通信原理课设-(1)

通信原理课程设计1目录1课程设计目的................................................12课程设计题目描述和要求....................................12.1AM.........................................................12.2DSB-SC.....................................................12.3SSB........................................................12.4ASK信号的产生与解调......................................13课程设计报告内容...........................................13.1AM调制解调原理............................................13.2DSB调制解调原理...........................................33.3SSB调制解调原理...........................................53.4ASK调制解调原理...........................................74结论........................................................95结束语......................................................10参考书目....................................................11附录.........................................................12通信原理课程设计21课程设计目的（1）培养我们系统设计与系统开发的思想；（2）培养我们利用软件进行通信仿真的能力；（3）培养我们熟练应用MATLAB软件；（4）促使我们对AM、SSB、DSB和ASK的基波、调制波、已调波、功率谱等等更加了解。2课程设计题目描述和要求2.1AM调制与解调（要求给出调制信号、载波、已调信号的时域、频域（功率谱）结果（对比AM出现过调制的情形），与DSB-SC和SSB进行比较，给出比较分析结果；采用相干解调分析解调后的信号，制度增益的大小，采用包络检波，分析包络检波的抗噪声性能和门限值的关系。）2.2DSB-SC调制与解调（要求给出调制信号、载波、已调信号的时域、频域（功率谱）结果，与AM和SSB进行比较，给出比较分析结果；采用相干解调分析解调后的信号，制度增益的大小）2.3SSBSSB调制与解调（利用相移法形成SSB信号或滤波法，要求给出调制信号、载波、已调信号的时域、频域结果，与AM和DSB-SC进行比较，给出比较分析结果；采用相干解调分析解调后的信号，并制度增益的大小）2.4ASK信号的产生与解调要求给出调制信号、载波、已调信号的时域、频域结果，解调关键点波形和最终解调波形。3课程设计报告内容3.1AM调制解调原理通信原理课程设计3信源信号信宿信号AM调制AM解调信道加性噪声图1AM调制解调系统框图图1显示给出了用于AM调制解调的系统框图。从图中可知，发送端信源信号()mt经AM调制器的调制后搭载高频载波发送出去，发送信道中经历加性高斯白噪声的干扰。接收端信号经历AM解调器的解调输出，最终得到信宿信号^()mt。3.1.1AM调制+×m(t)sAM(t)Aocos(ѡct)图2AM调制模型图2显示给出了AM调制的原理模型。从图中可知发送信号()mt和直流分量0A叠加后乘以高频载波cos()ct后即可形成AM调制信号。具体时域表波形为：00()()cos()cos()()cos()AMcccstAmttAtmtt(1)对应的频谱波形为：01()()()()()22AMccccASfMffMffffff(2)3.1.2AM解调×低通滤波器sm(t)sd(t)cos(ѡct)图3AM解调模型通信原理课程设计4图3显示给出了AM解调的数学模型。由上图可知，解调端信道输出信号()mst乘以跟发送端同频同相的高频载波cos()ct后，经低通滤波器提取低频分量，即可得到原始的基带调制信号。具体理论推导如下：送入解调器的AM的表达为0()()cos()mcstAmtt(3)与同频同相的相干载波相()=cos()cctt乘后得2000()()cos()11()()cos(2)22pccstAmttAmtAmtt(4)经历低通滤波器滤除高频信号后得01()()2dstAmt(5)再经过隔直流电容后1()()2stmt(6)3.2DSB调制解调原理3.2.1DSB调制在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波抑制，只需在将直流去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）。DSB调制器模型如图4所示。图4DSB调制器模型其中，设正弦载波为(7)式中，为载波幅度；为载波角频率；为初始相位（假定为0）。0A0()cos()cctAtAc00通信原理课程设计5调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。在解调过程中，输入信号和噪声可以分别单独解调。相干解调的原理框图如图5所示：图5相干解调器的数学模型信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为。假定调制信号的平均值为0，与载波相乘，即可形成DSB信号，其时域表达式为(8)式中，的平均值为0。DSB的频谱为(9)DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调(同步检波)。另外，在调制信号的过零点处，高频载波相位有180°的突变。除了不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所以DSB信号的带宽与AM信号的带宽相同，也为基带信号带宽的两倍，即(10)式中，为调制信号的最高频率。3.2.2DSB解调过程分析2()mt()cosDSBcsmtt()mt()1[()()]2DSBccsMM()mt2DSBAMHBBfHf通信原理课程设计6所谓相干解调是为了从接收的已调信号中，不失真地恢复原调制信号，要求本地载波和接收信号的载波保证同频同相。相干解调的一般数学模型如图6所示。图6DSB相干解调模型设图四的输入为DSB信号(11)乘法器输出为(12)通过低通滤波器后(13)当常数时，解调输出信号为(14)3.3SSB调制解调原理单边带调制（SSB）信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法[1]。本课程设计采用滤波法。3.3.1SSB调制产生SSB信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。我们把这种方法称为滤波法，它是最简单也是最常用的方法，其原理框图如图7所示。0()()()cos()mDSBcStStmtt000()()()cos()cos()1()[cos()cos(2)]2DSBccctStmtttmtt001()()cos()2mtmt001()()2mtmt通信原理课程设计7m(t)sDSB(t)sSSB(t)载波c(t)图7利用滤波法产生单边带信号滤除下边带，保留上边带（USB），H（w）具有理想高通特性,其频谱图如图8所示：{1|𝑤|𝑤𝑐0|𝑤|𝑤𝑐滤除上边带，保留下边带（LSB），H（w）具有理想低通特性,其频谱图如图9所示：=wH=wHLSB）（）（{1|𝑤|𝑤𝑐0|𝑤|𝑤𝑐SDSB(w)SDSB(w)-wc0wcw-wc0wcwHUSB(w)HLSB(w)-wc0wcw-wc0wcwSUSB(w)SLSB(w)-wc0wcw-wc0wcw图2-2滤波法形成上边带信号的频谱图图2-3滤波法形成下边带信号的频谱图通信原理课程设计83.3.2SSB相干解调相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器的一般模型如图10所示。sm(t)sP(t)sd(t)c(t)=coswct图10相干解调一般模型相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接受端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号[1]。相干解调器适用于所有所有线性调制信号的解调。所以单边带调试可以适用相干解调，本实验使用相干解调。3.4ASK调制解调原理3.4.12ASK调制振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为s(t)=(15)其中:𝑎𝑛{0,发送概率为𝑃1,发送概率为1−𝑃Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:g(t){1≤00其他LPF)(SnnnTtga通信原理课程设计9图11二进制振幅键控信号时间波型二进制振幅键控信号时间波型如图11所示。由图11可以看出，2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。二进制振幅键控信号的产生方法如图12所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现，图(b)是采用数字键控的方法实现。图12二进制振幅键控信号调制器原理框图3.4.22ASK解调原理由图1可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如图13所示。图13相干解调乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct开关电路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)载波信号2ASK信号s(t)1011Tb001ttt通信原理课程设计10图14非相干解调相干解调也叫同步解调，就是利用相干波和接收到的2ASK信号相乘分离出包含原始数据信号的低频信号，再进行抽样判决恢复数字序列。相干波必须是与发送端同频同相的正弦信号。在图3中：z(𝑡)=𝑦(𝑡)𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑐𝑡=𝑠(𝑡)𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑐𝑡=12𝑠(𝑡)(1+𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑐𝑡)=12𝑠(𝑡)+12𝑠(𝑡)𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑐𝑡（16）上式中，1/2m(t)是基带信号，1/2m(t)cos(2ωct)是频率为2ωc的高频信号，利用低通滤波器可检出基带信号，再经抽样判决，即可恢复出原始数字信号序列{an}。2ASK信号带宽为码元速率的2倍，即：B2ask=2Rb，式中Rb为信息速率。两图的抽样判决器的作用都是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b，当信号抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。4结论在本次课程设计过程中遇到了不少问题，不过通自己的努力探索，以及