通信原理仿真展示

1、 模擬調(diào)制t請?jiān)诖颂幪顚懽髌沸畔ⅲù隧摲窃O(shè)計(jì)模板）張宗 王秋萍1學(xué)習(xí)目的1.通過對模擬通信系統(tǒng)的仿真，學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)的仿真方法，進(jìn)一步理解模擬通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方法，掌握各種模擬調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能，包括已調(diào)信號的時(shí)域表示、頻域表示、已調(diào)信號的帶寬、已調(diào)信號的功率含量，解調(diào)信號的信噪比等。學(xué)會用傅立葉變換方法分析信號的頻域成分及相關(guān)的數(shù)字信號處理方法。2.了解幅度調(diào)制（AM）方法（包括，和常規(guī)的），和角調(diào)制方法（頻率和相位的調(diào)制）。學(xué)會模擬調(diào)制表征五個基本性質(zhì)的方法，包括已調(diào)信號的頻域和時(shí)域的表示，已調(diào)信號的帶寬，已調(diào)信號的功率和已調(diào)信號的信噪比。 平常我們所聽到看到的信號,由于頻率、帶寬以及易受

2、干擾等原因，不適合直接用天線發(fā)射，所以就使用一個高頻信號作為載波，把需要傳輸?shù)男盘柣烊胼d波中，通過天線發(fā)射，在接收端再通過解調(diào)電路，篩選出所需頻率信號，再濾除干擾信號，還原出我們所需的信號，即調(diào)制。？ 干嘛要調(diào)制啊21435那為什么要模擬調(diào)制呢有的信道只適合模擬調(diào)制它的調(diào)制信號時(shí)模擬調(diào)制信號已調(diào)載波信號的參量是模擬信號模擬調(diào)制用在空中信號傳輸多一些，比如廣播，設(shè)備簡單，廉價(jià)在DBSAM系統(tǒng)中，已調(diào)信號的幅度正比于消息信號，這種調(diào)制通過使用乘法器完成，將消息信號碼，m(t)與載波Acos(2ft)，如圖一所示，表示為：u（t）=Am（t）cos（2ft） 其中c（t）= Acos（2ft）是載波

3、，而m（t）是消息信號。 目錄1.幅度調(diào)制 DSB-AM調(diào)制的一般模型二、設(shè)計(jì)依據(jù)安徽*設(shè)計(jì)院www.a*（1）電信分公司工程設(shè)計(jì)委托書。（2）GB50311-2007綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范；（3）YD5102-2010通信線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范；（4）YD5121-2010通信線路工程驗(yàn)收規(guī)范；（5）DXJS1028-2010中國電信基于PON 的光纖接入工程設(shè)計(jì)規(guī)范（暫行）；（6）DXJS1029-2010中國電信基于PON 的光纖接入工程施工和驗(yàn)收規(guī)范（暫行）；（7）中國電信2011376 號“關(guān)于發(fā)布中國電信FTTH工程項(xiàng)目補(bǔ)充施工定額的通知”（8）電信頒布的中國電信分公司工程設(shè)計(jì)施工監(jiān)理

4、費(fèi)率折扣和定額取定標(biāo)準(zhǔn)；（9）關(guān)于下發(fā)FTTH ODN組網(wǎng)模式和造價(jià)指南（2011版）的通知（中國電信網(wǎng)發(fā)201159號）；（10）電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部頒布的FTTH建設(shè)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范；（11）設(shè)計(jì)人員實(shí)地勘察、收集的資料，時(shí)間截止于2012年9月。目錄DSB-AM的典型信號若以單頻正弦信號調(diào)制為例那么典型波形如圖取u（t）的傅立葉變換，可以得到DSB-AM 信號的頻域表示為： U（f）=A/2M(ffc)+A/2M(f+fc)其中M(f)是m(t)的傅立葉變換。很明顯可以看出，這種調(diào)制方式將消息信號的頻譜進(jìn) 行了搬移，并在幅度上乘以A/2 ，傳輸帶寬B是消息信號帶寬的兩倍，也就是說:B=2W 顯示

5、了一個典型的消息信號的頻譜及其相對應(yīng)的DSB-AM已調(diào)信號的頻譜。消息信號和已調(diào)信號的頻譜已調(diào)信號的功率為P=（A/2）Pm其中Pm是消息信號的功率。在 DSB-AM 通信系統(tǒng)中，信噪比 SNR 等于基帶的 SNR，也就是： (S/N)0=PR/(N0W)其中P是接收到的功率（在接收端已調(diào)信號的功率），N0/2是噪聲功率譜密度（假定為白噪聲），W 是信號噪聲的帶寬。練習(xí)展示信號在區(qū)間0，2內(nèi)給出給出為用該信號以DSB方式調(diào)制一載波頻率為25HZ的載波。畫出原信號時(shí)域波形畫出載波信號時(shí)域波形畫出已調(diào)信號時(shí)域波形畫出已調(diào)信號的頻譜畫出已調(diào)信號的功率譜表達(dá)式：相關(guān)主要代碼ts=0.001; % sa

6、mpling intervalfc=25; % carrier frequencyfs=1/ts; % sampling frequencyt=0:ts:2; % time vectorm=0.1.*(0t&t=0.1)+t.*(0.1t&t1)+(-t+2).*(1=t&t1.9)+0.1.*(1.9=t&t2); %message signalc=cos(2*pi*fc*t); u=m.*c; % modulated signalM=fft(m); % Fourier transform of mmag1=abs(M); phase1=angle(M); f=(0:length(M)-1)

7、.*fs/length(M); U=fft(u); % Fourier transform of u mag2=abs(U); phase2=angle(U); 仿真結(jié)果：調(diào)制信號的相位譜功率譜2.標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）調(diào)制與解調(diào) 幅度調(diào)制是由調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使正弦載波的幅度隨著調(diào)制信號而改變的調(diào)制方案，屬于線性調(diào)制。AM信號的時(shí)域表示式 頻譜調(diào)制器模型如圖所示DSB信號的時(shí)域表示式：頻譜：DSB的相干解調(diào)模型如圖所示：與AM信號相比，因?yàn)椴淮嬖谳d波分量，DSB信號的調(diào)制效率時(shí)100%，DSB信號解調(diào)時(shí)需采用相干解調(diào)。消息信號m(t)是周期的，周期為2s，在區(qū)間0,2內(nèi)定義為：用該信

8、號以DSB方式調(diào)制頻率為50Hz的載波。畫出這個DSB解調(diào)器的輸出，并將它與在下述噪聲情況下的消息信號進(jìn)行比較：高斯白噪聲的功率是已調(diào)信號功率的0.001,0.01,0.05,0.1和0.3倍，并加在已調(diào)信號上。主要代碼：%t0=.15; % signal duration脈沖持續(xù)時(shí)間ts=0.001; % sampling interval抽樣采樣間隔fc=50; % carrier frequency載（波）頻（率）T=2; %周期為2s%snr=20; % SNR in dB (logarithmic)信噪比的分貝（對數(shù)）fs=1/ts; % sampling frequency采樣頻率

9、df=0.3; % desired freq. resolution期望的頻率分辨率t=0:ts:2; % time vector時(shí)間矢量k=0.3 %高斯白噪聲信號功率比%snr_lin=10(snr/10); % linear SNR線性信噪比% message signal信息信號m=t.*(0.1=t&t1)+(-t+2).*(1=t&t1.9)+zeros(1);16主要代碼：c=cos(2*pi*fc.*t); % carrier signal載波信號u=m.*c; % modulated signal已調(diào)制信號M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % Fourier

10、transform傅里葉變換 M=M/fs; % scaling 縮放比 U,u,df1=fftseq(u,ts,df); % Fourier transform U=U/fs; % scalingC,c,df1=fftseq(c,ts,df); % Fourier transformf=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; % freq. vector頻率向量signal_power=spower(u(1:length(t); % power in modulated signal已調(diào)制信號的功率noise_power=k*signal_power%/snr_lin;

11、% Compute noise power.計(jì)算噪聲功率noise_std=sqrt(noise_power); % Compute noise standard deviation.計(jì)算噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差noise=noise_std*wgn(1,length(u),2) % Generate noise.產(chǎn)生噪聲r(shí)=u+noise; % Add noise to the modulated signal.添加噪聲調(diào)制信號。R,r,df1=fftseq(r,ts,df); % spectrum of the signal+noise 信號+噪聲譜17仿真結(jié)果18用LSSB（單邊帶調(diào)制）方式重做上

12、題，將結(jié)果比較單邊帶信號的解調(diào)方法與雙邊帶信號相同， 其區(qū)別僅在于解調(diào)器之前的帶通濾波器的帶寬和中心頻率不同。 前者的帶通濾波器的帶寬是后者的一半。 由于單邊帶信號的解調(diào)器與雙邊帶信號的相同，故計(jì)算單邊帶信號解調(diào)器輸入及輸出信噪比的方法也相同。單邊帶信號解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲的功率可由式（4.2 - 14）給出，即 相關(guān)練習(xí)展示主要代碼：udsb=m.*c; % DSB modulated signalUDSB,udsb,df1=fftseq(udsb,ts,df); % Fourier transformUDSB=UDSB/fs; % scalingn2=ceil(fc/df1); %

13、location of carrier in freq. vector% Remove the upper sideband from DSB.UDSB(n2:length(UDSB)-n2)=zeros(size(UDSB(n2:length(UDSB)-n2);ULSSB=UDSB; % Generate LSSB-AM spectrum.M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % spectrum of the message signalM=M/fs; % scalingf=0:df1:df1*(length(M)-1)-fs/2; % frequency vectoru=r

14、eal(ifft(ULSSB)*fs; % Generate LSSB signal from spectrum.% mixingy=u.*cos(2*pi*fc*0:ts:ts*(length(u)-1); Y,y,df1=fftseq(y,ts,df); % spectrum of the output of the mixerY=Y/fs; % scalingf_cutoff=150; % Choose the cutoff freq. of the filter.n_cutoff=floor(150/df); % Design the filter.H=zeros(size(f); H

15、(1:n_cutoff)=4*ones(1,n_cutoff); % spectrum of the filter outputH(length(f)-n_cutoff+1:length(f)=4*ones(1,n_cutoff);DEM=H.*Y; % spectrum of the filter outputdem=real(ifft(DEM)*fs; % filter output0.01倍通過對DSB和LSSB的調(diào)制過程可以得出以下結(jié)論如果我們在相同的輸入信號功率Si，相同輸入噪聲功率譜密度n0，相同基帶信號帶寬fH條件下，對這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較， 可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。

16、因此兩者的抗噪聲性能是相同的， 但雙邊帶信號所需的傳輸帶寬是單邊帶的 2 倍。 非線性調(diào)制（角調(diào)制）的原理幅度調(diào)制屬于線性調(diào)制，它是通過改變載波的幅度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號頻譜的平移及線性變換的。一個正弦載波有幅度、頻率和相位三個參量，因此，我們不僅可以把調(diào)制信號的信息寄托在載波的幅度變化中，還可以寄托在載波的頻率或相位變化中。這種使高頻載波的頻率或相位按調(diào)制信號的規(guī)律變化而振幅保持恒定的調(diào)制方式，稱為頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制(PM)， 分別簡稱為調(diào)頻和調(diào)相。因?yàn)轭l率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。 與線性調(diào)制之間的區(qū)別角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號頻譜不再

17、是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。 由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，故調(diào)頻與調(diào)相之間存在密切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。 鑒于FM用的較多，本節(jié)將主要討論頻率調(diào)制。 這里討論下FM調(diào)制FM調(diào)制頻率調(diào)制是非線性調(diào)制的一種，分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻：頻率調(diào)制的一般表達(dá)式為： 其中Kf為頻偏常數(shù) 如圖所示的產(chǎn)生調(diào)頻信號的方法稱為直接調(diào)頻法，直接調(diào)頻適用于寬帶調(diào)制情形。 為方便起見，無妨假設(shè)正弦載波的振幅A1，則由式調(diào)頻信號的一般表達(dá)式，得 相關(guān)練習(xí)展示用信號對頻率為 1000HZ的載波進(jìn)行頻率調(diào)制FM，頻偏常數(shù)。用M

18、文件實(shí)現(xiàn)下述任務(wù)：求已調(diào)信號的瞬時(shí)頻率范圍求已調(diào)信號帶寬畫出消息信號和已調(diào)信號的頻譜求調(diào)制指數(shù)相關(guān)代碼Kf=25;A =1; fc=1000;T=5;dt=1/65000;t=0.1:dt:T;t0=0:dt:0.1;y0=0.1;t1=0.1+dt:dt:1;y1=t1;t2=1+dt:dt:1.9;y2=-t2+2;t3=1.9+dt:dt:5;y3=0.1;tm=t0,t1,t2,t3;y=y0,y1,y2,y3;yy0=0.1.*t0;yy1=1/2.*t1.2;yy2=-(1/2.*t2.2)+2.*t2;yy3=0.1.*t3;yy=yy0,yy1,yy2,yy3;st=A*cos(2*pi*fc*tm+Kf.*yy); a=min(y);b=max(y);Fmin=fc+Kf*aFm