課程設(shè)計---基于matlab的am調(diào)制解調(diào)及抗噪性分析

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程設(shè)計名稱： 通信綜合課程設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 ： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ：。 </p><p>　　學(xué) 號 ： 20074300201

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 ： </p><p>　　課程設(shè)計時間： 2010.12.27-2011.1.8 </p><p>　　電子信息工程 專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　1 需求分析</b></p><p>　　幅度調(diào)制是

3、用調(diào)制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 幅度調(diào)制模型</p><p>　　在圖2-1中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（＝1），調(diào)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(diào)幅 .AM調(diào)制器模型如圖2-2所示</p><p>　　圖2.2 AM調(diào)制模型<

4、;/p><p>　　AM信號波形的包絡(luò)與輸入基帶信號成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號。 但為了保證包絡(luò)檢波時不發(fā)生失真，必須滿足，否則將出現(xiàn)過調(diào)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(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)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(diào)制信號的完整信息。故AM信號是帶

5、有載波的雙邊帶信號，它的帶寬信號帶寬的兩倍。</p><p><b>　　相干解調(diào)</b></p><p>　　由AM信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復(fù)出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調(diào)的關(guān)鍵是是必須產(chǎn)生一個與調(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，則會破壞原始信號

6、的恢復(fù)。</p><p><b>　　2 概要設(shè)計</b></p><p><b>　　如上圖所示：</b></p><p>　　（1）先產(chǎn)生100HZ的調(diào)制信號及500HZ的載波</p><p>　?。?）對調(diào)制信號進行AM調(diào)制。調(diào)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。</p

7、><p>　　（3）產(chǎn)生隨機噪聲，并將之與已調(diào)am信號疊加，模擬信號經(jīng)過信道收到噪聲干擾的情況。</p><p>　　（4）對信號進行相干解調(diào)，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。</p><p>　?。?）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(diào)制增益，了解其抗噪聲性能</p><p>

8、;<b>　　3 運行環(huán)境</b></p><p>　　軟件運行環(huán)境：windows xp系統(tǒng)</p><p>　　Matlab 軟件</p><p>　　4 開發(fā)工具和編程語言</p><p><b>　　開發(fā)工具：</b></p><p>　　基于MATLAB通信

9、工具箱的線性分組碼漢明碼的設(shè)計與仿真</p><p><b>　　編程語言：</b></p><p>　　MATLAB是一個交互式的系統(tǒng)，其基本數(shù)據(jù)元素是無須定義維數(shù)的數(shù)組。這讓你能解決很多技術(shù)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。 .</p>&l

10、t;p>　　名稱“MATLAB”代表matrix laboratory（矩陣實驗室）。MATLAB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(shù)發(fā)展。</p><p><b>　　5 詳細設(shè)計</b></p><p>&l

11、t;b>　　程序代碼：</b></p><p><b>　　clc;</b></p><p><b>　　fm=100;</b></p><p><b>　　fc=500;</b></p><p><b>　　fs=5000;</b>&l

12、t;/p><p><b>　　Am=1;</b></p><p><b>　　A=2;</b></p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　K=N-1;</b></p><p><b>　　n

13、=0:N-1;</b></p><p>　　t=(0:1/fs:K/fs);</p><p>　　yt=Am*cos(2*pi*fm*t);</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(1,1,1),plot(t,yt),title('頻率為3000的調(diào)

14、制信號f1的時時域波');</p><p>　　y0=A+yt ;</p><p>　　y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);</p><p>　　y3=fft(y2,N);% fft 變換 </p><p>　　q1=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx1=abs(y3(1:

15、N/2));</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t,y2);</p><p>　　title('已調(diào)信號的時時域波');</p><p>　　subplot(2,1,2);<

16、;/p><p>　　plot(q1,mx1);</p><p>　　title('f1已調(diào)信號的頻譜'); %繪圖</p><p>　　yc=cos(2*pi*fc*t);</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,1

17、),plot(t,yc),title('載波fc時域波形')</p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　n=0:N-1;</b></p><p>　　yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);</p><p>　　y3=fft(yc1,N)

18、;</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('載波fc頻譜')</p><

19、;p>　　y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN產(chǎn)生高斯分布序列 </p><p>　　w=y4.^2; %噪聲功率</p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t

20、,y4);</p><p>　　title('高斯白噪聲時域波形')</p><p>　　y5=fft(y4,N);</p><p>　　q2=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx2=abs(y5(1:N/2));</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q2,m

21、x2),title('高斯白噪聲頻域波形')</p><p><b>　　y6=y2+y4;</b></p><p><b>　　figure(5)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('疊加后的調(diào)制信號時域波形')</p>

22、<p><b>　　q3=q1;</b></p><p>　　mx3=mx1+mx2;</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('疊加后的調(diào)制信號頻譜波形') %調(diào)制</p><p>　　yv=y6.*yc; %乘以載波進行解調(diào)</p><p>

23、;<b>　　Ws=yv.^2;</b></p><p><b>　　p1=fc-fm;</b></p><p>　　[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir數(shù)字低通濾波</p><p>　　window=kaiser(k+1,beta)

24、; %使用kaiser窗函數(shù)</p><p>　　b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); %使用標準頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計函數(shù)</p><p>　　yt=filter(b,1,yv);</p><p>　　yssdb=yt.*2-2;</p><p><b>　　figure(6)<

25、;/b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號的時域波形采樣')</p><p>　　y9=fft(yssdb,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y9(1:N/2));</p>

26、;<p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號頻域波形') %解調(diào)</p><p><b>　　ro=y9-yt;</b></p><p>　　W=(yt.^2).*(1/2);</p><p><b>　　R=W/w</b></p>

27、;<p><b>　　r=W/ro</b></p><p><b>　　G=r/R</b></p><p><b>　　6 調(diào)試分析</b></p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　n=0:N-

28、1;</b></p><p>　　yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);</p><p>　　y3=fft(yc1,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(3)&

29、lt;/b></p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('載波fc頻譜')</p><p>　　y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN產(chǎn)生高斯分布序列 </p><p>　　w=y4.^2; %噪聲功率</p><p>&

30、lt;b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t,y4);</p><p>　　title('高斯白噪聲時域波形')</p><p>　　y5=fft(y4,N);</p><p>　　q2=(0:N/2-1

31、)*fs/N;</p><p>　　mx2=abs(y5(1:N/2));</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪聲頻域波形')</p><p>　　本段程序的作用是產(chǎn)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，但其中的噪聲開始沒有進行設(shè)置，因而幅度很大對信號干擾過于嚴

32、重。經(jīng)過老師知道，乘以一個比較小的常數(shù)后功率減小，因而得到了比較好的結(jié)果。</p><p>　　yv=y6.*yc; %乘以載波進行解調(diào)</p><p><b>　　Ws=yv.^2;</b></p><p><b>　　p1=fc-fm;</b></p><p>　　[k,Wn,beta,ftyp

33、e]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir數(shù)字低通濾波</p><p>　　window=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數(shù)</p><p>　　b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); %使用標準頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計函數(shù)</p><p>　

34、　yt=filter(b,1,yv);</p><p>　　yssdb=yt.*2-2;</p><p><b>　　figure(6)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號的時域波形采樣')</p><p>　　y9=fft

35、(yssdb,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y9(1:N/2));</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號頻域波形') %解調(diào)</p><p><b>　　ro=y9-yt;</b

36、></p><p>　　W=(yt.^2).*(1/2);</p><p><b>　　R=W/w</b></p><p><b>　　r=W/ro</b></p><p><b>　　G=r/R</b></p><p>　　本段程序進行解調(diào)，并經(jīng)

37、過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。</p><p><b>　　得到R =</b></p><p>　　1.4757e+003</p><p><b>　　r =</b></p><p>　　-0.0032 + 0.0030i</p><p>

38、<b>　　G =</b></p><p>　　-2.1781e-006 +2.0418e-006i</p><p>　　既調(diào)制增益為-2.1781e-006 +2.0418e-006i</p><p><b>　　7 測試結(jié)果</b></p><p>　　程序運行的結(jié)果如圖：</p>

39、<p><b>　　8.心得體會</b></p><p>　　這兩周的課程設(shè)計很短，但收獲很多。我用MATLAB進行了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，而且也對matlab的基本知識有了一定掌握。</p><p>　　本次課程設(shè)計中實現(xiàn)了通信基本知識與MATLAB的結(jié)合，并在實際中設(shè)計并仿真AM調(diào)制解調(diào)的過程。課程設(shè)計不僅要求對漢明編譯碼

40、原理方法理論的研究，更重要的是實際設(shè)計中遇到的問題。</p><p>　　這次課程設(shè)計中我不得不對AM原理其設(shè)計步驟進行更深一層次的理解，對書中原來學(xué)到的只知其果不懂其因的理論，在設(shè)計中也有了更深刻的認識。</p><p>　　這次程序需要自己寫而我MATLAB的基礎(chǔ)不是很好。這次課程設(shè)計雖然很簡單，由于沒有基礎(chǔ)，查找了很多相關(guān)的資料，但由于很多資料上面對于AM都是只簡單介紹了原理以及調(diào)制

41、解調(diào)，還都不是很全，尤其是抗噪聲的設(shè)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(diào)試過程中除了很多次錯誤，這是過程，學(xué)習(xí)就是在過程中進行的，經(jīng)過自己幾天的勞動，再加上同學(xué)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(yīng)用，也對其中的函數(shù)有了大概的了解</p><p>　　總之這次課程設(shè)計收獲很大，是一場難得的鍛煉機會。</p><p

42、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　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(xué)出版社，2006年</p><p>　　2．曹志剛，錢亞生，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社，2002年</p><p>　　3．鐘麟，王峰等編著，MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用教程，國防工業(yè)出版社，2004年</p