试验一模拟通信的MATLAB仿真

1、湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告实验一模拟通信的MATLAB仿真姓名：左立刚学号：031040522简要说明：实验报告注意包括 AM , DSB, SSB, VSB, FM五种调制与 解调方式的 实验原理，程序流程图，程序运行波形图， simulink仿真模型及波形，心得体会，最后在附录中给由了m语言的源程序代码。一.实验原理.幅度调制（AM）幅度调制（AM）是指用调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号 呈线性变化的过程。AM信号的数学模型如图3-1所示。图2-1 AM信号的数学模型为了分析问题的方便，令 0=0,AM信号的时域和频域表达式 TOC o 1-5 h z Sam

2、 t = A0+m t coS ct(2-1)x1 一一/、SAM t = A0CC +- M c M c(2-2)AIVI0CCcc湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告AM信号的带宽Bam(2-3)式中，f “为调制信号的最高频率 H TOC o 1-5 h z 2.1.3 AM信号的功率PAM与调制效率AM22p = A0 m t = p p(2-4)P AM 22 P c P m式中，Pc = A 为不携带信息的载波功率；Pm m为携带信息的边带 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document C 2m 2功率。AMP AM2mJ22Ao m

3、t(2-5)AM调制的优点是可用包络检波法解调，不需要本地同步载波信号，设备简单。AM调制的最大缺点是调制效率低双边带调制(DSB)如果将在AM信号中载波抑制，只需在图3-1中将直流 A0去掉，即可输出 抑制载波双边带信号。DSB信号的时域和频域表达式 TOC o 1-5 h z Sdsb tmt cos ct(2-6)1Sdsb 2 M c M c(2-7)dsb信号的带宽 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document Bdsb Bam 2 f h(2-8)湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告DSB信号的功率及调制效率由于不再包含载波成分，因此，

4、DSB信号的功率就等于边带功率，是调制信 号功率的一半，即-271 (2-9)Pdsb Sdsb t Pc 2 m显然，DSB信号的调制效率为100%。单边带调制（SSB）产生SSB号最基本的方法有滤波法和相移法。SSB信号的时域表达式SsSB t1一 m t cos2ct 1mt sinc 2ct(2-10)式中, 伯特变换。”表示上边带信号,表示下边带信号;r? t是mt的希尔SSB信号的带宽、功率和调制效率B SSB2 B DSB f H(2-11)由于SSEB号仅包含一个边带，因此其功率为DSB信号的一半，即1P SSB 2 P DSB12t4m t(2-12)显然，SSB号的调制效率

5、也为100%。残留边带调制（VSB）VSB 。 VSB单边带传输信号具有节约一半频谱和节省功率的优点。但是付出的代价是设备制作非常困难。为了解决这个问题，可以采用残留边带调制（湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告是介于SS评口 DSB之间的一个折中方案。在这种调制中，一个边带绝大部分顺利 通过，而另一个边带残留一小部分。如何选择残留边带滤波器的滤波特性使残留边带信号解调后不产生失真呢？为了在接收端不失真地恢复原基带信号，要求残留边带滤波器传输特性必须满足下述条件H VSB C H VSB C 为数H(2-13)式中，h是基带信号的最高截止角频率。H率调制(FM)FM解调模型的建立:调制

6、信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带 调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解调不需同步信号，且对 于NBFMJ号和WBFM1号均适用，因此是FM系统的主要解调方式。在本仿真的 过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图5所示。 限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现 的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声， 使调频信号顺利通过。鉴频器 中的微分器把调频信号变成调幅调频波， 然后由包络检波器检出包络，最后通过 低通滤波器取出调制信号。解调过程分析湖北民族学院一信息工

7、程学院-通信原理实验报告设输入调频信号为tS(t) SM(t) Acos(ct Kfm( )d )微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波。微分器输出为Sd(t)dS(t)dtd&M (t)dttc Kfm(t) sin( ct Kfm( )d )包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号。包络检波器输出为So(t) Kd c Km(t)Kd c KdKm(t)Kd称为鉴频灵敏度(%z),是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度，经 低通滤波器后加隔直流电容，隔除无用的直流，得mo(t)KdKfm(t)高斯白噪声信道特性设正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为r (t) Acos( ct)

8、 n(t)其中，白噪声n(t)的取值的概率分布服从高斯分布。MATLA本身自带了标准高斯分布的内部函数 randn。randn函数产生的随机 序列服从均值为m 0 ,方差2 1的高斯分布。正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为r(t) Acos( ct) n(t)故具有用信号功率为噪声功率为信噪比%满足公式B 1010g1/)湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告则可得到公式2 A2eT27101我们可以通过这个公式方便的设置高斯白噪声的方差。二.程序流程图（利用 microsoft office visio 200311f出的）2.1 AM程序流程图2.2 DSB程序流程图2.3 SS

9、B程序流程图VSB程序流程图湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告本地载波 cos(wc*t)本地载波 cos(wc*t)FM程序流程图本地载波 cos(wc*t)当然，这些程序流程图也可以利用word自带画图工具作出，个人认为用visio画流程图操作方便一些。三.程序运行结果图(代码略)图3.1 AM波形图湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图3.2 DSB波形图图3.3 SSB波形图湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图3.4 VSB波形图图3.5 VSB相干解调图湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图3.6 FM波形图10四.Simulink仿真模型及波形4

10、.1各模型图湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图4.1上面是AM模型，下面是DSB莫型图4.2上面是SSB真型，下面是VSB真型11湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图4.3 FM模型4.2各波形图图4.4 AM波形图12湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图4.5 DSB波形图图4.6 SSB波形图:蝙 2 13湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告图4.7 VSB波形图图4.8 FM波形图五.心得体会.”实践是检验真理的唯一标准”。对于实验课，毫无疑问是建立在一定理论基 础之上的，正确的理论对实验起积极的指导作用， 反过来，实验又可以验证理论 的正确性，而

11、进一步丰富、发展与完善理论。所以，在 做实验之前，必须理解与 掌握相关的理论知识，做实验之时，不至于“盲人摸象”；.在编辑m语言程序代码时，严谨仔细当然是必备的素质，例如大小写，逗号与 分号。初始化输出数据后，就进行常规调幅（AM）的程序编写，通过观察DSB SSB VSB FM等程序模块时，发现有大量相似之处，这时没有不要一个一个代码敲击， 后续适当修改参数即可；.在编写与调用子程序时，特别注意：子程序和主程序一定要在 用一个文件夹中, 以便正确调用；另外，子程序所在路径的名字一定要和调用子程序的名字一样， 包括大小写；.这次试验又学会基本m语言的调试方法，利用cell分别执行每个模块；利用

12、 Debug或设置断点，单步执行，进行查错。另外又了解一个在 simulink中专门 进行通信仿真的工具： communication block 。湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告.最重要的是，理解并掌握了 AM DSB SSB VSB FM等的调制与解调的基本方 法。附录源程序：%Signal generation clcdt=0.001;fmax=1;fc=10;T=5;N=T/dt;t=0:N-1*dt;Al=sqrt(2);ft=Al*cos(2*pi*fmax*t);N0=0.1;%A洞制A=2;s_am=(A+ft).*cos(2*pi*fc*t);BAM=2*fma

13、x;noise=GaussNB(fc,BAM,N0,t);figure(1);subplot(311);plot(t,s_am);holdon;plot(t,A+ft, r-);title(无噪声叠加AM调制信号及其包络);xlabel( t);s_am_n=s_am+noise;hold on ;plot(t,s_am_n, r);%功率谱密度f,Xf=FFT_SHIFT(t,s_am_n);fn,Xfn=FFT_SHIFT(t,s_am_n);PSD=(abs(Xf).A2)/T;PSDn=(abs(Xfn).A2)/T;subplot(312);plot(f,PSD);axis(-2*f

14、c 2*fc 0 1.5*max(PSD);15湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告title( AM信号功率谱);xlabel(f );hold on;plot(f,PSDn, r);%AMf干解调id_amt=s_am_n.*cos(2*pi*fc*t); id_amt=id_amt-mean(id_amt); f,AMf=FFT_SHIFT(t,id_amt); t,id_amt=RECT_LPF(f,AMf,BAM);title( AM 信号);xlabel( t);subplot(313);plot(t,id_amt);holdon;plot(t,ft/2, r-);titl

15、e( AM 解调信号);xlabel( t);%DS躺制s_dsb=ft.*cos(2*pi*fc*t);BDSB=2*fmax;noise=GaussNB(fc,BDSB,N0,t);猫斯窄带噪声figure(2);subplot(311); plot(t,s_dsb);holdon ; %画出 DSB信号波形plot(t,s_dsb, r-);。版示 DSB的包络title( 无噪声叠加DSB信号); xlabel( t); s_dsb_n=s_dsb+noise;%B 声叠加hold on ;plot(t,s_dsb_n, r-);%。功率频谱密度f,Xf=FFT_SHIFT(t,s_d

16、sb);% 已调信号频谱fn,Xfn=FFT_SHIFT(t,s_dsb_n);晒噪声已调信号频谱PSD=(abs(Xf).A2)/T;%调制信号功率密度函数PSDn=(abs(Xfn).A2)/T;subplot(312);plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD);title( DSB信号功率谱);xlabel(f );hold on;plot(f,PSDn, r);湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告%DS琳目干解调id_dsbt=s_dsb_n.*cos(2*pi*fc*t);%$3fe相乘器id_dsbt=id_dsbt-mean(i

17、d_dsbt);%f,DSBf=FFT_SHIFT(t,id_dsbt); t,id_dsbt=RECT_LPF(f,DSBf,BDSB);%氐通滤波title( DSB 信号);xlabel( t); subplot(313); plot(t,id_dsbt);holdon;plot(t,ft/2, r-);title( DSB 解调信号);xlabel( t); % %SS则制 BSSB=fmax; s_ssb=real(hilbert(ft).*exp(j*2*pi*fc*t); noise=GaussNB(fc,BSSB/2,N0,t); figure(3) subplot(311)

18、plot(t,s_ssb);title(ssb 信号);xlabel( t);s_ssb_n=s_ssb+noise; hold on; plot(t,s_ssb_n, r-);%功率谱密度f,Xf=FFT_SHIFT(t,s_ssb);fn,Xfn=FFT_SHIFT(t,s_ssb_n);PSD=(abs(Xf).A2)/T;PSDn=(abs(Xfn).A2)/T;subplot(312);plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD);title( ssb信号功率谱);xlabel(f);hold on;plot(f,PSDn, r);%SSBB

19、调id_ssbt=s_ssb_n.*cos(2*pi*fc*t);17湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告id_ssbt=id_ssbt-mean(id_ssbt);f,SSBf=FFT_SHIFT(t,id_ssbt);t,ids_mt=RECT_LPF(f,SSBf,2*fmax);subplot(313);plot(t,ids_mt);holdon;plot(t,ft/2, r-);xlabel( t);%VS则制vsb=ft.*cos(2*pi*fc*t);BVSB=1.2*fmax;f,vsbf=FFT_SHIFT(t,vsb);t,s_vsb=vsbmd(f,vsbf,0.

20、2*fmax,1.2*fmax,fc);noise=GaussNB(fc,BVSB,N0,t);figure(4)subplot(221)plot(t,s_vsb);title(VSB 信号);xlabel( t);s_vsb_n=s_vsb+noise;subplot(222)plot(t,s_vsb_n, r- );title( 带噪声的 VSB信号);xlabel( t);%功率谱密度f,sf=FFT_SHIFT(t,s_vsb);PSD=(abs(sf).A2)/T;subplot(223);plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD);titl

21、e( VSB信号功率谱);xlabel(f);subplot(224);f,sfn=FFT_SHIFT(t,s_vsb_n);PSDn=(abs(sfn).A2)/T;hold on;plot(f,PSDn, r);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSDn);title(带噪声的功率谱);%VSBB 调vsbd=s_vsb_n.*cos(2*pi*fc*t);vsbd=vsbd-mean(vsbd);湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告f,VSBf=FFT_SHIFT(t,vsbd);t,vsb_t=RECT_LPF(f,VSBf,2*fmax);figure(5)

22、;plot(t,vsb_t);title( VSB 相干解调);hold on;plot(t,-ft/2,r);%FM军调和调制Kf=5;%FM制mti=1/2/pi/fmax*sin(2*pi*fmax*t);%ft 积分函数FMt=A*cos(2*pi*fc+2*pi*Kf*mti);figure(6);subplot(311);plot(t,FMt);hold on;plot(t,ft, r-);xlabel( t );ylabel( FM 信号);subplot(312);f,sf=FFT_SHIFT(t,FMt);plot(f,abs(sf);axis(-25 25 0 3);xla

23、bel(f );ylabel(调频信号幅度谱);%FM军调(鉴频器)N=length(FMt);dFMt=zeros(1,N);for k=1:N-1;dFMt(k)=(dFMt(k+1)-dFMt(k)/dt;endenvlp=A*2*pi*Kf*ft+A*2*pi*fc;subplot(313);plot(t,dFMt);hold on;plot(t,envlp, r-);xlabel( t );ylabel( 调频信号微分后包络);t,st=IFFT_SHIFT(f,Sf)湖北民族学院一信息工程学院-通信原理实验报告df=f(2)-f(1);fmax=(f(end)-f(1)+df);dt=1/fmax;N=length(f);t=0:N-1*dt;Sf=fftshift(Sf);st=fmax*ifft(Sf);st=real(st);t,st=vsbmd(f,sf,B1,B2,fc)df=f(2)-f(1);T=1/df;hf=zeros(1,length(f);bf1=floor(fc-B1)/df):floor(fc+B1)/df);bf2=floor(fc+B1)/df)+1:floor(fc+B2)/df);f1=bf1+floor(length(f)/2);f2=bf2+floor(length(f)/2);stepf=1/leng