单边带(SSB)调幅与解调

数字通信原理课程设计课题名称单边带（SSB）调幅与解调姓名学号院系专业指导教师2010年1月15日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2007级学生数字通信原理课程设计一、设计任务及要求：（1）实现单边带调幅和解调。（2）用MATLAB软件将此次设计在电脑上实现，观察输出的波形。（3）要求有各种需要的信号波形输出，并记录。指导教师签名：2010年1月15日二、指导教师评语：指导教师签名：2010年1月15日三、成绩：验收盖章2010年1月15日单边带（SSB）调幅与解调0712401-19王少林（湖南城市学院物理与电信工程系通信工程专业，益阳，413000）1、设计目的1通过本课程设计的开展，使我们能够掌握通信原理中模拟信号的调制和解调、数字基带信号的传输、数字信号的调制和解调，模拟信号的抽样、量化和编码与信号的最佳接收等原理。2加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB软件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。2、设计的主要内容和要求1采用matlab或者其它软件工具实现对信号的单边带(SSB)调幅和解调，并且绘制相关的图形；通过编程设置，对参数进行调整，可以调节输出信号的显示效果。所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。2系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道。3模拟调制要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、解调信号的波形，数字调制要求画出误码率随信噪比的变化曲线。3、整体设计方案单边带调制信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波和相移法。由于滤波法在技术上比较难实现所以在此我们将用相移法对SSB调制与解调系统进行讨论与设计。相移法和SSB信号的时域表示：SSB信号的频域表示直观、简明，但其时域表示式的推导比较困难，需要借助希尔伯特（Hilbert）变换来表述。为简单起见，我们以单频调制为例，然后推广到一般情况。设单频调制信号为：twAtMmmcos)(…………（3.1）载波为：twtCccos)(…………（3.2）其双边带信号DSB时域表达式为：twwtwwAttwAtSmcmcmcmmDSB)cos(2/1)cos(2/1coscos)(…………（3.3）信号通过一单边带低通滤波器：保留上边带信号:twwAtwwAtwwtScmmcmmcmUSBsinsin2/1coscos2/1)cos()(…………（3.4）保留下边带信号：twwAtwwAtwwtScmmcmmmcLSBsinsin2/1coscos2/1)cos()(…………（3.5）由希尔伯特变换：twAtwAmmmmsincos^…………（3.6）故单边带信号的经过希尔伯特变换后得：twtMtwtMtSccSSBsin)(2/1cos)(2/1)(^…………（3.7）(3．7)式中：)(^tM是)(tM的希尔伯特变换。若)(wM是)(tM的傅里叶变换，则)(^tM的傅里叶变换)(^wM为：)(^tM=]sgn[)(wjwM…………（3.8）即希尔伯特滤波器的传递函数为：wjwMwMwHhsgn)(/)()(^…………（3.9）希尔伯特滤波器实际上是个宽带相移网络，对)(tM中的任意频率分量均相移/2,即可得到)(^tM.由（3.7）式可画出相移法SSB调制器的一般模型，如图3.1所示图3.1相移法SSB信号调制器相移法是利用相移网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。相移法不需要滤波器具有陡峭的截止特性，不论载频有多高，均可一次实现SSB调制。4、调试过程利用相移法来调制SSB信号，调制信号如下：Fs=100000;%信号脉冲t=[0:1/Fs:0.01];%一个脉冲的时间y=cos(300*2*pi*t);%调制信号yz=sin(300*2*pi*t);%调制信号的希尔伯特变换subplot(2,1,1),plot(t,yz)图4.1时域波形为图4.2频域波形为载波为：C（t）=coswctFc=30000;%载波脉冲c=cos(Fc*2*pi*t);%载波b=sin(2*pi*Fc.*t);%载波正弦变换lssb=y.*c+yz.*b;%保留下边带信号subplot(2,1,1),plot(c,lssb)其时域波形为：图4.3载波信号余弦时域波形图4.4载波信号正弦时域波形得到SSB信号并在信道中加入高斯白噪声（此时设加入的高斯白噪声为大信噪比），得到加入噪声后的下边带信号：y1=awgn(lssb,30);%调制信号加噪声wsingle=fft(lssb);%其傅里叶变换wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1));%已调信号的频谱frqsingle=[0:length(wsingle)-1]*Fs/length(wsingle)/2;%已调信号频谱wsubplot(2,1,1),plot(y1,Fs)图4.5时域波形图4.6频域波形SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以，仍需采用相干解调。通过解调器后得到的信号：图4.7解调后时域波形图4.8解调后频域波形5、软件设计用matlab语言编写代码，并在matlab工具里运行Fs=100000;%总共的时间t=[0:1/Fs:0.01];%一个脉冲的时间y=cos(300*2*pi*t);%调制信号yw=fft(y);%其傅里叶变换yw=abs(yw(1:length(yw)/2+1));%已调信号的频谱frqyw=[0:length(yw)-1]*Fs/length(yw)/2;%已调信号频谱的wFc=30000;%载波脉冲c=cos(Fc*2*pi*t);%载波b=sin(2*pi*Fc.*t);%载波正弦变换lssb=y.*c+imag(hilbert(y)).*b;%在下边带信号利用希尔伯特变换y1=awgn(lssb,30);%调制信号加噪声wsingle=fft(lssb);wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1));%已调信号的频谱frqsingle=[0:length(wsingle)-1]*Fs/length(wsingle)/2;%已调信号频谱的wasingle=ademod(y1,Fc,Fs,'amssb');%ssb解调，利用amdmod函数实现低通滤波器aa=fft(asingle);%其傅里叶变换aa=abs(aa(1:length(aa)/2+1));frqaa=[0:length(aa)-1]*Fs/length(aa)/2;%解调信号频谱figure(1)%表格（1）sublot(1,2,1);%创建子表plot(t,y);gridon;%绘出调制信号时域波形title('调制信号时域波形')subplot(1,2,2);%创建子表plot(frqyw,yw);gridon;%调制信号频谱title('调制信号频谱')%图表标题axis([010000max(yw)]);%表内数值的取值范围figure(2)%表格（2）plot(t,lssb)%创建子表subplot(2,2,1)%创建子表plot(t,lssb);gridon;%绘出下边带信号波形波形title('下边带信号波形')%图表标题subplot(2,2,2);%创建子表plot(frqsingle,wsingle);gridon;%调制后频谱图title('下边带信号频谱')%图表标题subplot(2,2,3);%创建子表plot(t,asingle);gridon;%解调后信号波形title('解调后信号波形')%图表标题subplot(2,2,4);%创建子表plot(frqaa,aa);gridon;%解调后信号频谱title('解调后信号频谱')%图表标题axis([030000max(aa)]);%表内数值的取值范围figure(3)%表格（3）subplot(3,1,1);%创建子表plot(t,c);gridon;%载波信号时域波形title('载波信号时域波形')%图表标题subplot(3,1,2);%创建子表plot(t,b);gridon;%载波信号时域波形title('载波信号时域波形')%图表标题6、系统仿真由上面的程序运行得出结果图图6.1调制信号时域波形图6.2调制信号频谱图6.3下边带信号波形和频谱图6.4解调后信号波形和频谱图6.5载波信号时域波形7、心得体会我们应当注意实验中的问题，要思考问题来源及如何去解决。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。在我们动手制作之前应先告诉我们应先熟练掌握相关软件指令、和原理，掌握如何编写程序的方法。总之，这次通信原理的课程设计刚好在我们考试前夕，时间紧迫，还是有一些做的不足的地方。但还是做出了努力，并且比较认真的付出了，这是值得自己欣慰的。我们认真学习相关的函数，通过设计前后的分析，大大提高了自己解决问题的能力。而在设计过程中通过对错误的改正，也加强了自己对相关知识的理解，这将对以后的学习工作有着很大的帮助。参考文献[1]王兴亮，寇宝明．数字通信原理与技术［M］．西安：西安电子科技大学出版社，2009年：294-311．[2]张志涌，杨祖樱．MATLAB教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003．[3].程佩青.数字信号处理教程[M].北京：清华大学出版社，2006年10月：82-84.[4].刘树棠.信号与系统[M].西安：西安交通大学出版社，2005年4月：65-68.[5].刘毅敏.基于matlab的调制解调器的设计[M].武汉：武汉科技大学，2006：126-32.