DSB调制解调

通信系统课程设计报告 院    （系）：  机械与电子工程 专业年级（班）：    　电信102    学      生：    刘*竹      学      号：    2010012246  指 导 教 师：  秦立峰 迟茜    完 成 时 间：  2013.06.25    通讯原理课程设计 摘 要 本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行DSB调制与相干解调系统仿真。在本次课程设计中先根据DSB调制与解调原理构建调制解调电路，从Simulink工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，之后分别加入高斯白噪声，并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析得出DSB调制解调系统仿真是否成功。 关键词:DSB；相干解调；Simulink 目  录 1 课程设计目的…………………………………………………………5 2 课程设计要求…………………………………………………………5 3 相关知识………………………………………………………………5 4 课程设计分析与仿真…………………………………………………2 5结果分析………………………………………………………………6 7参考文献………………………………………………………………7 1 课程设计目的 通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为必不可少的一部分，电子设计自动化EDA技术已成为电子设计的潮流。随着信息技术的不断发展，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbench、Protel、Systemview、Matlab等。 《通信原理》是电子通信专业的一门极为重要的专业基础课，由于内容抽象，基本概念较多，是一门难度较大的课程，要想学好并非易事。采用Matlab及Simulink作为辅助教学软件，摆脱了繁杂的计算，可以使学生对书本上抽象的原理有进一步的感性认识，加深对基本原理的理解。 2 课程设计要求 DSB调制与解调系统设计 （1）录制一段2s左右的语音信号，并对录制的信号进行8000Hz的采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图； （2）采用正弦信号和自行录制的语音信号（.wav文件）进行DSB调制与解调；信道使用高斯白噪声；画出相应的时域波形和频谱图。 3相关知识 DSB调制原理 在消息信号m(t)上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。DSB调制器模型如图1-1，可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。 图1-1 DSB信号调制器模型 其时域和频域表示式分别如下 (式2-1) (式2-2) 除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB信号的波形和频谱分别如图1-2：  图1-2 DSB信号的波形与频谱 DSB解调原理 因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。但由于DSB信号的包络不再与m(t)成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调。 图1-3 DSB信号相干解调模型 图1-3中SL(t)为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。即频率相同时域分析如下： (式2-3) Sp(t)经过低通滤波器LPF，滤掉高频成份， 为 (式2-4) 频域分析如下： (式2-5) 式中的H(ω)为LPF的系统函数。频域分析的过程如图1-4所示。事实上 本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的，因此，需要讨论 有误差情况下对解调结果的影响。 图1-4 DSB信号相干解调过程示意图 4课程设计分析 录音功能的实现 音频文件的录制和分析处理采用MatLab文本编程实现。首先调用函数wavrecord()进行为时2s、采样率为8000Hz的录音，然后调用wavwrite()函数将音频信号保存为test.wav文件，保存完成后再调用wavread('test.wav')来读取波形，并绘制其时域和频域波形图。编写的脚本文件wav_process.m如下： %--------------------录音并保存-------------------% fs=8000;                    %语音采样频率为8000 fprintf('按任意键开始2秒录音···\n'); pause fprintf('录音中...\n'); wavwrite(wavrecord(2*fs,fs),fs,8,'test.wav');  %以8000的采样频率录音并保存为 test.waw fprintf('录音保存完毕\n'); [y,Fs]=wavread('test.wav'); y=y(:,1); sigLength=length(y); Y = fft(y,sigLength); Pyy = Y.* conj(Y) / sigLength; halflength=floor(sigLength/2); f=Fs*(0:halflength)/sigLength; subplot(222);plot(f,Pyy(1:halflength+1));xlabel('Frequency(Hz)'); %频率图像 t=(0:sigLength-1)/Fs; subplot(221);plot(t,y);xlabel('Time(s)'); %时域图像 %-------------------------------------------------% 调制模块设计 新建一个仿真空白模型，将DSB信号调至所需要的模块拖入空白模型中。图1-5中上面的为正弦基带信号、下面的为正弦载波，均使用离散化的信号。product为乘法器、scope为示波器。连接各模块如下图所示。 图1-5 DSB调制模型 双击模块设置载波信号属性：幅度为1，频率为8000HZ，初相位为0，离散方式，采样间隔为1×10-5s，具体如下图1-6所示： 图1-6 载波信号参数设置 用同样的方式设置基带信号属性，将频率变为500Hz 设置完成点击“运行”按钮，并双击示波器，显示波形 高斯白噪声信道 加性高斯白噪声 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪声与干扰模型。加性噪声是叠加在信号上的一种噪声，通常记为n(t)，而且无论有无信号，噪声n(t)都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。若噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，则称这样的噪声为白噪声。如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称这样的噪声为高斯白噪声。在通信系统中，经常碰到的噪声之一就是白噪声。 在理想信道调制与解调的基础上，在信道中加入高斯白噪声，把Simulink中的AWGN模块加入到模型中。噪声参数设置、模型与如下： 图1-8 高斯噪声参数设置 图1-9 高斯白噪声信道传输模型 解调模块设计 因为DSB信号包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复基带信号，而必须采用相干解调。相干解调也称同步检波，是指用载波乘以一路与载波相干（同频同相）的参考信号，再通过低通滤波器即可输出解调信号。解调模块设计模型如图1-10所示： 图1-10 相干解调模块模型 图中In1为DSB信号输入端，sine wav2e为与载波相干的参考信号，二者相乘后经数字滤波器进行低通滤波，再进行2倍增益后，输出的既是解调波。 这里的数字滤波器用到了Simulink模型库中的FDATool，双击模块可以选择滤波器类型及更改参数。在这里选择了低通Elliptic滤波器，试验发现它具有很好的频响特性。根据系统基带信号频率范围和载波的频率，设置其通带和截止频率如下图1-11所示： 图1-11 低通滤波器设置 为了方便连线和放置模块，在这里将解调模块封装为子系统Coherent Demodulation，并对带有高斯白噪声的DSB信号进行解调，其模型如图1-12所示。 图1-12 解调模块模型 由基带信号、带有噪声的DSB信号和解调信号的波形图可看出，解调波形不太接近基带信号波形，表明解调模块特性不太好，不能够从带有高斯白噪声的DSB信号中解调出需要的原始波形，所以我们需要在解调之前去噪。 在解调模块前增加一个带通滤波器 总体模型 连接各模块并进行仿真调试，不断修改各模块参数使系统能正确稳定地工作。系统总体模型如图1-13所示。 示波器很容易出问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，所以在Scope1之前加上一个转换器件Complex to Real-imag 1-13 系统总体模型图 可以看出，解调后的图像和源图像还是很相似的，就是毛刺有点多，应该是在调制的时候参数还有些误差，但是这已经不妨碍我们看出他们相似了！所以···这个系统还是勉强··过得去的咳。 在matlab中可以打开功率谱分析功能得到以下图像： 图1-14 加入高斯噪声解调后的波形功率谱 6结果分析 DSB信号调制出的总波形中，第一路为基带信号，第二路为调制的DSB波形，第三路为加上高斯白噪声之后的波形，第四路为带通滤波器滤波之后的波形，第五路为解调之后的波形。从图中可以清楚地看出，双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。在调制信号零点前处已调波的相位发生了180°的突变。在调制信号的正半周期内，已调波的高频相位与载波相同，在调制信号的负半周期内，已调波的高频相位与载波相反。并且双边带的带宽为基带信号的两倍。 在加上高斯白噪声之后可以看出波形的失真，失真是随着信噪比SNR的变化而变化的，SNR越小，通过AWGN信道的波形就越接近理想信道波形。 基带信号、带有噪声的DSB信号和解调信号的波形由图可看出，解调波形较接近基带信号波形，表明解调模块特性较好（···），能够从带有高斯白噪声的DSB信号中解调出需要的原始波形。 在应用的时候将下面的载波信号换成所要求的输入信号就可以了。 然而它是有失真的而且还挺明显····他的失真基本上是由于带通滤波器和低通滤波器在参数设置上的缺陷，但是我从20设置到3000能找到的最好效果的就是现在这个了···而且从此项设计中最得益的一点就是···我们终于可以勉强把理论和实践放在一块去思考了，在开始做的时候我都不会去想着DSP的解调应该用非相干解调还是包络解调因为他们对我来说唯一的作用就是答题的时候功率谱密度用哪个公式···而且还学会了（？）设置低通滤波器和带通滤波器，感觉如果这次考试考DSP的调制流程应该不会出问题，答错了我就去剖腹自杀··· 7 参考文献 [1] 樊昌信，曹丽娜. 通信原理. 北京：国防工业出版社，2006 [2] 达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：北京邮电大学出版社，2003 [3] 徐远明.  MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社， 2005 [4] 张化光, 孙秋野. MATLAB/Simulink实用教程. 北京：人民邮电出版社，2009 [5] 姚俊，马松辉.Simulink建模与仿真基础. 北京：西安电子科技大学出版社，2002 [6] 邓华．MATLAB通信仿真及应用实例详解．北京：国防工业出版社，2003