《数据通信原理》课程设计论文-声音通过FM系统传输的设计及仿真.doc

数据通信原理论文论文题目 声音通过fm系统传输的设计及仿真姓 名 学 号 学 院 电气工程学院 专业班级 2007级通信工程2班 目录1设计题目22设计目的23设计要求24开发环境及其介绍34.1开发环境34.2软件介绍34.3systemview的特点35设计内容45.1设计原理45.2设计模型55.3仿真结果分析76心得体会11参考文献12摘要 本论文主要论述了wav格式的声音波形通过fm系统传输的系统设计和仿真。文中首先介绍了仿真软件system view的应用，然后介绍了fm系统的设计思路和参数，仿真结果的时域和频域分析得出声音经过次系统能无失真传输的结论。关键词：fm系统，system view，仿真来源：(/s/blog_5f3e1f220100cp5f.html) - 双路语音通信系统设计与仿真论文_毕业论文120_新abstractthis paper mainly discusses the system design and simulation of the wav format sound wave which transport through the fm system. first introduced in the text of the system view of simulation software applications.then,it introduced the fm system design ideas and parameters, simulation results of the time and frequency domain analysis.and received sound signals through this system can transmit without distortion.keywords ：the fm system, system view, simulation1设计题目声音通过fm系统传输的设计及仿真2设计目的(1)学习通过计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对实时通信系统的基本理论和基本算法进行验证。(2)学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法(如：systemview和matlab)，利用这些软件解决通信中存在的问题。(3)增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。(4)在做完fm调制、解调的仿真之后，在今后遇到类似的问题，学会对所对的问题进行系统的分析，并能从多个层面进行比较。熟悉system view环境，并在掌握fm调制、解调原理的基础上,绘制出各个阶段的波形3设计要求(1)根据所选的题目建立相应的数学模型。(2)在system view仿真环境下，从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。(3)设置、调整参数，实现系统模拟。(4)设置观察窗口，分析模拟数据和波形。4开发环境及其介绍4.1开发环境systemview 5.04.2软件介绍(1)system view是功能强大的eda仿真工具，是专门用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析软件，它能满足从滤波器、信号处理到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真需要。该软件支持外部数据的输入与输出，支持用户自己编写的 c/ c+代码，兼容matlab 软件。其主要特点除了直观、简单、易用外，还有：(2)强大的仿真设计功能 利用system view可以构造各种复杂的数字、模拟、数模混合系统和各种多速率系统，并能根据需要，选择对系统进行时域、频域分析。(3)丰富的资源库 system view有3 种库函数：基本库、专业库、扩展库。基本库包括多种信号源、接收窗、算术运算器及多种函数运算器。专业库涵盖通信、逻辑、数字信号处理、多种通信信道模型、射频/ 模拟模块等以备选择。扩展库中有is - 95 和3gpp -fdd相关模块，为新型通信系统的设计和仿真提供方便。(4)动态的分析及后处理 用户可以随时观测信号的波形和频谱，利用其附带的“接收计算器”，还可对仿真结果进行需要的运算和频谱分析。4.3systemview的特点(1)能仿真大量的应用系统(2)快速方便的动态系统设计与仿真(3)在报告中快速方便的加入systemview的结论(4)提供基于组织图结构的设计(5)多速率系统和并行系统的设计、(6)完备的滤波器和线性系统设计(7)先进的信号分析和数据块处理(8)可扩展性(9)完善的自我诊断能力5设计内容5.1设计原理5.1.1 频率调制（fm）的定义角度调制信号的时域表达式为:其中，a 是载波的振幅，是角度调制信号的瞬时相位，而是瞬时相位偏移;为信号的瞬时频率，而称为瞬时频率偏移，即相对于的瞬时频率偏移。所谓频率调制，是瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化的调制，其时域表达式为此时，瞬时频率偏移可表示为 其中为频偏常数，或有其框图如下图所示：图1 系统框图fm解调器就是所谓的积分鉴频器或积分检波器。如下图所示，图2 fm解调器输入的调频信号被连接到乘法器的一个输入端。经过一个耦合电容与一个lc并联谐振回路组成的移相电路产生正交信号，作为乘法器的另一个输入。电容及谐振回路的相移可以用简单的延迟电路来产生。该延迟电路可以产生相当于载波信号四分之一周期的延迟。5.2设计模型本模型是将一个声音文件（.wav）表示的信号通过fm调制，再经过一个具有高斯噪声的信道传输，然后用延迟积分鉴频器将声音解调出来。其仿真电路原理图如下：图3 设计模型模块说明及参数设置(1) 模块0：source library说明：该模块是一个信号源，通过外部文件输入一个.wav的音频信号，然后被系统重新采样3倍后输出。 wav 1ch：windows xp 电话拨入声.wav16-bit wav 1channel 16位的1声道wav文件audio rate=22050hz 音频22050hzaudio player=off 关闭播放器pad=3 samples 每节拍3倍采样频率pad with last valuestart sample=1 token=0(2) 模块7：operator library说明：该模块是一个巴特沃思低通滤波器，截止频率为5000hz，将输入的波形滤掉高频部分后输出。 linear sys butterworth lowpass iir 3 ploesfc=5000hz 截止频率为 5000hzquant bits=none init cndtn=transientdsp mode disabled 数字调制toke7(3) 模块6：function library说明：该模块是一个fm调制器，将输入的信号进行频率调制，从而获得10倍的增益输出。freq modamp=1v 振幅为1vfreq=5000hz 频率为5000hzphase=0 degmod gain=10 hz/v 调制增益为 10hz/v output 0=quadrature(sin) t6 output 1=in-phase(cos)token6(4) 模块1：gauss noise说明：该模块是一个加噪模块，给信道中加入高斯噪声，模拟实际生活中的信号传输。std dev=0.001v 标准差为0.001v mean=0v 均值是0vtoken 1(5) 模块9：multiplier 说明：该模块是一个乘法器，将输入的信号相乘后输出。non parametircinputs from 6 and 8 输入信号为 模块6到8的输出outputs to 10 输出到模块10 token 9(6) 模块4：operator library说明：该模块是一个延迟模块，根据积分鉴频器的原理，给输入信号一个250ms的延迟，然后输出delayinterpolatingdelay=250e-6 sec 250ms的延迟output 0= delay t9 输出0 output 1= delay-dt 输出1token 4(7) 模块15：sink library说明：该模块是一个音频信号输出模块，积分鉴频器最后解调出来的信号通过一个巴特沃思滤波器滤波后输出到该模块，最后以音频文件的形式输出。received voicewav 1ch:voiceout.wav8-bit wav 1 channel 8位的1声道wav波形audio rate=(set at run time)audio player=on 打开播放器input from t4 output port 0 t4端口输入，0口输出token 155.3仿真结果分析x(t)处的时域波形和频域波形分别为：xc(t) 的时域波形和频域波形分别为:n(t) 的时域波形为;xc(t)+n(t) 的时域波形为:解调后未滤波波形为;x(t) 的时域波形和频域波形分别为;结果分析：通过对仿真图形分析可以得出，这次仿真中，输入与输出有轻微失真，其原因可以概括为两点：（1）所选波形文件频率与参数设置匹配没有理论上理想，导致解调轮廓出现少量失真；（2）该波形文件受高斯白噪声的影响太大，以致解调输出波形出现轻微失真。6心得体会从做这次的课程设计，真的体会到做好一件事有多么的不容易，虽然看起来只是做了一个小小的课程设计，但是此过程却包含了很多的不容易。刚拿到这个题目就找相关的资料，复习fm的相关知识，调制、解调。接着就进行仿真软件system view的学习，由于以前就没有接触过此软件，所以就从头开始学习，熟悉其中的各个模块的功能。刚学习时感觉无从学起，感觉很闷气，但是我从小就做事就很有耐心，只要自己想做的事情，绝对不会轻易的放弃，而且一定要把它做好，至少要让自己感到很满意。所以差不多一周就把system view各个模块比较熟悉。接着就开始画图进行仿真，刚开时根本就解调出来的信号和原始输入的音频信号很大的差别，可以说根本和原始的输入的声音信号没有关心。最后自己一步一步的找原因，最后找到了原因，是解调后的那个低通滤波器设置的不合适，在重新设置低通滤波器的参数后解调的波形原始的输入声音信号基本没有差别，也就是说明声音信号通过fm系统无失真的传输。做完这个课程设计我深切的感受到要想做好一件事必须要有端正的态度，要有积极探索的精神，要有耐心，更要给自己信心，相信自己一定能把它做好。当然，在这次课程设计的过程中，得到了老师和同学的帮助，在此一并表示感谢！谢谢！参考文献【1】宫锦文、刘忠成等编著，通信原理及系统实验，电子工业出版社；【2】张力, 罗忠相. 基于软件无线电的qpsk 解调器仿真及实现 j. 中国有线电视,