Matlab課程設(shè)計-SSB信號的仿真分析

1、課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名： 專業(yè)班級： 通信0906 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學院 題 目: SSB信號的仿真分析 初始條件 MATLAB軟件 數(shù)字信號處理與圖像處理基礎(chǔ)知識要求完成的主要任務(wù):調(diào)制信號：分別為300Hz正弦信號和三角波信號；載波頻率：30kHz；解調(diào)方式：同步解調(diào)；要求：畫出以下三種情況下調(diào)制信號、已調(diào)信號、解調(diào)信號的波形、頻譜以及解調(diào)器輸入輸出信噪比的關(guān)系曲線；1）調(diào)制信號幅度=0.8×載波幅度；2）調(diào)制信號幅度=載波幅度；3）調(diào)制信號幅度=1.5×載波幅度。參考書目:劉敏 魏玲 編著.MATLAB通信仿真與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社.2007.12 王

2、立寧 樂光新 詹菲編著.MATLAB與通信仿真.人民郵電出版社.2000.01 敬照明主編.MATLAB教程與應(yīng)用.清華大學出版社。2011.05樊昌信 曹麗娜 編著.通信原理.國防工業(yè)出版社. 2007.08 蔣珉編著.MATLAB程序設(shè)計及應(yīng)用.北京郵電大學出版社.2010.03 時間安排第1周，安排任務(wù)（鑒主15樓實驗室）第1-17周，仿真設(shè)計（鑒主13樓計算機實驗室）第18周，完成（答辯，提交報告，演示） 指導(dǎo)教師簽名： 2011年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 2011年 月 日1目 錄摘要1Abstract21 SSB調(diào)制原理32 函數(shù)的使用43 SSB調(diào)制的實現(xiàn)53.1 調(diào)制

3、信號為正弦信號53.1.1 調(diào)制信號幅度=0.8×載波幅度53.1.2 調(diào)制信號幅度=載波幅度103.1.3 調(diào)制信號幅度=1.5×載波幅度133.2 調(diào)制信號為三角波信號163.2.1 調(diào)制信號幅度=0.8×載波幅度163.2.2 調(diào)制信號幅度=載波幅度213.2.3 調(diào)制信號幅度=1.5×載波幅度243.3 模擬仿真結(jié)果分析264 心得體會275 參考文獻281武漢理工大學MATLAB應(yīng)用課程設(shè)計說明書 摘要 新版的MATLAB增強了圖形處理功能，并在WINDOWS環(huán)境下運行。現(xiàn)今，MATLAB的發(fā)展已大大超出了“矩陣實驗室”的范圍，它的配備了涉及到

4、自動控制、信息處理、計算機仿真等種類繁多的工具箱（Tool Box），這些工具箱有數(shù)理統(tǒng)計、信號處理、系統(tǒng)辨識、最優(yōu)化、穩(wěn)健等等。本次課程設(shè)計主要利用MATLAB軟件對通信原理中的模擬信號進行進行抑制雙邊帶調(diào)制的仿真分析，即SSB信號調(diào)試與解調(diào)的仿真分析。設(shè)計中主要是對SSB已調(diào)信號進行時域和頻域分析。 Abstract The new version of MATLAB enhanced graphics processing functions, and in WINDOWS environment. Today, MATLAB development has gone far beyon

5、d the "matrix laboratory" the scope, it is equipped with a related to automatic control, information processing, computer simulation, such as a wide variety of toolbox (Tool Box), a few of these toolbox of mathematical statistics, signal processing, system identification, optimization, sou

6、nd and so on. The curriculum design using MATLAB software, the main principle of communication of analog signals to inhibit bilateral band modulation simulation analysis, namely, SSB signal demodulation debugging and simulation analysis. Design mainly SSB signals have had time and frequency domain a

7、nalysis.1 SSB調(diào)制原理與標準幅度調(diào)制相比，單邊帶調(diào)制（SSB）對于頻譜和輸出功率的利用率更高。盡管很少用于數(shù)據(jù)傳送，SSB仍廣泛地用于HF和VHF低端的語音通訊。雙邊帶調(diào)制信號包含有兩個完全相同的基帶信號，即上、下邊帶。由于兩個邊帶含的信息相同，因而從信息傳輸角度考慮，傳送一個邊帶同樣可以達到信息傳輸?shù)哪康?本設(shè)計只考慮上邊帶信號。單邊帶調(diào)制，就是通過某種辦法，只傳送一個邊帶的調(diào)制方法。設(shè)調(diào)制信號為單頻信號f(t)=Amcosmt，載波為c(t)=cosct，則調(diào)制后的雙邊帶時域波形為：SDSB(t) Amcosmt cos t Amcos(c+m)t+ Amcos(c-m)t /

8、2 保留上邊帶，波形為：SUSB(t)Amcos(c+m)t/2Am (cosctcosmt-sinctsinmt) /2 保留下邊帶，波形為：SLSB(t)Amcos(c-m)t/2Am (cosctcosmt+sinctsinmt) /2 上兩式中的第一項與調(diào)制信號和載波信號的乘積成正比，稱為同相分量；而第二項的乘積則是調(diào)制信號與載波信號分別移相90°后相乘的結(jié)果，稱為正交分量。SSB調(diào)制框圖如下 圖1 SSB調(diào)制框圖2 函數(shù)的使用三角波函數(shù)sawtooth：調(diào)用格式為x = sawtooth(t, width).功能：產(chǎn)生一個周期為2、幅度在-1到+1之間的周期性三角波信號。其

9、中width表示最大幅度出現(xiàn)的位置：即在一個周期內(nèi)，信號從t=0到width×2時函數(shù)值從-1到+1線性增加，而從width×2到2又是從+1到-1線性下降。width取值在0 1之間。 若x = sawtooth(t, width)，則對應(yīng)的周期為2/。abs(x)：純量的絕對值或向量的長度,abs函數(shù)返回一個數(shù)的絕對值。用法為：result = abs(number) 其中result是number參數(shù)的絕對值。filter ：一維數(shù)字濾波filter(fb,fa,mo)，這里fb,fa分別為濾波器的上下限截止頻率，而mo為濾波器的輸入信號。其他簡單函數(shù)：cla 清除當

10、前坐標軸clc 清除命令窗口顯示clf 清除當前圖形窗口demo 運行MATLAB演示程序grid 給圖形加網(wǎng)格線gtext 在鼠標指定的位置加文字說明hold 當前圖形保護模式length 查詢向量的維數(shù)linspace 構(gòu)造線性分布的向量logspace 構(gòu)造等對數(shù)分布的向量pi 圓周率plot 線性坐標圖形繪制subplot 將圖形窗口分成若干個區(qū)域title 給圖形加標題 xlabel 給圖形加x坐標說明ylabel 給圖形加y坐標說明 3 SSB調(diào)制的實現(xiàn)3.1 調(diào)制信號為正弦信號3.1.1 調(diào)制信號幅度=0.8×載波幅度程序為：Fs=100000; %抽樣頻率t=0:1/

11、Fs:0.01; %抽樣間隔Fc=30000; %載波頻率a=0.8;m=a*cos(300*2*pi*t); %調(diào)制信號X=fft(m);X=abs(X(1:length(X)/2+1); %調(diào)制信號頻譜frqX=(0:length(X)-1)*Fs/length(X)/2sm = modulate(m,Fc,Fs,'amssb'); %對信號進行調(diào)制Y=fft(sm);Y=abs(Y(1:length(Y)/2+1); %已調(diào)信號頻譜frqY=(0:length(Y)-1)*Fs/length(Y)/2k1=awgn(sm,1); %對已調(diào)信號加噪聲k2=awgn(sm,5

12、); k3=awgn(sm,10); k4=awgn(sm,15); k5=awgn(sm,20);Y1=fft(k1); Y1=abs(Y1(1:length(Y1)/2+1); %加入噪聲后已調(diào)信號頻譜frqY1=(0:length(Y1)-1)*Fs/length(Y1)/2;sn=demod(sm,Fc,Fs,'amssb'); %無噪聲ssb信號解調(diào)sn1=demod(k1,Fc,Fs,'amssb'); %加噪聲ssb信號解調(diào)sn2=demod(k2,Fc,Fs,'amssb'); sn3=demod(k3,Fc,Fs,'am

13、ssb'); sn4=demod(k4,Fc,Fs,'amssb'); sn5=demod(k5,Fc,Fs,'amssb'); dy1=k1-sm;snr1=var(sm)/var(dy1);dy2=sn1-sn;snr2=var(sn)/var(dy2);dy12=k2-sm;snr12=var(sm)/var(dy12);dy22=sn2-sn;snr22=var(sn)/var(dy22);dy13=k3-sm;snr13=var(sm)/var(dy13);dy23=sn3-sn;snr23=var(sn)/var(dy23);dy14=k4-

14、sm;snr14=var(sm)/var(dy14);dy24=sn4-sn;snr24=var(sn)/var(dy24);dy15=k5-sm;snr15=var(sm)/var(dy15);dy25=sn5-sn;snr25=var(sn)/var(dy25);in=snr1,snr12,snr13,snr14,snr15;out=snr2,snr22,snr23,snr24,snr25;Z=fft(sn);Z=abs(Z(1:length(Z)/2+1);frqZ=0:length(Z)-1*Fs/length(Z)/2; %無噪聲解調(diào)信號頻譜Z1=fft(sn1);Z1=abs(Z1

15、(1:length(Z1)/2+1);frqZ1=0:length(Z1)-1*Fs/length(Z1)/2; %加噪聲解調(diào)信號頻譜figure(1);subplot(1,2,1)plot(t,m); title('調(diào)制信號')subplot(1,2,2)plot(frqX,X);title('調(diào)制信號頻譜')axis(0 3000 0 max(X);figuresubplot(2,2,1)plot(t,sm);title('已調(diào)信號')subplot(2,2,2)plot(frqY,Y); title('無噪聲已調(diào)信號頻譜')

16、subplot(2,2,3)plot(frqY1,Y1);title('加噪聲已調(diào)信號頻譜')figuresubplot(1,2,1)plot(t,sn);title('無噪聲解調(diào)信號波形')subplot(1,2,2)plot(frqZ,Z); title('無噪聲解調(diào)信號頻譜')axis(0 3000 0 max(Z)figuresubplot(1,2,1)plot(t,sn1);title('加噪聲解調(diào)信號波形')subplot(1,2,2)plot(frqZ1,Z1); title('加噪聲解調(diào)信號頻譜')

17、axis(0 3000 0 max(Z);figureplot(in,out)xlable('輸入信噪比')ylable('輸出信噪比') 圖3-1(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-1（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜 圖3-1（c) 無噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-1（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-1（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線 3.1.2 調(diào)制信號幅度=載波幅度程序只需將a=0.8改為a=1即可，其他不變 圖3-2(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-2（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜圖3-2（c) 無噪聲解調(diào)

18、信號波形及頻譜 圖3-2（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-2（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線3.1.3 調(diào)制信號幅度=1.5×載波幅度程序不變，只需將a的值改為1.5即可 圖3-3(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-3（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜 圖3-3（c) 無噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-3（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-3（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線3.2 調(diào)制信號為三角波信號3.2.1 調(diào)制信號幅度=0.8×載波幅度程序為：Fs=100000; %抽樣頻率t=0:1/Fs:0.01; %抽樣間隔Fc=30000; %載波

19、頻率a=0.8;m=a*sawtooth(300*2*pi*t); %調(diào)制信號X=fft(m);X=abs(X(1:length(X)/2+1); %調(diào)制信號頻譜frqX=(0:length(X)-1)*Fs/length(X)/2sm = modulate(m,Fc,Fs,'amssb'); %對信號進行調(diào)制Y=fft(sm);Y=abs(Y(1:length(Y)/2+1); %已調(diào)信號頻譜frqY=(0:length(Y)-1)*Fs/length(Y)/2k1=awgn(sm,1); %對已調(diào)信號加噪聲k2=awgn(sm,5); k3=awgn(sm,10); k4=

20、awgn(sm,15); k5=awgn(sm,20);Y1=fft(k1); Y1=abs(Y1(1:length(Y1)/2+1); %加入噪聲后已調(diào)信號頻譜frqY1=(0:length(Y1)-1)*Fs/length(Y1)/2;sn=demod(sm,Fc,Fs,'amssb'); %無噪聲ssb信號解調(diào)sn1=demod(k1,Fc,Fs,'amssb'); %加噪聲ssb信號解調(diào)sn2=demod(k2,Fc,Fs,'amssb'); sn3=demod(k3,Fc,Fs,'amssb'); sn4=demod(k

21、4,Fc,Fs,'amssb'); sn5=demod(k5,Fc,Fs,'amssb'); dy1=k1-sm;snr1=var(sm)/var(dy1);dy2=sn1-sn;snr2=var(sn)/var(dy2);dy12=k2-sm;snr12=var(sm)/var(dy12);dy22=sn2-sn;snr22=var(sn)/var(dy22);dy13=k3-sm;snr13=var(sm)/var(dy13);dy23=sn3-sn;snr23=var(sn)/var(dy23);dy14=k4-sm;snr14=var(sm)/var(d

22、y14);dy24=sn4-sn;snr24=var(sn)/var(dy24);dy15=k5-sm;snr15=var(sm)/var(dy15);dy25=sn5-sn;snr25=var(sn)/var(dy25);in=snr1,snr12,snr13,snr14,snr15;out=snr2,snr22,snr23,snr24,snr25;Z=fft(sn);Z=abs(Z(1:length(Z)/2+1);frqZ=0:length(Z)-1*Fs/length(Z)/2; %無噪聲解調(diào)信號頻譜Z1=fft(sn1);Z1=abs(Z1(1:length(Z1)/2+1);frq

23、Z1=0:length(Z1)-1*Fs/length(Z1)/2; %加噪聲解調(diào)信號頻譜figure(1);subplot(1,2,1)plot(t,m); title('調(diào)制信號')subplot(1,2,2)plot(frqX,X);title('調(diào)制信號頻譜')axis(0 3000 0 max(X);figuresubplot(2,2,1)plot(t,sm);title('已調(diào)信號')subplot(2,2,2)plot(frqY,Y); title('無噪聲已調(diào)信號頻譜')subplot(2,2,3)plot(frq

24、Y1,Y1);title('加噪聲已調(diào)信號頻譜')figuresubplot(1,2,1)plot(t,sn);title('無噪聲解調(diào)信號波形')subplot(1,2,2)plot(frqZ,Z); title('無噪聲解調(diào)信號頻譜')axis(0 3000 0 max(Z)figuresubplot(1,2,1)plot(t,sn1);title('加噪聲解調(diào)信號波形')subplot(1,2,2)plot(frqZ1,Z1); title('加噪聲解調(diào)信號頻譜')axis(0 3000 0 max(Z);f

25、igureplot(in,out)xlable('輸入信噪比')ylable('輸出信噪比') 圖3-4(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-4（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜 圖3-4（c) 無噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-4（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-4（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線3.2.2 調(diào)制信號幅度=載波幅度程序只需將a改為1即可，其他的不變 圖3-5(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-5（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜 圖3-5（c) 無噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-5（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻

26、譜 圖3-5（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線3.2.3 調(diào)制信號幅度=1.5×載波幅度程序只需將a改為1.5即可，其他不變 圖3-6(a) 調(diào)制信號時域圖及頻譜圖 圖3-6（b) 已調(diào)信號波形,無噪聲及有噪聲已調(diào)信號頻譜 圖3-6（c) 無噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-6（d) 加噪聲解調(diào)信號波形及頻譜 圖3-6（e) 輸入信噪比與輸出信噪比曲線3.3 模擬仿真結(jié)果分析 通過MATLAB對SSB調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的模擬仿真，觀察各波形和頻譜，在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律呈正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移，若調(diào)制信號頻率為，載波頻率c，調(diào)

27、制后信號頻率搬移至c處。通過在已調(diào)信號中加入高斯白噪聲，通過解調(diào)器解調(diào)，根據(jù)對輸入輸出信噪比關(guān)系曲線繪制觀察，在理想情況下，輸出信噪比與輸入信噪比相等，不同的調(diào)制信號對系統(tǒng)性能有一定的影響。4 心得體會 在此次MATLAB應(yīng)用課程設(shè)計中我感覺自己收獲很大，無論是查閱資料的能力還是對MATLAB這個軟件的掌握都是一個很大的進步。剛接到這個題目真的感到有點束手無策，因為以前只是單純的從書本上學習數(shù)字信號處理、通信原理的知識，而這次卻要用MATLAB這個不熟悉的軟件實現(xiàn)通信原理中SSB信號的調(diào)制與解調(diào)。但是，在我個人的努力下，不斷查閱相關(guān)資料，許多問題都迎刃而解了。首先我認識了MATLAB這個軟件，

28、其功能非常的強大，由總包和若干個工具箱組成，可以實現(xiàn)數(shù)值分析、自動控制、圖像處理、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等若干個領(lǐng)域的計算和圖形顯示，它將這些不同領(lǐng)域的計算用函數(shù)的形式分類成對用戶完全透明的庫函數(shù)，構(gòu)成一個個針對專門領(lǐng)域的工具箱。使得我們在使用的時候用戶直接調(diào)用這些庫函數(shù)并賦予實際參數(shù)就能解決實際問題，具有極高的變成效率。此外，我覺的類似這樣的課程設(shè)計有許多有點比如：（1） 能夠幫助學生了解一些很抽象的圖象模型（2） 減輕了老師負擔，幫助老師做一些傳統(tǒng)方法難以做到的事；（3） 為學生創(chuàng)造一個直觀的，愉快的，交互式的學習環(huán)境；大大加快和加深對所學內(nèi)容的理解；（4） 能夠調(diào)動教師與學生雙方的積極性，從而有助于

29、教學改革的實施。對通信原理這門課程的許多知識都有了一個很好的理解。當然，這不僅僅此限于通信原理。計算機輔助教學已在教學中得到廣泛的應(yīng)用，我相信還有很多抽象的知識都能很快得掌握。5 參考文獻【1】劉敏 魏玲 編著.MATLAB通信仿真與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社.2007.12 【2】王立寧 樂光新 詹菲編著.MATLAB與通信仿真.人民郵電出版社.2000.01 【3】敬照明主編.MATLAB教程與應(yīng)用.清華大學出版社。2011.05【4】樊昌信 曹麗娜 編著.通信原理.國防工業(yè)出版社. 2007.08 【5】蔣珉編著.MATLAB程序設(shè)計及應(yīng)用.北京郵電大學出版社.2010.03 本科生課程設(shè)計成

30、績評定表姓 名毛麗娟性 別女專業(yè)、班級通信0906題 目：MATLAB課程設(shè)計SSB信號的仿真分析答辯或質(zhì)疑記錄：成績評定依據(jù)：最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日附錄：外文翻譯In Wang Zuoliangs translation practices, he translated many poems, especially the poems written by Robert Burns. His translation of Burns “A Red, Red Rose” brought him fame as a verse translato

31、r. At the same time, he published about ten papers on the translation of poems. Some argue that poems cannot be translated. Frost stresses that poetry might get lost in translation. According to Wang, verse translation is possible and necessary, for “The poet-translator brings over some exciting wor

32、k from another culture and in doing so is also writing his own best work, thereby adding something to his culture. In this transmission and exchange, a richer, more colorful world emerges. ”(Wang, 1991:112). Then how can we translate poems? According to Wangs understanding, the translation of poems

33、is related to three aspects: A poems meaning, poetic art and language. （1）A poems meaning “Socio-cultural differences are formidable enough, but the matter is made much more complex when one realizes that meaning does not consist in the meaning of words only, but also in syntactical structures, spee

34、ch rhythms, levels of style.” (Wang, 1991:93).（2）Poetic art According to Wang, “Blys point about the marvelous translation being made possible in the United States only after Whitman, Pound and Williams Carlos Williams composed poetry in speech rhythms shows what may be gained when there is a genuine revolution in poetic art.” (Wang, 1991:93).（3）Language “Sometimes language stays static and sometimes language stays active. When language is active, it is be