DSB系统设计与仿真

1、 本 科 生 毕 业 设 计论文题目：DSB模拟系统的设计与仿真姓名：郭 群学号：1020420120班级：10204201班年级：2010级专业：通信工程学院：信息工程学院指导教师：李里亚 （讲师）完成时间：2014年 6 月12日作 者 声 明本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

2、本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。特此声明。毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期： 年 月 日 本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。 学位论文指导教师签名： 年 月 日DSB模拟系统的设计与仿真郭 群The Design and Simulation of the DSB analog systemGuo qun 2014年6月12日 东华理工大学毕业论文 摘要 I 摘 要模拟通信系统具有直观，容易实现等优点，在早期的通信系统中得到了广

3、泛的应用，例如早期的电话系统就是模拟通信系统。抑制双边带调幅（DSB-SC）作为最经典的模拟通信系统之一，具有调制效率高,抗噪性能好等优点，得到了广泛的研究与应用。MATLAB仿真软件具有编程效率高，使用方便等优点广泛应用与电子通信，航空航天等科学领域，而SIMUINK作为一种可视化的仿真工具直观以及便捷等优点。本次仿真就是基于这两种仿真平台对DSB通信系统进行仿真建模，在对一个系统进行仿真建模时需要我们对原理部分熟练掌握，在建模过程中达到学以致用的目的，因此仿真建模对于教学研究具有积极作用。本次设计首先在简要概述DSB通信系统原理的基础上，建立了基于MATLAB与SIMULINK的仿真建模，

4、其中主要包括调制部分，信道与解调部分的仿真建模。整个通信系统中以正弦信号为基带信号，经过加性高斯白噪声信道后通过巴特沃斯低通滤波器以及相干解调方式解调得到解调信号；在SIMULINK对整个DSB系统进行建模的基础上再对该系统的各个部分进行了MATLAB仿真建模。在仿真后的数据分析中得到了与理论分析一致的结果，从而也验证了此次仿真建模的成功。关键词：模拟通信系统； 仿真建模； DSB； MATLAB； SIMULINK 东华理工大学毕业论文 ABSTRCT ABSTRACT The analog communication system has lots of advantages such a

5、s intuitive, easy to realize and it has been widely used in the communication system in the early, for instance the telephone system early is an complete analog communication system. The double sideband suppressed carrier amplitude modulation (DSB-SC) is one of the most classic analog communication

6、system.It has the advantages of high modulation efficiency, good anti-noise performance, and has been get the extensive research and application. MATLAB simulation software has high programming efficiency, convenient and widely used in electronic communications, aerospace and other fields of science

7、, and SIMUINK as the simulation tool, has the characteristics of visual intuition and convenience. This simulation is based on this two kinds of simulation platform for DSB communication system .In this simulation modeling of a system we need to master the principle part, the objective to learn in o

8、rder to practice in the modeling process, so the simulation modeling act as a positive role in teaching and research. This design based on the principle of a brief overview of the DSB communication system, establishes the simulation modeling based on MATLAB and SIMULINK, including modulation, and de

9、modulation of the simulation modeling channel. Make the sine wave signals as the baseband signals in this communication system, the additive Gauss white noise channel by hamming low pass filter and coherent demodulation method be demodulated signal.Fist of all we make the entirety simulation based o

10、n SIMULINK,and then design each part based on MATLAB. In the analysis of simulation data we can obtained the results consistent with the theoretical analysis, which also verified the simulation modeling success.Key words: analog communication system; simulation and modeling; DSB; MATLAB; SIMULINK; 东

11、华理工大学毕业论文 目录 目 录 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc117 IABSTRACT PAGEREF _Toc23943 II绪 论 PAGEREF _Toc16385 1I. 课题研究的意义 PAGEREF _Toc15532 1II. 主要研究目的和内容 PAGEREF _Toc26324 1III. 研究方法以及研究手段 PAGEREF _Toc8854 21. DSB通信系统概述 PAGEREF _Toc12431 31.1 通信系统的基本概念 PAGEREF _Toc13081 31.1.1 通信系统的基本分类 PAGEREF _Toc5515 31.

12、1.2 调制方式 PAGEREF _Toc8626 51.1.3 解调方式 PAGEREF _Toc19892 61.1.4 通信系统的基本性能指标 PAGEREF _Toc22396 81.2 DSB通信系统 PAGEREF _Toc21291 81.2.1 DSB通信系统的产生 PAGEREF _Toc3515 81.2.2 DSB信号的频域分析 PAGEREF _Toc11045 91.2.3 DSB信号的功率 PAGEREF _Toc10698 101.2.4 DSB信号的解调 PAGEREF _Toc11938 101.3 DSB信号的抗噪声性能分析 PAGEREF _Toc1982

13、5 112. DSB通信系统的MATLAB仿真 PAGEREF _Toc6637 122.1 本文在MATLAB中用到的重要函数介绍 PAGEREF _Toc26349 122.2 基于SIMULINK的DSB系统仿真 PAGEREF _Toc8452 132.3 基于MATLAB的DSB信号各部分仿真建模 PAGEREF _Toc9773 142.3.1 DSB信号的调制仿真 PAGEREF _Toc30808 142.3.2 高斯白噪声信道部分 PAGEREF _Toc10518 162.3.3 低通滤波器的设计 PAGEREF _Toc31883 182.3.4 DSB解调系统的仿真 P

14、AGEREF _Toc32463 193.DSB系统频谱分析建模 PAGEREF _Toc14608 234. 数据分析 PAGEREF _Toc25173 26结 论 PAGEREF _Toc19676 28致 谢 PAGEREF _Toc20215 29参考文献 PAGEREF _Toc25990 30 东华理工大学毕业论文 绪论 绪 论 I. 课题研究的意义 在通信技术中DSB系统是模拟通信系统中最有代表性的通信系统，我们通过研究DSB系统能够从中得出一般的规律，从而指导人们去研究和开发其它的通信系统。 MATLAB软件是一种高效的并且容易掌握的仿真软件，通过这个软件的仿真我们可以加深对

15、DSB通信系统的理解。 在常规双边带通信系统中为了简化系统，减少成本加入了载波，但是因为载波分量不携带任何有关信源的信息，信息完全由边带传送，因此载波分量耗费了相当多的功率，从而导致系统的利用率很低，以及资源的浪费。为了解决这个问题人们开发出了DSB通信系统，它的特点是已调信号中不含载波分量，利用率为100%。本课题在简单分析DSB原理的基础上，以抑制载波双边带为例，分析了基于MATLAB平台的DSB系统仿真方案。 我们知道DSB通信系统是一个很简单的系统，所涉及到的技术层面的东西并不复杂，因此为了能够更加了解这个系统我们可以对它进行仿真，课本上的原理是认识部分，仿真部分是对所学知识的实践。M

16、ATLAB仿真就是一款很好的实践性工具,可以说MATLAB在教学过程中是对所学内容的运用，达到学以致用目的。 II. 主要研究目的和内容 本次设计在简要概述DSB系统原理的基础上，首先对系统整体作SIMULINK仿真建模，再使用MATLAB对系统各部分进行仿真。 本次设计主要内容分四大部分。第一部分阐述DSB通信系统的原理，在引出DSB系统之前简要介绍了通信系统的基本概念包括通信系统的基本分类，然后对模拟以及数字通信系统的介绍分析，提出了分析通信系统的性能指标以及分析方法。在此基础上提出了DSB调制解调系统，着重阐述了DSB通信系统的原理，信源信号的产生，调制技术，频谱分析，信道中的高斯白噪声

17、干扰，以及系统的解调。最后重点分析了DSB通信系统的性能。第二部分是本课题的重点，利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对DSB通信系统进行仿真研究，首先在SIMULINK平台中对DSB系统进行整体仿真，对该系统有个整体了解后，在对DSB通信系统中的个部分研究，即对系统各部分分别进行仿真即信源的产生，调制过程的仿真，信道中高斯白噪声的产生，滤波器的设计，以及最后的解调仿真。第三部分对该系统进行了频域分析，从频域方面了解，调制，解调的本质。第四部分是数据分析部分，数据分析部分是定量的对所研究课题的分析，能够产生更为直观更有说服力的证据，也是分析所研究课题优缺点的有效方法。本文的数据分析主要是

18、分析DSB通信系统的有效性与可靠性即抗噪声性能以及调制带宽。 III. 研究方法以及研究手段随着计算机技术的发展，系统仿真技术在电子工程领域的应用正在发生着无法替代的作用。数学仿真软件MATLAB的出现标志着仿真技术在通信领域的应用中达到了一个新的水平。MATLAB是由美国的Math Works公司推出的一种科学计算和工程仿真软件，将高性能的科学计算，结果可视化和编程集中在一个易于操作的环境中。目前，在世界范围内被科研工作者，工程技术人员和院校师生广泛应用，已经成为国际控制世界公认的标准计算机软件。本次课题研究仿真就是利用MATLAB实现对DSB通信系统的仿真研究，在仿真中我们要对DSB系统的

19、信噪比以及传送功率等参数进行比较，得出DSB系统的性能，同时通过波形仿真观察DSB通信系统的波形以及它的频谱。 东华理工大学毕业论文 DSB通信系统概述 1. DSB通信系统概述 1.1 通信系统的基本概念通信，顾名思义，就是沟通消息。实现通信的系称为通信系统，它将信息从发信者通过信道传送到收信者。通信系统的基本结构可以简单地表示为三个单元：发送器，信道与接收器，如图1.1所示。 图1-1 通信系统的基本框图发信者发出所要传输的信息，它是信息的源头，也称为信源，接收者是信息传送的终点，也称为信宿，即信息的“归宿”。它们位于通信系统的两端，有时也称为终端。信道是介于发信者与收信者之间的某种能够传

20、递信息的物理媒质。信源给出的信息通常无法直接通过信道，因而发送方需要借助一种称为发送器的装置（或称为发送设备）来把信息送入信道。相应地，接收方必须采用接收器（或称为接受设备）从信道中提取信息。 1.1.1 通信系统的基本分类通信系统按信道中传输的信号类型分为模拟通信系统和数字通信系统。信道中传输的基带信号为模拟信号时,这种系统称为HYPERLINK /view/1947166.htm模拟通信系统;传输的基带信号为数字信号的通信系统称为HYPERLINK /view/1947163.htm数字通信系统。这里重点介绍一下模拟与数字通信系统。首先介绍两个重要概念数字信源和模拟信源。数字信源：消息只有

21、有限中取值。如：从键盘中输入的信息。模拟信源：信息有无限多中取值的连续量。如：从话筒中输入的语音源。 模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿及噪声源组成。如图1-2所示。 图1-2 模拟通信系统结构从图中可以看出模拟通信系统的结构比较简单，其核心是调制与解调单元，在发送端，消息信号发送前可以进行一些简单的处理，主要是幅度调整与低通滤波。模拟通信的优点是直观且容易实现，但保密性差，抗干扰能力弱。由于模拟通信在信道传输的信号频谱比较窄，因此可通过多路复用使信道的利用率提高。数字通信系统是指在信道上把数字信号从信源传送到信宿的一种通信方式。它与模拟通信系统相比，其优点为：抗干扰能力强，没

22、有噪声积累；可以进行远距离传输并能保证质量等但是为了取得这些优点数字通信系统付出的是比模拟通信系统复杂得多得系统结构，如图1-3所示为一个数字通信系统结构。 图1-3 数字通信系统结构上图所展现得是一个较为完善的现代数字通信系统的结构和它的各种功能单元。一个具体的数字通信系统不一定包含该结构的所有单元。图中虚线框的灰色（阴影）单元是可以选择的，但是实线框的白色（无阴影）单元基本上是所有系统都必需的。图中的上半部分为发送端，下半部分为接收端，中间是信道。容易看出，收发两端的结构基本对称，相应的单元彼此互逆。 1.1.2 调制方式传统上，将基带信号变换成为适当的频带信号的过程称为调制。调制通常使借

23、助与正弦载波来完成，所形成的频带信号的形式为 （1-1）其中，是幅度部分，是相位部分，是载波频率。依据基带信号对应于于的不同，调制分为不同的制式，不同的调制制式形成的传输信号具有不同的带宽与抗噪声性能。由信号与系统的知识可知调制是通过调节频带信号的幅度，以及相位把基带信号的频谱搬移到载波频率上去，而载波频率的选取要适合当前的信道要求，如图1-4与图1-5所示为基带信号与调制后的频带信号的频谱图。 图1-4 基带信号的频谱图 图1-5 频带信号的频谱图 这里要指出几个基本概念调制信号，载波和已调信号。调制信号：指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的也可以是数字的。载波：未受调制的

24、周期性振荡信号称为载波它可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。已调信号：载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。 由式（1-1）可知如果要使频带信号随着调制信号（信源）的变化而产生变化的频带信号的话可以使以及随着调制信号的变化而变化，由此可以将调制分为幅度调制和角度调制，其中角度调制又根据调制信号与相位与频率的关系分为相位调制与频率调制。 幅度调制调制信号的幅度部分随着调制信号的变化而变化即消息内含于已调信号的幅值中。例如，调幅（AM,DSB,SSB以及VSB），脉冲幅度调制(PAM)，幅移键控调制（ASK）等。 频率调制调制信号的频率部分即部分随着调制信号的变化而变化

25、即消息信号与已调信号的频率部分成正比，使信息内含于频率中。例如，调频（FM），脉冲频率调制（PFM），频移键控（FSK）等。 相位调制调制信号的相位部分随着信号的变化而变化即消息信号与已调信号的相位部分成正比，使信息内含与相位中。例如，调相（PM），脉冲位置调制（PPM），相移键控（PSK）等 1.1.3 解调方式解调是调制的逆过程，接收端的解调单元从收到的频带信号中还原出基带信号的消息信号，解调过程中要尽量抑制信道引入的噪声与畸变。1.幅度解调解调根据其工作方式可以分为相干解调（同步解调）和非相干解调（包络检波法）。它们的去别是是否需要引入本地载波，相干解调需要引入与载波同频同相的本地载波而

26、非相干解调则不需要。非相干解调中调制信号只要经过包络检波器就能得到解调后的基带信号。包络检波器常用的晶体二极管电路图如图1-6所示 图 1-6 包络检波电路图 其产生的包络包络检波波形如图1-7所示 图 1-7 包络检波波形相干解调比非相干解调复杂得多，首先它要先产生一个与本地载波同频同相得本地载波实现频谱的下搬移，再通过一个低通滤波器之后才能得到基带信号。其系统框图如图1-8所示。 图 1-8 相干解调系统框图其中是输入信号，是本地载波在后面的分析中可以得到本地载波必须与载波同频同相，频谱下搬移信号经过低通滤波器滤除高频分量后得到解调后的信号。角度解调 角度解调同样有非相干解调和相干解调两种

27、方式。 非相干解调的原理是使用鉴频器将频率变化转换成电压变化，鉴频器有很多种类，而最常见的使用最广泛的是振幅鉴频器。振幅鉴频器的原理是将变化的频率转换成幅度变化，再使用包络检波方式实现解调。 相干解调方式只适用于窄带调角信号中，由于窄带调角信号可分解成同相分量与正交分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调，如下图所示 图1-9 窄带调频信号的相干解调 1.1.4 通信系统的基本性能指标 通信的根本任务是传送消息，因此，传送消息的有效性和可靠性是通信系统的基本性能指标。有效性指在给定的时间内能传输的信息内容的多少。可靠性指接收到的信息的准确程度。这两个性能指标既相互矛盾又相互联系，

28、并可以相互转换。这两个性能指标在数字通信系统和模拟通信系统中的衡量方法是不同的。数字通信系统的有效性通常用它提供的传输速率（单位为bps）来衡量。一定速率的数字消息信号采用不同的传输方式时，所需要的信道带宽是不同的。因此，当信道带宽一定时，通信系统能提供的速率越高，则有效性越好。所以，在讨论系统的有效性是也应该将信道上的资源带宽考虑进去，于是有效性还可以进一步用频带利用率在衡量。频带利用率的物理意义是平均每赫兹所能提供的传输速率，单位为bps/Hz。其公式为=传输速率/占用频带宽度。数字通信系统的可靠性用平均比特差错概率来衡量，即误比特率（BER），其物理意义是传输中的错误比特数目占总比特数目

29、的比率，即 BER=错误比特数目/传输的总比特数目显然，BER越低，通信系统的可靠性越好。模拟通信系统的有效性是用传输带宽来衡量的，同样的模拟消息信号采用不同的传输方式所需要的信道带宽是不同的，因此，传输同样带宽的消息信号所占用的信道带宽越少，则通信系统的有效性越高。模拟通信系统的可靠性用接收端输出信号的性噪比（SNR）来衡量，SNR是信号与噪声功率的比值即SNR=信号功率/噪声功率，它反映了消息经传输后的“保真”程度。 1.2 DSB通信系统 1.2.1 DSB通信系统的产生 从式（1-1）可知最简单的幅度调制应该就是使随着基带信号的变化而变化的幅度调制，这就是一致双边带调幅，其表达式为：

30、（1-2） DSB信号的波形如下图所示 图1-10 DSB信号的波形图 经分析可知DSB信号由于没有纯载波分量所以其调制效率为100%远远比传统调幅方式(AM信号）高。从其表达式可以简单的得到DSB系统的调制方式，其模型如下图所示： 1-11 DSB信号的调制 1.2.2 DSB信号的频域分析 由式（1-2）经过傅里叶变换可以很容易得到其频域表达式 （1-3）其基带信号以及频带信号频谱图如下图所示： 图1-12 DSB信号的基带以及频带信号频谱图图中的上半部分是基带信号，易知带宽为其最高频率即Hz，下半部分是频带信号的频谱图，从图中可以看出DSB频带信号的频谱图就是其基带信号的频谱图搬移到载波

31、频率处即基带信号的调制也就是频谱搬移的过程，亦可知其带宽是基带信号带宽的2倍即基带信号的带宽是B则频带信号的带宽 （1-4） 1.2.3 DSB信号的功率 由信号与系统的知识可知信号的功率为 （1-5）这里引入归一化功率令R=1，求得DSB信号的功率其中第二项为0，于是 （1-6） 1.2.4 DSB信号的解调 由DSB信号表达式（1-2）以及其波形图（1-10）可知其包络已经不再与基带信号波形一致因此只有使用相干解调方式，其解调模型如下图所示：LPF 图1-13 DSB信号的相干解调模型上图中的乘法器与低通滤波器级联构成相干解调器。其中是接收信号的本地载波。经过低通滤波器（LPF）后滤去了高

32、频分量后得到输出信号 如果本地载波做的好于载波完全同频同相即以及都为零则输出端可以得到无损的调制信号。 1.3 DSB信号的抗噪声性能分析 在1.1节中已经介绍过模拟通信系统的性能指标有两个即可靠性和有效性。其中有效性用传输带宽来衡量，可靠性用性噪比来衡量。在分析DSB信号的频谱图时得出了频带信号的带宽是基带信号的两倍即=2B，B是基带信号的带宽。性噪比分析： 输入信噪比定义 =解调器输入有用信号平均功率/解调器输入噪声平均功率 输出信噪比定义 =解调器输出有用信号功率/解调器输出信号品均功率解调增益定义 根据分析得DSB系统的性能参数分别为 （1-6） （1-7） （1-8） 东华理工大学毕

33、业论文 DSB通信系统的MATLAB仿真 2. DSB通信系统的MATLAB仿真 MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件它具有数值分析，矩阵运算，数字信号处理，仿真建模，系统控制和优化等功能，被誉为“巨人肩膀上的工具”，它将高性能的科学计算，结果可视化和编程集中在一个易于操作的环境中。目前，在世界范围内被科研工作者，工程技术人员和院校师生广泛应用，已经成为国际控制世界公认的标准计算机软件。而SIMULINK是MATLAB中的一种可视化仿真软件，在SIMULINK中，仿真模型表现为若干个仿真模块的集合以及这些模块之间的连接关系，这就使得仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷。

34、 2.1 本文在MATLAB中用到的重要函数介绍 MATLAB中的函数设计是为了实现特定的功能，这种函数有系统自带的也可以自己根据需要创建自定义函数。本文主要用到的是系统自带函数，首先简单介绍下本次仿真用到的一些重点函数及其用法。（1）FFT函数：该函数实现对函数的快速傅里叶变换求得函数的频域表达式，其定义如下： Y=fft(X) Y=fft(X,n) Y=fft(X,dim) Y=fft(X,n,dim)（2）fftshift函数：该函数是移动零频点到频谱中间，重新排列fft的输出结果，即如果期望绘制的幅频图的频率范围为0fs，则无需运行fftshift变换，如果期望绘制的幅频图的频率范围为

35、-fs/2fs/2，则需要运行fftshift变换。使用方法，该函数一般是在使用fft函数之后在用fftshift函数对fft的结果运算，其语法为： Y=fftshift(X) Y=fftshift(X,dim)（3）subplot函数：subplot是将多个图画到一个平面上的函数。使用方法为subplot(m,n,p)，m表示是图排成m行，n表示图排成n列，也就是整个figure中有n个图是排成一行的，一共m行，如果m=2就是表示2行图。p表示图所在的位置，p=1表示从左到右从上到下的第一个位置。（4）Plot函数：2维画图函数，使用方法： plot(X,Y) plot(X,Y,linspa

36、ce) plot(X1,Y1,.,Xn,Yn) （5）title：对当前图形添加标题，使用方法为 title(str) title(str,Name,Value) 2.2 基于SIMULINK的DSB系统仿真 DSB通信系统包括调制，信道，解调三大部分，调制部分使基带信号变换成频带信号时域中表现为基带信号乘以载波如图1-11所示；在实际应用中信道部分或多或少都会混入噪声，因此本次仿真使用的是具有加性高斯白噪声的信道；解调部分则是使用相干解调的方法实现频谱下搬移，其系统仿真图如下所示 图 2-1 DSB系统的SIMULINK仿真上图完整地仿真出了整个DSB通信系统中的调制，信道以及解调部分，其仿

37、真结果为 图 2-2 DSB系统SIMULINK仿真结果图中第一条波形为频率为1.5kHz的基带信号的波形，第二条为调制到频率为10kHz的载波后的已调信号波形，第三条为信道中的波形，第四条为解调后的波形，比较基带信号与解调后的信号波形可以看见虽然不是完全一致但是解调信号看以看作是稍有失真的基带信号，因此本次仿真是成功的。 2.3 基于MATLAB的DSB信号各部分仿真建模 2.3.1 DSB信号的调制仿真 由DSB信号的表达（1-2），以及图1-11 DSB系统的调制系统图，可知DSB系统的调制过程在时域中表现为用基带信号乘以载波，在频域中表现为频谱上搬移的过程，其MATLAB仿真代码以及波

38、形为：%调制信号fs=100000; %设置采样点fm=1000; %设置基带信号频率dt=1/fs; %采样频率t=0:dt:0.01; %时间设置mt=cos(2*pi*fm*t); %基带信号subplot(3,1,1);plot(t,mt);grid on;title(调制信号mt=cos(pi*t)的波形);%载波信号fc=10000; %载波频率Ct=cos(2*pi*fc*t); %载波信号subplot(3,1,2);plot(t,Ct);axis(0 0.01 -1 1);title(载波信号波形);%DSB调制部分DSB=mt.*Ct; %已调信号subplot(3,1,3

39、);plot(t,DSB,b);grid on;axis(0 0.01 -1 1);title(已调信号波形);运行结果如下图2-3 DSB系统调制仿真波形图 图中的基带信号时频率比较低的正弦波，而载波是高频正弦信号，调制后的信号如前面所述是基带信号乘以载波信号从结果图中可以看出其频率域载波相近而包络与基带信号相近，可见调制确实是基带信号的频谱上搬移过程。 2.3.2 高斯白噪声信道部分 在频带传输中噪声部分是无法避免的，因此一个完整的DSB仿真系统必定包含一个噪声信道，最常见最简单的噪声就是加性高斯白噪声，本次仿真中的信道就是建立加加性高斯白噪声的信道。加性高斯白噪声的产生代码以及加入噪声后

40、的已调信号波形如下：%调制信号fs=100000;fm=1000;dt=1/fs;t=0:dt:0.01;mt=cos(2*pi*fm*t);%载波信号fc=10000;Ct=cos(2*pi*fc*t);%DSB调制部分DSB=mt.*Ct;subplot(2,1,1);plot(t,DSB,b);grid on;axis(0 0.01 -1 1);title(已调信号波形);%添加噪声部分h,l=size(mt);b=0.25;noise=b.*randn(h,l); %产生均值为0方差（功率）为b 的噪声 %混入噪声后的信号rt=DSB+noise;subplot(2,1,2);plot

41、(t,rt,r);grid on;axis(0 0.01 -1.5 1.5);title(信道中波形);运行结果如下 图 2-5 DSB系统信道波形图 图中蓝色波形是噪声波形，红色波形是混入了噪声后的频带信号波形，对比图2-3中的已调信号波形可以看到此处信道中的频带信号经过噪声影响产生了失真现象。 2.3.3 低通滤波器的设计 在解调系统中可知需要一个低通滤波器来滤除高频信号部分，而为了不损伤信号而又能够最大限度的滤除噪声低通滤波器的带宽设置为与基带信号的带宽一致。 本次设计所采用的低通滤波器的设计方法基于汉明窗的FIR低通滤波器，FIR滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是HYPERLINK

42、/view/162096.htm数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。 本次设计中取滤波器阶数为30。 其产生代码及其图形如下fm=1000;fs=100000;wc=1.5*2*pi*fm/fs; %设计滤波器的截止频率N=1000;B=fir1(30,wc/pi); %设计默认为汉明窗的低通滤波器h,w=freqz(B, 1, N); x=w*fs/(2*pi)/1000; %频率变换y=20*log10(abs(h); %将幅值转换为dBplot(x,y);grid on;axis(0

43、40 -100 0);xlabel(k/hz);title(低通滤波器的频率相应);运行结果如下 图2-6 低通滤波器频域以及时域图形 该图中的纵坐标是以dB为单位，图中波形的幅度是0dB说明滤波器的增益是1，频率从5000Hz开始急剧衰减，而在这之间保持了良好的性能，本次仿真中的基带信号频率为1500Hz,在该滤波器的通带内因此可以滤出基带信号波形。 2.3.4 DSB解调系统的仿真 DSB由于其包络不再是基带信号的形状，不能使用包络检波方式而只能使用相干解调方式。所谓相干解调就是将混入噪声后的频带分量乘以与载波同频同相的本地载波，使频谱下搬移，然后通过低通滤波器滤除高频分量就得到了基带信号

44、。 由DSB的解调系模型图1-13可知解调过程有两个重点部分一个是使信道中的信号乘以与载波同频同相的本地载波，一个就是低通滤波器部分。 经过低通滤波器（LPF）后滤去了高频分量得到由上式可知，本次设计采用的本地载波的幅值是1，因此解调后的信号幅度相应的是原来基带信号的1/2。DSB信号的相干解调仿真代码及其波形如下%调制信号fs=100000;fm=1000;dt=1/fs;t=0:dt:0.01;mt=cos(2*pi*fm*t);subplot(2,1,1);plot(t,mt,b);grid on;title(调制信号mt=cos(pi*t)的波形);%载波信号fc=10000;Ct=c

45、os(2*pi*fc*t);%DSB调制部分DSB=mt.*Ct;%添加噪声部分h,l=size(mt);b=0.25;noise=b.*randn(h,l); %产生均值为0方差（功率）为b 的噪声 %混入噪声后的信号rt=DSB+noise;%绘制低通滤波器频率响应wc=1.5*2*pi*fm/fs;N=1000;B=fir1(30,wc/pi);h,w=freqz(B, 1, N); x=w*fs/(2*pi)/1000;y=20*log10(abs(h);zt=rt.*Ct;fs=100000;dt=1/fs;t=0:dt:0.01;mto=filter(B,1,zt);subplot

46、(212);plot(t,mto,r);axis(0 0.01 -1 1);grid on;title(DSB解调信号);运行结果如下 图2-7 DSB系统解调图形 图中蓝色波形为基带信号，红色波形为解调后的信号，对比两个波形可见其波形基本一致稍有失真但是这点失真在通信系统的忍受范围内，因此经过解调后得到了基带信号，可见本次仿真是成功的。 东华理工大学毕业设计 DSB系统频谱分析 3.DSB系统频谱分析 前面章节的分析都是基于时域的，下面分析在频域中的变化，假设调制信号则经过傅里叶变换后变成 （3-1）调制后得到经过傅里叶变换后变成 （3-2）可见调制过程是一个频谱上搬移部分。与此相反的解调部

47、分是一个频谱下搬移的过程。其代码以及波形如下N=2048; %采样频率和数据点数n=0:N-1; t=n/fs; %时间序列y=fft(mt,N); %对信号进行快速Fourier变换mag=abs(y); y1=fft(Ct,N);mag1=(abs(y1); y2=fft(DSB,N);mag2=(abs(y2);f=n*fs/(1000*N); %频率序列subplot(221);plot(f,mag,b); %绘出随频率变化的振幅axis(0 20 0 400);title(调制信号频谱);xlabel(频率/kHz);ylabel(振幅);grid on;subplot(222);p

48、lot(f,mag1,g);axis(0 20 0 400);title(载波信号频谱);xlabel(频率/kHz);ylabel(振幅);grid on;subplot(223);plot(f,mag2,b);axis(0 20 0 400);title(DSB已调信号频谱);xlabel(频率/kHz);ylabel(振幅);grid on;%对解调器输出做fft变换N=2048; %采样频率和数据点数n=0:N-1;t=n/fs; %时间序列y=fft(mto,N); %对信号进行快速Fourier变换mag4=abs(y); %求得Fourier变换后的振f2=n*fs/(1000*

49、N); %频率序列subplot(224);plot(f2,mag4,r); %绘出随频率变化的振幅axis(0 22 0 400);title(解调器输出信号频谱);xlabel(频率/kHz);ylabel(振幅);grid on;运行结果如下 图 3-1 DSB系统的频谱分析图图中第一个波形为基带信号的频谱图，第二个波形为载波信号波形，第三个为已调信号波形，可见频谱是由基带信号搬移得到的因为式（3-2）中有加和减两部分因此得到第三个频谱，第四个为解调后的频谱对比第一个频谱图幅度上有一半的衰减，这是由于频谱下搬移时使用的本地载波幅度是1。 东华理工大学毕业设计 数据分析 4.数据分析 在第

50、2章中已经介绍了判断一个通信系统的性能有两个指标可靠性与有效性。在模拟通信系统中这两个性能指标由性噪比和传输带宽来衡量，现在我们来分析下这两个指标。 传输带宽： 由DSB系统的表达式以及频谱分析图可以看到频带信号的带宽是基带信号带宽的两倍即式（1-4）。 本次仿真中的基带信号的带宽是单频信号，所以其带宽是其频率=1.5kHz。频带信号带宽=3kHz。 性噪比分析：频带系统传输系统如下图 图 4-1 频带传输系统图其中解调器的输入信号为，噪声为功率谱密度为的带通白噪声，解调器暑促信号为，噪声为功率谱密度为的低通白噪声，因此。 系统解调输入信噪比 系统解调输出信噪比 解调增益为 为了比较不同解调系

51、统的性能我们在基带传输系统的基础上定义系统增益 （4-1）其中是基带传输系统的输出性噪比其公式为 （4-2）注意到可得 （4-3）进而得到系统增益的公式 （4-4） 在本次仿真中 东华理工大学毕业设计 结论 结 论 DSB通信系统是最经典的幅度调制技术，它在已调信号中没有引入纯载波分量这使得它的调制效率为100%，这是此系统最大的优点，此外，DSB信号的调制比较简单只需要一个乘法器就可以完成。但是由此带来的问题是，必须采用更为复杂的相干解调方式，相干解调由两个重点问题一是本地载波必须与载波信号同频同相，二是低通滤波器的设计必须能够无损地通过有用信号而又能够最大限度地滤除噪声。 MATLAB软件

52、是一款非常优秀的系统仿真软件，在仿真过程中除了能够使我们熟练掌握原理外，还能使我们注意到整个系统中的每一个细节，例如本次仿真我们必须注意整个系统中每个部分的细节，这个事我们在课本上很容易忽略的。 MATLAB 软件在教学上有很重要的意义，其实现系统仿真功能，能够在掌握基础原理后，对其进一步深入研究，可以说MATLAB建模仿真是对原理部分的实践，使我们能够学以致用，理论与实践相统一。 东华理工大学毕业设计 致谢 致 谢 我在这里要向在设计中对我给予巨大帮助的李里亚老师表示衷心的感谢。李老师作为我的指导老师，在我论文遇到困难的时候不厌其烦的为我一一解答，特别是在仿真代码设计滤波器部分由于我数字信号

53、处理知识掌握得不够好，因此她为我解答了好多迷惑，为我的代码编写提供了巨大的帮助。李老师学识渊博，诲人不倦，工作态度严谨，高效有成的教学方法以及在生活中对学生们无微不至的关怀令我感恩铭记。此外在大学四年中我也要感谢，那些默默奉献的老师们，你们是人类的灵魂导师，你们甘愿在祖国下一代身上奉献自己的青春。当然也要感谢我的同学们，我们在一起学习生活了四年，结下了深厚的友谊，在快乐时我们一起分享，有困难时我们一起面对，我们一起学习一起生活。 我相信在大学四年的生活必将成为我们生活中永远的一抹彩虹。 东华理工大学毕业设计 参考文献 参考文献1 HYPERLINK /kns/popup/knetsearchN

54、ew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=%D7%F7%D5%DF&skey=%C1%F5%E6%C3%E6%C3&scode=刘婷婷;HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=%D7%F7%D5%DF&skey=%D1%EE%D4%C6&scode=杨云. HYPERLINK /kns/detail/detail.aspx?QueryID=0&CurRec=1&recid=&FileName=BGDH201310014&DbName=CJFDLAST2013&DbCode=CJFQ&pr= DSB通信系统的Simul

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57、CMFD&sfield=%D7%F7%D5%DF&skey=%D0%A4%E9%AA&scode=肖楠. HYPERLINK /kns/detail/detail.aspx?QueryID=0&CurRec=35&recid=&FileName=1013334522.nh&DbName=CMFDLAST2014&DbCode=CMFD&pr= 基于通信系统载波同步的最佳干扰研究. HYPERLINK /kns/Navi/ScdbBridge.aspx?DBCode=CMFD&BaseID=IIIM&UnitCode=GDZKU&NaviLink=%B5%E7%D7%D3%BF%C6%BC%BC

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