基于MATLAB的AM調(diào)制解調(diào)及抗噪性分析

1、課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 通信綜合課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ：。 學(xué) 號(hào) ： 20074300201 指 導(dǎo) 教 師 ： 朱春華 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2010.12.27-2011.1.8 電子信息工程 專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 電信2班學(xué)號(hào)題 目am信號(hào)的調(diào)制解調(diào)及抗噪性分析課題性質(zhì)工程技術(shù)研究課題來(lái)源自擬課題指導(dǎo)教師朱春華同組姓名無(wú)主要內(nèi)容利用matlab編程進(jìn)行am調(diào)制解調(diào)及抗噪聲性能的分析任務(wù)要求1理解am信號(hào)的調(diào)制解調(diào)的基本過(guò)程的相關(guān)知識(shí)2用matlab對(duì)單音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的模擬 3加入噪聲并對(duì)不同過(guò)程信號(hào)的功率進(jìn)行分析，求出輸入輸出信噪比及調(diào)制增益

2、。參考文獻(xiàn)1郭文彬，桑林編著，通信原理-基于matlab的計(jì)算機(jī)仿真，北京郵電大學(xué)出版社，2006年2曹志剛，錢亞生，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社，2002年3郭仕劍等，matlab 7.x數(shù)字信號(hào)處理，人民郵電出版社，2006年4張輝，曹麗娜編著，通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)，西安電子科技大學(xué)，2003年5鐘麟，王峰編著matlab仿真技術(shù)與應(yīng)用教程，國(guó)防工業(yè)出版社，2004年審查意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字：朱春華教研室主任簽字： 2010年 12月 27日 1 需求分析幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖2.1所示。圖2.1 幅度調(diào)制模型在圖2-

3、1中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（1），調(diào)制信號(hào)疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信號(hào)就是常規(guī)雙邊帶（am）調(diào)幅 .am調(diào)制器模型如圖2-2所示圖2.2 am調(diào)制模型am信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。 但為了保證包絡(luò)檢波時(shí)不發(fā)生失真，必須滿足，否則將出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅現(xiàn)象而帶來(lái)失真。am信號(hào)的頻譜是由載頻分量和上、下兩個(gè)邊帶組成（通常稱頻譜中畫(huà)斜線的部分為上邊帶，不畫(huà)斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無(wú)論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息。故am信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬信號(hào)帶寬的兩

4、倍。相干解調(diào)由am信號(hào)的頻譜可知，如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號(hào)頻譜，從而恢復(fù)出原始信號(hào)。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的關(guān)鍵是是必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。2 概要設(shè)計(jì)如上圖所示：（1）先產(chǎn)生100hz的調(diào)制信號(hào)及500hz的載波（2）對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行am調(diào)制。調(diào)制時(shí)注意載波分量必須大于信號(hào)的幅度，防止過(guò)條幅的發(fā)生。（3）產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，并將之與已調(diào)am信號(hào)疊加，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)信道收到噪聲干擾的情況。（4）對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，乘以載波并通過(guò)凱瑟窗低通濾波器，減去直流分量，濾出信號(hào)

5、。（5）將之與原始信號(hào)相比較，算出輸入和信噪比輸出信噪比。利用輸入輸出信噪比計(jì)算出am調(diào)制增益，了解其抗噪聲性能3 運(yùn)行環(huán)境軟件運(yùn)行環(huán)境：windows xp系統(tǒng) matlab 軟件4 開(kāi)發(fā)工具和編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具：基于matlab通信工具箱的線性分組碼漢明碼的設(shè)計(jì)與仿真編程語(yǔ)言：matlab是一個(gè)交互式的系統(tǒng)，其基本數(shù)據(jù)元素是無(wú)須定義維數(shù)的數(shù)組。這讓你能解決很多技術(shù)計(jì)算的問(wèn)題，尤其是那些要用到矩陣和向量表達(dá)式的問(wèn)題。而要花的時(shí)間則只是用一種標(biāo)量非交互語(yǔ)言(例如c或fortran)寫(xiě)一個(gè)程序的時(shí)間的一小部分。 .名稱“matlab”代表matrix laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。matla

6、b最初是編寫(xiě)來(lái)提供給對(duì)由linpack和einpack工程開(kāi)發(fā)的矩陣軟件簡(jiǎn)易訪問(wèn)的。今天，matlab使用由lapack和arpack工程開(kāi)發(fā)的軟件，這些工程共同表現(xiàn)了矩陣計(jì)算的軟件中的技術(shù)發(fā)展。5 詳細(xì)設(shè)計(jì)程序代碼：clc;fm=100;fc=500;fs=5000;am=1;a=2;n=512;k=n-1;n=0:n-1;t=(0:1/fs:k/fs);yt=am*cos(2*pi*fm*t);figure(1)subplot(1,1,1),plot(t,yt),title(頻率為3000的調(diào)制信號(hào)f1的時(shí)時(shí)域波);y0=a+yt ;y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=

7、fft(y2,n);% fft 變換 q1=(0:n/2-1)*fs/n;mx1=abs(y3(1:n/2);figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,y2);title(已調(diào)信號(hào)的時(shí)時(shí)域波);subplot(2,1,2);plot(q1,mx1);title(f1已調(diào)信號(hào)的頻譜); %繪圖yc=cos(2*pi*fc*t);figure(3)subplot(2,1,1),plot(t,yc),title(載波fc時(shí)域波形)n=512;n=0:n-1;yc1=am*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(yc1,n);q=(0:n/2-1)*fs/n;mx=abs

8、(y3(1:n/2);figure(3)subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(載波fc頻譜)y4=0.01*randn(1,length(t);%用randn產(chǎn)生高斯分布序列 w=y4.2; %噪聲功率figure(4)subplot(2,1,1);plot(t,y4);title(高斯白噪聲時(shí)域波形)y5=fft(y4,n);q2=(0:n/2-1)*fs/n;mx2=abs(y5(1:n/2);subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title(高斯白噪聲頻域波形)y6=y2+y4;figure(5)subplot(2,1,1),plot(t,y6

9、),title(疊加后的調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形)q3=q1;mx3=mx1+mx2;subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title(疊加后的調(diào)制信號(hào)頻譜波形) %調(diào)制yv=y6.*yc; %乘以載波進(jìn)行解調(diào)ws=yv.2;p1=fc-fm;k,wn,beta,ftype=kaiserord(p1 fc,1 0,0.05 0.01,fs); %fir數(shù)字低通濾波window=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數(shù)b=fir1(k,wn,ftype,window,noscale); %使用標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計(jì)函數(shù)yt=filter(b,1,yv);yssdb=

10、yt.*2-2;figure(6)subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title(經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形采樣)y9=fft(yssdb,n);q=(0:n/2-1)*fs/n;mx=abs(y9(1:n/2);subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)頻域波形) %解調(diào) ro=y9-yt; w=(yt.2).*(1/2); r=w/w r=w/ro g=r/r6 調(diào)試分析n=512;n=0:n-1;yc1=am*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(yc1,n);q=(0:n/2-1)*fs/n;mx=abs(y3(1

11、:n/2);figure(3)subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(載波fc頻譜)y4=0.01*randn(1,length(t);%用randn產(chǎn)生高斯分布序列 w=y4.2; %噪聲功率figure(4)subplot(2,1,1);plot(t,y4);title(高斯白噪聲時(shí)域波形)y5=fft(y4,n);q2=(0:n/2-1)*fs/n;mx2=abs(y5(1:n/2);subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title(高斯白噪聲頻域波形)本段程序的作用是產(chǎn)生一個(gè)高斯白噪聲序列求出功率并并顯示其時(shí)域和頻域圖，本段程序簡(jiǎn)單，但其中的噪

12、聲開(kāi)始沒(méi)有進(jìn)行設(shè)置，因而幅度很大對(duì)信號(hào)干擾過(guò)于嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)老師知道，乘以一個(gè)比較小的常數(shù)后功率減小，因而得到了比較好的結(jié)果。yv=y6.*yc; %乘以載波進(jìn)行解調(diào)ws=yv.2;p1=fc-fm;k,wn,beta,ftype=kaiserord(p1 fc,1 0,0.05 0.01,fs); %fir數(shù)字低通濾波window=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數(shù)b=fir1(k,wn,ftype,window,noscale); %使用標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計(jì)函數(shù)yt=filter(b,1,yv);yssdb=yt.*2-2;figure(6)subplot(2,1,

13、1),plot(t,yssdb),title(經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形采樣)y9=fft(yssdb,n);q=(0:n/2-1)*fs/n;mx=abs(y9(1:n/2);subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)頻域波形) %解調(diào) ro=y9-yt; w=(yt.2).*(1/2); r=w/w r=w/ro g=r/r本段程序進(jìn)行解調(diào)，并經(jīng)過(guò)了低通濾波器之后得到了解調(diào)輸出波形，算出輸出的信噪比及調(diào)制增益。得到r = 1.4757e+003r = -0.0032 + 0.0030ig = -2.1781e-006 +2.0418e-006i既調(diào)制增

14、益為-2.1781e-006 +2.0418e-006i7 測(cè)試結(jié)果程序運(yùn)行的結(jié)果如圖： 8.心得體會(huì)這兩周的課程設(shè)計(jì)很短，但收獲很多。我用matlab進(jìn)行了am調(diào)制解調(diào)及抗噪性的研究。不但又加深了課本的知識(shí)，而且也對(duì)matlab的基本知識(shí)有了一定掌握。本次課程設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了通信基本知識(shí)與matlab的結(jié)合，并在實(shí)際中設(shè)計(jì)并仿真am調(diào)制解調(diào)的過(guò)程。課程設(shè)計(jì)不僅要求對(duì)漢明編譯碼原理方法理論的研究，更重要的是實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。這次課程設(shè)計(jì)中我不得不對(duì)am原理其設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行更深一層次的理解，對(duì)書(shū)中原來(lái)學(xué)到的只知其果不懂其因的理論，在設(shè)計(jì)中也有了更深刻的認(rèn)識(shí)。這次程序需要自己寫(xiě)而我matlab的基礎(chǔ)不是很好。這次課程設(shè)計(jì)雖然很簡(jiǎn)單，由于沒(méi)有基礎(chǔ)，查找了很多相關(guān)的資料，但由于很多資料上面對(duì)于am都是只簡(jiǎn)單介紹了原理以及調(diào)制解調(diào)，還都不是很全，尤其是抗噪聲的設(shè)計(jì)和計(jì)算上就完全是自己想出來(lái)的。而且這讓我在編譯和調(diào)試過(guò)程中除了很多次錯(cuò)誤，這是過(guò)程，學(xué)習(xí)就是在過(guò)程中進(jìn)行的，經(jīng)過(guò)自己幾天的勞動(dòng)，再加上同學(xué)們和老師的幫助，不僅對(duì)讀程序有了很大提高，而且自己的編譯水平也上了一個(gè)新臺(tái)階，更加熟系了matlab的應(yīng)用，也對(duì)其中的函數(shù)有了大概的了解總之這次課程設(shè)計(jì)收獲很大，是一場(chǎng)難得的鍛煉機(jī)會(huì)。參考文獻(xiàn)