基于MATLAB的AM調制解調及抗噪性分析

1、課 程 設 計課程設計名稱： 通信綜合課程設計 專 業(yè) 班 級 ： 學 生 姓 名 ：。 學 號 ： 20074300201 指 導 教 師 ： 朱春華 課程設計時間： 2010.12.27-2011.1.8 電子信息工程 專業(yè)課程設計任務書學生姓名專業(yè)班級 電信2班學號題 目am信號的調制解調及抗噪性分析課題性質工程技術研究課題來源自擬課題指導教師朱春華同組姓名無主要內容利用matlab編程進行am調制解調及抗噪聲性能的分析任務要求1理解am信號的調制解調的基本過程的相關知識2用matlab對單音頻信號進行調制解調的模擬 3加入噪聲并對不同過程信號的功率進行分析，求出輸入輸出信噪比及調制增益

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

3、1中，若假設濾波器為全通網絡（1），調制信號疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規(guī)雙邊帶（am）調幅 .am調制器模型如圖2-2所示圖2.2 am調制模型am信號波形的包絡與輸入基帶信號成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。 但為了保證包絡檢波時不發(fā)生失真，必須滿足，否則將出現(xiàn)過調幅現(xiàn)象而帶來失真。am信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調制信號的完整信息。故am信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬信號帶寬的兩

4、倍。相干解調由am信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調的關鍵是是必須產生一個與調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，則會破壞原始信號的恢復。2 概要設計如上圖所示：（1）先產生100hz的調制信號及500hz的載波（2）對調制信號進行am調制。調制時注意載波分量必須大于信號的幅度，防止過條幅的發(fā)生。（3）產生隨機噪聲，并將之與已調am信號疊加，模擬信號經過信道收到噪聲干擾的情況。（4）對信號進行相干解調，乘以載波并通過凱瑟窗低通濾波器，減去直流分量，濾出信號

5、。（5）將之與原始信號相比較，算出輸入和信噪比輸出信噪比。利用輸入輸出信噪比計算出am調制增益，了解其抗噪聲性能3 運行環(huán)境軟件運行環(huán)境：windows xp系統(tǒng) matlab 軟件4 開發(fā)工具和編程語言開發(fā)工具：基于matlab通信工具箱的線性分組碼漢明碼的設計與仿真編程語言：matlab是一個交互式的系統(tǒng)，其基本數據元素是無須定義維數的數組。這讓你能解決很多技術計算的問題，尤其是那些要用到矩陣和向量表達式的問題。而要花的時間則只是用一種標量非交互語言(例如c或fortran)寫一個程序的時間的一小部分。 .名稱“matlab”代表matrix laboratory（矩陣實驗室）。matla

6、b最初是編寫來提供給對由linpack和einpack工程開發(fā)的矩陣軟件簡易訪問的。今天，matlab使用由lapack和arpack工程開發(fā)的軟件，這些工程共同表現(xiàn)了矩陣計算的軟件中的技術發(fā)展。5 詳細設計程序代碼：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的調制信號f1的時時域波);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(已調信號的時時域波);subplot(2,1,2);plot(q1,mx1);title(f1已調信號的頻譜); %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(疊加后的調制信號時域波形)q3=q1;mx3=mx1+mx2;subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title(疊加后的調制信號頻譜波形) %調制yv=y6.*yc; %乘以載波進行解調ws=yv.2;p1=fc-fm;k,wn,beta,ftype=kaiserord(p1 fc,1 0,0.05 0.01,fs); %fir數字低通濾波window=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數b=fir1(k,wn,ftype,window,noscale); %使用標準頻率響應的加窗設計函數yt=filter(b,1,yv);yssdb=

10、yt.*2-2;figure(6)subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title(經過低通已調信號的時域波形采樣)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(經過低通已調信號頻域波形) %解調 ro=y9-yt; w=(yt.2).*(1/2); r=w/w r=w/ro g=r/r6 調試分析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生一個高斯白噪聲序列求出功率并并顯示其時域和頻域圖，本段程序簡單，但其中的噪

12、聲開始沒有進行設置，因而幅度很大對信號干擾過于嚴重。經過老師知道，乘以一個比較小的常數后功率減小，因而得到了比較好的結果。yv=y6.*yc; %乘以載波進行解調ws=yv.2;p1=fc-fm;k,wn,beta,ftype=kaiserord(p1 fc,1 0,0.05 0.01,fs); %fir數字低通濾波window=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數b=fir1(k,wn,ftype,window,noscale); %使用標準頻率響應的加窗設計函數yt=filter(b,1,yv);yssdb=yt.*2-2;figure(6)subplot(2,1,

13、1),plot(t,yssdb),title(經過低通已調信號的時域波形采樣)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(經過低通已調信號頻域波形) %解調 ro=y9-yt; w=(yt.2).*(1/2); r=w/w r=w/ro g=r/r本段程序進行解調，并經過了低通濾波器之后得到了解調輸出波形，算出輸出的信噪比及調制增益。得到r = 1.4757e+003r = -0.0032 + 0.0030ig = -2.1781e-006 +2.0418e-006i既調制增

14、益為-2.1781e-006 +2.0418e-006i7 測試結果程序運行的結果如圖： 8.心得體會這兩周的課程設計很短，但收獲很多。我用matlab進行了am調制解調及抗噪性的研究。不但又加深了課本的知識，而且也對matlab的基本知識有了一定掌握。本次課程設計中實現(xiàn)了通信基本知識與matlab的結合，并在實際中設計并仿真am調制解調的過程。課程設計不僅要求對漢明編譯碼原理方法理論的研究，更重要的是實際設計中遇到的問題。這次課程設計中我不得不對am原理其設計步驟進行更深一層次的理解，對書中原來學到的只知其果不懂其因的理論，在設計中也有了更深刻的認識。這次程序需要自己寫而我matlab的基礎不是很好。這次課程設計雖然很簡單，由于沒有基礎，查找了很多相關的資料，但由于很多資料上面對于am都是只簡單介紹了原理以及調制解調，還都不是很全，尤其是抗噪聲的設計和計算上就完全是自己想出來的。而且這讓我在編譯和調試過程中除了很多次錯誤，這是過程，學習就是在過程中進行的，經過自己幾天的勞動，再加上同學們和老師的幫助，不僅對讀程序有了很大提高，而且自己的編譯水平也上了一個新臺階，更加熟系了matlab的應用，也對其中的函數有了大概的了解總之這次課程設計收獲很大，是一場難得的鍛煉機會。參考文獻