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资源描述
摘要调拨解调在通信系统中的作用至关重要。所谓调制,就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制(也称载波调制)。载波调制就是用调制信号去控制载波的参数的过程。使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号的周期性振荡信号称为载波,它可以是正弦波也可以是非正统小组。载波调制后称为已调信号,它含有调制信号的全部特征。反过来说,解调(也称检波)则是调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。调制的方式有多种,根据调制信号是模拟信号和数字信号,载波是连续还是脉冲序列,相应的调制方式有模拟连续波调制(模拟调制)、数字连续波调制(数字调制)、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等。基带信号对载波的调制是为了实现下列目标:一、由于基带信号包含的较低频率分量的波长较长,致使天线过长而难以实现。所以,无线传输中,信号以电磁波的形式通过天线辐射到空间的。为了获得较高的辐射效率,天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟。二、把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道的利用率。三、扩展信号带宽,提高系统抗干扰、抗衰落能力,还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。因此,调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。SSB调制与解调在实现此些目标上,在某些方面有其特殊的优点,所以,SSB在信号的调制与解调系统中被广泛的应用。下面我们将对SSB调制解调系统进行详细的分析与研究。关键字: 调制、解调、载波、已调信号、正弦波、余弦波、模拟信号、数字信号、基带信号、带宽、利用率、有效性、可靠性、SSB调制 正文一、 设计目的:(1)通过本课程设计的开展,使学生能够掌握通信原理中模拟信号的调制和解调、数字基带信号的传输、数字信号的调制和解调,模拟信号的抽样、量化和编码与信号的最佳接收等原理。(2)已知一已调信号m(t),通过一载波C(t)并通过一低通滤器得到单边带信号Sssb(t),再加入高斯白噪声(可以是大信噪比也可以是小信噪比)经过解调得到解调信号,运用Matlab工具编写代码运行并得到各信号的时域与频域的波形。实现SSB的调制解调系统的设计与仿真。二、 设计要求:(1)要求学生能够熟练地用matlab语言编写基本的通信系统的的应用程序,进行模拟调制系统,数字基带信号的传输系统的建模、设计与仿真。(2)系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道。(3)模拟调制要求用程序画出调制信号,载波,已调信号、解调信号的波形,数字调制要求画出误码率随信噪比的变化曲线。 三、 设计原理:单边带调制信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据方法的不同,产生SSB信号的方法有:滤波和相移法。由于滤波法在技术上比较难实现所以在此我们将用相移法对SSB调制与解调系统进行讨论与设计。相移法和SSB信号的时域表示:SSB信号的频域表示直观、简明,但其时域表示式的推导比较困难,需要借助希尔伯特(Hilbert)变换来表述。为简单起见,我们以单频调制为例,然后推广到一般情况。设单频调制信号为: M(t)=Amcoswmt载波为: C(t)=coswct其双边带信号DSB时域表达式为: SDSB(t)=Amcoswmtcoswct= =1/2Amcos(wc+wm)t+1/2Amcos(wc-wm)t信号通过一单边带低通滤波器:(1) 保留上边带信号:SUSB弹(t) =cos(wc+wm)t=1/2Amcoswmcoswct-1/2Amsinwmsinwct(2) 保留下边带信号:SLSB(t)=cos(wc-wm)t=1/2Amcoswmcoswct+1/2Amsinwmsinwct由希尔伯特变换:Amcoswmt=Amsinwmt故单边带信号的经过希尔伯特变换后得: SSSB(t)=1/2M(t)coswct1/2M(t)sinwct (1)式中:M(t)是M(t)的希尔伯特变换。 若M(w)是M(t)的傅里叶变换,则M(t)的傅里叶变换M(w)I为: M(w)=M(w)-jsgnw 即希尔伯特滤波器的传递函数为: Hh(w)=M(w)/M(w)=-jsgnw希尔伯特滤波器实际上是个宽带相移网络,对M(t)中的任意频率分量均相移/2,即可得到M(t).由(1)式可画出相移法SSB调制器的一般模型,如下图所示:1/2m(t)coswct1/2M(t)coswctSSSB(t)Hh(w)-/21/2m(t)1/2m(t)sinwct 相移法SSB信号调制器相移法是利用相移网络,对载波和调制信号进行适当的相移,以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。相移法不需要滤波器具有陡峭的截止特性,不论载频有多高,均可一次实现SSB调制。四、 调试过程: (1) 利用相移法来调制SSB信号,调制信号如下:Fs=100000;%信号脉冲t=0:1/Fs:0.01;%一个脉冲的时间y=cos(300*2*pi*t);%调制信号yz=sin(300*2*pi*t);%调制信号的希尔伯特变换其时域波形为: 其频域波形为: 载波为: C(t)=coswctFc=30000;%载波脉冲c=cos(Fc*2*pi*t);%载波b=sin(2*pi*Fc.*t);%载波正弦变换lssb=y.*c+yz.*b;%保留下边带信号其时域波形为:(2) 得到SSB信号并在信道中加入高斯白噪声(此时设加入的高斯白噪声为大信噪比),得到加入噪声后的下边带信号:y1=awgn(lssb,30); %调制信号加噪声wsingle=fft(lssb);%其傅里叶变换wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已调信号的频谱frqsingle=0:length(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已调信号频谱的w其时域波形为: 其频域波形为: (3) SSB信号的解调和DSB一样,不能采用简单的包络检波,因为SSB信号也是抑制载波的已调信号,它的包络不能直接反映调制信号的变化,所以,仍需采用相干解调。通过解调器后得到的信号:其时域波形为: 其频域波形为: 五、 设计代码与仿真结果:用matlab语言编写代码,并在matlab工具里运行得到设计与仿真结果:编写代码如下:Fs=100000; %总共的时间t=0:1/Fs:0.01;%一个脉冲的时间y=cos(300*2*pi*t);%调制信号yw=fft(y); %其傅里叶变换yw=abs(yw(1:length(yw)/2+1); %已调信号的频谱frqyw=0:length(yw)-1*Fs/length(yw)/2; %已调信号频谱的wFc=30000; %载波脉冲c=cos(Fc*2*pi*t); %载波b=sin(2*pi*Fc.*t); %载波正弦变换lssb=y.*c+imag(hilbert(y).*b;%在下边带信号利用希尔伯特变换y1=awgn(lssb,30); %调制信号加噪声wsingle=fft(lssb);wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已调信号的频谱frqsingle=0:length(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已调信号频谱的wasingle=ademod(y1,Fc,Fs,amssb); %ssb解调,利用amdmod函数实现低通滤波器的作用aa=fft(asingle); %其傅里叶变换aa=abs(aa(1:length(aa)/2+1);frqaa=0:length(aa)-1*Fs/length(aa)/2; %解调信号频谱figure(1) %表格(1)subplot(1,2,1); %创建子表plot(t,y);grid on; %绘出调制信号时域波形title(调制信号时域波形)subplot(1,2,2); %创建子表plot(frqyw,yw); grid on;%调制信号频谱title(调制信号频谱)%图表标题axis(0 1000 0 max(yw);%表内数值的取值范围figure(2) %表格(2)plot(t,lssb) %创建子表subplot(2,2,1) %创建子表plot(t,lssb);grid on; %绘出下边带信号波形波形title(下边带信号波形) %图表标题subplot(2,2,2); %创建子表plot(frqsingle,wsingle);grid on; %调制后频谱图title(下边带信号频谱) %图表标题subplot(2,2,3); %创建子表plot(t,asingle);grid on;% 解调后信号波形title(解调后信号波形) %图表标题subplot(2,2,4); %创建子表plot(frqaa,aa);grid on;% 解调后信号频谱title(解调后信号频谱) %图表标题axis(0 3000 0 max(aa); %表内数值的取值范围figure(3) %表格(3)subplot(3,1,1); %创建子表plot(t,c);grid on;% 载波信号时域波形title(载波信号时域波形) %图表标题subplot(3,1,2); %创建子表plot(t,b);grid on;% 载波信号时域波形title(载波信号时域波形) %图表标题程序运行后得到表如下:表(1)表(2)表(3)六、 总结:此次课程设计历时两个多星期的时间,综合了这学期对通信系统这本教材的知识,也在图书馆、网上、同学间中找到了许多借鉴的资料,对此次设计有着很重大的作用。同时,在过程中,我也曾经因为实践经验的缺乏失落过,也曾经仿真成功而热情高涨。生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。虽然这只是一次的极简单的课程制作,可是平心而论,也耗费了我们不少的心血。通过这次课程设计,我想说:为完成这次课程设计我确实很辛苦,但苦中仍有乐,当我们仿真实验成功的时候,当我们编写好程序,看到图形出来的时候我们的心中就不免兴奋,不免激动。在此还要感谢老师的严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响七、 参考文献:樊昌信、曹丽娜编著,-6版。-北京:国防工业出版社在图书馆、网上找到的一些参考资料在此就不一一列举了。 目录摘要。
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