通信息统课设——FDMA

1、沈阳理工大学通信系统课程设计报告FDMA系统仿真1.课程设计目的（1）加深对调制与解调原理及过程的理解，能将调制与解调原理应用到FDMA通信系统中；（2）加深对滤波器滤波特性的理解；（3）掌握FDMA通信系统的原理，并利用Matlab进行实现。2.课程设计要求（1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰。（2）程序设计合理、能够正确运行。3.相关知识3.1频分复用的原理复用是指将若干个彼此独立的信号合并成可在同一信道上传输的复合信号的方法，常见的信号复用采用按频率区分与按时间区分的方式，前者称为频分复用，后者称为时分复用。 通常在通信系统中，信道所提供的带宽往往比传输一路信号所需要的带宽宽得多，这样

2、就可以将信道的带宽分割成不同的频段，每频段传输一路信号，这就是频分复用（frequency division multiple access）(FDMA)。为此，在发送端首先要对各路信号进行调制将其频谱函数搬移到相应的频段内，使之互不重叠。再送入信道一并传输。在接收端则采用不同通带的带通滤波器将各路信号分隔，然后再分别解调，恢复各路信号。调制的方式可以任意选择，但常用的是单边带调制。因为每一路信号占据的频段小，最节省频带，在同一信道中传送的路数可以增加。图3.1 频分复用系统的示意图图3.1给出了频分复用系统的示意图。如图所示，其中f1(t),f2(t),fn(t)为n路低频信号，通过调制器形

3、成各路处于不同频段上的边带信号。频分复用的理论基础仍然是调制和解调。通常为防止邻路信号的相互干扰，相邻两路间还要留有防护频带，因此各路载频之间的间隔应为每路信号的频带与保护频带之和。以语音信号为例，其频谱一般在0.33.4kHz范围内，防护频带标准为900Hz，则每路信号占据频带为4.3kHz，以此来选择相应的各路载频频率，在接收端则用带通滤波器将各路信号分离再经同步检波即可恢复各路信号，为减少载波频率的类型，有时也用二次调制。3.2 频分复用的分类频分复用技术除传统意义上的频分复用（FDMA）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）。（1）传统的频分复用传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC

4、网络电视信号的传输了，不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8 MHz）以内是时分复用传输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。（2）正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）实际是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。OFDM系统比FDMA系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分

5、配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环线（ADSL）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）和第4代（4G）移动通信系统等。4.课程设计分析4.1 FDMA通信系统的原理FDMA通信系统模型如图4.1所示。同学们还可了解一下WDMA。WDMA和FDMA基本上都基于相同原理，所不同的是，WDMA应用于光纤信道上的数字化光波传输过程，而FDMA应用于模拟传输，诸如双绞线话路传输、电缆接入、峰窝、无线

6、电以及 TV 通信等。一直以来， TDMA 、CDMA 也是结合 FDMA 共同作用的。图4.1 FDMA通信系统模型4.2 FDMA系统框图设计图4.2 FDMA通信系统设计图图4.2中：在发射部分，三个 Signal Generator（信号发生器），产生幅度为 1、频率为 4rad/s 的正弦信 号和方波信号，以及频率为 3rad/s 的锯齿波信号，分别进入载频设定为 40Hz、60Hz、80Hz 的 Passband DSB AM（双边带幅度调制）模块，然后各自进入。与调制模块载频相应的 Analog Filter Design（模拟滤 波器设计）模块。三路信号在 Sum（加法器）中合

7、成后馈入高斯噪声传输环境。在接收部分，三路并 联的带通滤波器分别工作在上述三个载频上。带通滤波器后面连着载频与带通滤波器中心频率相同的 Passband DSB ADM（双边带幅度调制的解调）模块。解调输出的信号在 MUX（合路器）中与各自的原始信号汇合，然后输入示波器。5.仿真5.1 FDMA系统仿真参数设置图5.1 Signal Generator（信号发生器）的主要参数如图5.1所示：Signal Generator(信号发生器)幅度为1，频率为4rad/s。图5.2 Signal Generator1（信号发生器）的主要参数如图5.2所示：Signal Generator1(信号发生器

8、)幅度为1，频率为4rad/s。图5.3 Signal Generator2（信号发生器）的主要参数如图5.3所示：SignalGenerator2(信号发生器)幅度为1，频率为3rad/s。图5.4 Analog Filter Design(模拟滤波器)的主要参数如图5.4所示：Analog Filter Design(模拟滤波器)的通带低频为37Hz， 通带高频为43Hz。图5.5 Analog Filter Design1(模拟滤波器)的主要参数如图5.5所示：Analog Filter Design1(模拟滤波器)的通带低频为37Hz， 通带高频为63Hz。图5.6 Analog Fi

9、lter Design2(模拟滤波器)的主要参数如图5.6所示：Analog Filter Design2(模拟滤波器)的通带低频为77Hz， 通带高频为83Hz。图5.7通带DSB AM调制器的主要参数如图5.7所示：三个DSB AM调制器的输入信号偏置为1，载波频率分别为40Hz,60Hz,80Hz,初始相位都为0。图5.8Spectrum Scope(频谱仪)的主要参数如图5.8所示Spectrum Scope(频谱仪)的缓存长度为1024，缓存交叠的长度为512，FFT长度为512，谱平均数为10。图5.9通带DSB AM解调器的主要参数如图5.9所示：三个DSB AM解调器的偏置系数

10、为1，载波频率分别为40Hz,60Hz,80Hz,初始相位都为0。图5.10Scope(示波器)的主要参数如图5.10所示：Scope(示波器)的输入信号数为1，时间范围为4，采样时间为Decimation1。6.结果分析运行结果如图所示:图6.1FDMA系统运行结果图图6.2FDMA系统运行结果图图6.3FDMA系统运行结果图如图6.3所示：错误提示是持续抽样时间不允许，导致无法出现预期的仿真结果图6.4FDMA系统运行结果图图6.5FDMA系统运行结果图如图6.5所示：错误提示是原件参数设置不正确，导致无法出现预期的运行结果7.参考文献1 仇佩亮.信息论与编码M.高等教育出版社.2003.92 约翰.G.普罗克斯,马苏德.萨勒赫,刘树棠译.现代通信系统使用MATLABM.西安交通大学出版社.2001.113 李贺冰,袁杰萍,孔俊霞.SIM