count(b+1)+1;end end

end subplot(2,1,1);plot(t,y);

%繪制高斯白噪聲時(shí)域圖 title('標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的噪聲信號(hào)');subplot(2,1,2);plot(1:length(count),count)%繪制高斯白噪聲的統(tǒng)計(jì)特征 title('標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的噪聲信號(hào)統(tǒng)計(jì)特征');

標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的噪聲信號(hào)50-5012345678910x 104標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的噪聲信號(hào)統(tǒng)計(jì)特征***05060708090100圖

3高斯白噪聲信號(hào)及其統(tǒng)計(jì)特征

由于課程設(shè)計(jì)要求中假設(shè)了系統(tǒng)經(jīng)過的信道都假設(shè)為高斯白噪聲信道。所以可以設(shè)正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為

r(t)?Acos(?ct??)?n(t)

其中，白噪聲n(t)的取值的概率分布服從高斯分布。故其有用信號(hào)功率為

A2S?

2噪聲功率為

N??2

信噪比SN滿足公式 B?10log10(SN)則可得到公式

A22?10

B10??2

我們可以通過這個(gè)公式方便的設(shè)置高斯白噪聲的方差。

在本課程設(shè)計(jì)與仿真的過程中，我選擇了B=20db和40db兩種不同信噪比以示區(qū)別，其時(shí)域圖如圖4和圖5。

含小信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖***00-1000-2000-3000-***00500時(shí)間t***0圖4 含小信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖***00-1000-2000-3000-***00500時(shí)間t***0

圖5 含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

（4）FM解調(diào)模型的建立

圖6 調(diào)頻信號(hào)的非相干解調(diào)

（5）解調(diào)過程的分析

調(diào)制信號(hào)的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)，故應(yīng)用范圍受限；而非相干解調(diào)不需同步信號(hào)，且對(duì)于NBFM信號(hào)和WBFM信號(hào)均適用，因此是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。在本課程設(shè)計(jì)與仿真的過程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。

非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖6所示。限幅器的作用是消除信道中噪聲和其他原因引起的調(diào)頻波的幅度起伏，帶通濾波器（BDF）是讓調(diào)頻信號(hào)順利通過，同時(shí)濾除帶外噪聲及高次諧波分量。微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波SFM(t)變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號(hào)m(t)變化的調(diào)幅調(diào)頻波Sd(t).具體過程如下：

設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為

St(t)?SFM(t)?Acos(?ct?Kf?m(?)d?)

??t微分器的作用是把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波。微分器輸出為

dSi(t)dSFM(t)Sd(t)??dtdt

????c?Kfm(t)?sin(?ct?Kf?m(?)d?)??t包絡(luò)檢波的作用是從輸出信號(hào)的幅度變化中檢出調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器輸出為

So(t)?Kd??c?Kmf(t)??Kd?c?KdKmf(t)

Kd稱為鑒頻靈敏度（VHz），是已調(diào)信號(hào)單位頻偏對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)的幅度，經(jīng)低通濾波器后加隔直流電容，隔除無(wú)用的直流，得

mo(t)?KdKfm(t)

%*********微分器通過程序?qū)崿F(xiàn)************** for i=1:length(t)-1 %接受信號(hào)通過微分器處理 diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對(duì)值得到瞬時(shí)幅度（包絡(luò)檢波）

注:針對(duì)hilbert變化，在開始的時(shí)候我一直不知道怎樣去做解調(diào)的最后1個(gè)步驟，在老師的指導(dǎo)下，查閱了相關(guān)資料以后，了解了hilbert變化的性質(zhì)如下：90度的相移而幅頻響應(yīng)為“1”的一個(gè)相應(yīng)函數(shù)在通信中應(yīng)用很廣泛如正交調(diào)制（數(shù)字）如果我把hilbert變換記為H[]

那么 H[cos(x)]=-sin（x）這就是很基本的hilbert變換 //同樣可得H[sin（x）]=cos(x)// 在數(shù)字通信時(shí)代，hilbert變換也存在數(shù)字hilbert變換

簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在頻域上正頻率部分作負(fù)九十度相移，而負(fù)頻率作正九十度相移。時(shí)域表達(dá)式是一個(gè)積分形式.通過M文件繪制出兩種不同信噪比解調(diào)的輸出波形如下：

含小信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖543210-1-2-3-4-500.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.91圖7 含小信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖43210-1-2-3-4-500.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.91

圖8 含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

（6）調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能分析

如前所述，調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)；而非相干解調(diào)適用于窄帶和寬帶調(diào)頻信號(hào)，而且不需同步信號(hào)，因而是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式，所以這里僅僅討論非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能，其分析模型如圖9所示。

圖9 調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能分析模型

圖中，n(t)是均值為零，單邊功率譜密度為n0的高斯白噪聲，經(jīng)過帶通濾波器后變?yōu)檎瓗Ц咚乖肼昻i(t)。限幅器是為了消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的畸變，帶通濾波器的作用是抑制信號(hào)帶寬以外的噪聲。先來(lái)計(jì)算解調(diào)器的輸入信噪比，設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為

SFM(t)?Acos(?ct?Kf?m(?)d?)

??t故其輸入信號(hào)功率為

A2Si?

2輸入噪聲功率為

Ni?noBFM

式中：BFM 為調(diào)頻信號(hào)的帶寬，即帶通濾波器(BDF)帶寬。

則輸入信噪比為

SiA2? Ni2BFM在輸入信噪比足夠大的條件下，信號(hào)和噪聲的相互作用可以忽略，這時(shí)可以把信號(hào)和噪聲分開來(lái)算，這里，我們可以得到FM非相干解調(diào)器輸出端的輸出信噪比為

222So3AKfm(t)? 3No8?2nofm上式中，A為載波的振幅，Kf為調(diào)頻器靈敏度，fm為調(diào)制信號(hào)m(t)的最高

頻率，no為噪聲單邊功率譜密度。

我們?nèi)缛艨紤]m(t)為單一頻率余弦波時(shí)的情況，可得到解調(diào)器的制度增益為

3GFM?No?m2fSi2nofmNi

考慮在帶寬調(diào)頻時(shí)，信號(hào)帶寬為

2SoA2BFM?2(mf?1)fm?2(?f?fm)

則可以得到

GFM?3m2)f(mf?1

在調(diào)幅制中，由于信號(hào)帶寬是固定的，無(wú)法進(jìn)行帶寬與信噪比的互換，這也正是在抗噪聲性能方面調(diào)頻系統(tǒng)優(yōu)于調(diào)幅系統(tǒng)的重要原因。由此我們得到如下結(jié)論：在大信噪比情況下，調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能將比調(diào)幅系統(tǒng)優(yōu)越，且其優(yōu)越程度將隨傳輸帶寬的增加而提高。

但是，F(xiàn)M系統(tǒng)以帶寬換取輸出信噪比改善并不是無(wú)止境的。隨著傳輸帶寬的增加，輸出噪聲功率增大，在輸入信號(hào)功率不變的條件下，輸入信噪比下降，當(dāng)輸入信噪比降到一定程度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪比將急劇惡化。

四、系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)

（1）程序源代碼

clear %初始化 close all %****************************************************************** dt=0.001;%設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng) t=0:dt:1;%產(chǎn)生時(shí)間向量 am=5;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)幅度 fm=5;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)頻率 mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成調(diào)制信號(hào) fc=50;%設(shè)定載波頻率 ct=cos(2*pi*fc*t);%生成載波 kf=10;%設(shè)定調(diào)頻指數(shù) int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;end %調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信號(hào) sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%****************************************************************** sn=20;%設(shè)定信躁比

db=am^2/(2*(10^(sn/10)));%計(jì)算對(duì)應(yīng)的高斯白躁聲的方差

n=sqrt(db)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲 nsfm=n+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調(diào)信號(hào)（信號(hào)通過信道傳輸）

%****************************************************************** for i=1:length(t)-1 %接受信號(hào)通過微分器處理

diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對(duì)值得到瞬時(shí)幅度（包絡(luò)檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;%******************************************************************

disp('按任意鍵可以看到原調(diào)制信號(hào).載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖')pause

figure(1)

subplot(3,1,1);plot(t,mt);

%繪制調(diào)制信號(hào)的

時(shí)圖

xlabel('時(shí)間t');title('調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖');subplot(3,1,2);plot(t,ct);

%繪制載波的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('載波的時(shí)域圖');subplot(3,1,3);plot(t,sfm);

%繪制已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');

%******************************************************************

disp('按任意鍵可以看到已調(diào)信號(hào)和含小信噪比高斯白噪聲的已調(diào)信號(hào)和解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖')pause

figure(2)

subplot(3,1,1);plot(t,sfm);

%繪制已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');

subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm),diff_nsfm);%繪制含小信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖 xlabel('時(shí)間t');title('含小信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');subplot(3,1,3);plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('時(shí)間t');%繪制含小信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

title('含小信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');

%******************************************************************

disp('按任意鍵可以看到載波信號(hào).已調(diào)信號(hào)和含大信噪比高斯白噪聲的已調(diào)信號(hào)和解調(diào)信號(hào)的曲線的時(shí)域圖')pause

figure(3)

sn1=40;%設(shè)定信躁比

db1=am^2/(2*(10^(sn1/10)));%計(jì)算對(duì)應(yīng)的高斯白躁聲的方差

n1=sqrt(db1)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲 nsfm1=n1+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調(diào)信號(hào)（信號(hào)通過信道傳輸）

%****************************************************************** for i=1:length(t)-1 %接受信號(hào)通過微分器處理

diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;end diff_nsfmn1 = abs(hilbert(diff_nsfm1));%hilbert變換，求絕對(duì)值得到瞬時(shí)幅度（包絡(luò)檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;%****************************************************************** subplot(4,1,1);plot(t,ct);

%繪制載波的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('載波的時(shí)域圖');subplot(4,1,2);plot(t,sfm);

%繪制已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

xlabel('時(shí)間t');title('已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');subplot(4,1,3);plot(1:length(diff_nsfm1),diff_nsfm1);%繪制含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖 xlabel('時(shí)間t');title('含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');subplot(4,1,4);plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('時(shí)間t');%繪制含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖

title('含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖');

（2）仿真圖

Figure(1)

調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖50-500.10.20.30.40.50.6時(shí)間t載波的時(shí)域圖0.70.80.9110-100.10.20.30.50.6時(shí)間t已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖0.40.70.80.9150-500.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.91Figure(2)

已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖50-5

00.10.50.60.70.8時(shí)間t含小信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖0.20.30.40.9150000-***00800時(shí)間t含小信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖***0100-1000.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.91

Figure(3)

載波的時(shí)域圖10-100.10.20.30.50.6時(shí)間t已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖0.40.70.80.9150-500.10.50.60.70.8時(shí)間t含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖0.20.30.40.9150000-***00800時(shí)間t含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖***0100-1000.10.20.30.40.5時(shí)間t0.60.70.80.91

五、總結(jié)及心得體會(huì)

這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)星期五天的課程，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，遇到了很多意想不到的困難，其主要原因是對(duì)各個(gè)部分要實(shí)現(xiàn)的功能考慮不夠周全，還好，在老師的幫助，解決了一些我不懂的問題，比如：如何用代碼而非函數(shù)實(shí)現(xiàn)積分過程以及微分過程，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)高斯白噪聲的特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如何實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波的過程，以及hilbert變換等等問題，最終通過與陳老師積極溝通，以及查閱網(wǎng)上和書本資料把這些問題都一一解決了。通過本次課程設(shè)計(jì)一定程度上提高了我對(duì)MATLAB軟件的使用能力，對(duì)通信原理這一門課程也有了比較深刻的了解。最后，由于所學(xué)知識(shí)不夠全面，課程設(shè)計(jì)在很多方面還有待完善，在以后的學(xué)習(xí)過程中，會(huì)掌握更多知識(shí)，力求做到更好。

六、參考文獻(xiàn)

1、樊昌信等 通信原理（第六版）。北京：國(guó)防工業(yè)出版社；

2、羅軍輝等 MATLAB7.0在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社；

3、劉衛(wèi)國(guó)等 MATLAB程序設(shè)計(jì)教程 北京：中國(guó)水利水電出版社；

4、達(dá)新宇等 通信原理實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 北京：郵電大學(xué)出版社。