基于Simulink的DSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設計

1、課程設計數(shù)字原理課程設計報告班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 電子與信息工程學院信息與通信工程系課程設計評分標評分項目得分報告書寫及格式具有題目、摘要、目錄、正文、參考文獻（5分）正文格式，圖、表、參考文獻引用等正確，排版美觀（5分）基礎原理報告中是否體現(xiàn)被仿真系統(tǒng)的原理以及原理框圖（5分）仿真目的，仿真方法，仿真結(jié)果的意義表述清楚（5分）M文件仿真做出信源，調(diào)制信號，解調(diào)信號波形（10分）仿真參量豐富（如對頻譜，信噪比，誤碼率等的分析），仿真波形直觀。（10分）Simulink仿真是否實現(xiàn)設計功能，各個模塊的設計參數(shù)是否清晰（10分）框圖直觀，有對不同參數(shù)條件下的仿真對比及

2、結(jié)論（10分）仿真參量豐富（如對頻譜，信噪比，誤碼率等的分析），仿真波形直觀。（10分）答 辯是否存在抄襲（10分）對所仿真系統(tǒng)原理的提問回答情況（10分）對仿真過程提問的回答情況（10分）總分基于Simulink的DSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設計摘要在通信技術(shù)的發(fā)展中，通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)是一個技術(shù)重點。本課程設計主要運用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺設計進行DSB調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真。在本次課程設計中先根據(jù)DSB調(diào)制與解調(diào)原理構(gòu)建調(diào)制解調(diào)電路，從Simulink工具相中找各元件，合理設置好參數(shù)并運行，其中可以通過不斷的修改優(yōu)化得到需要信號，之后分別加入高斯白噪聲，并分析對信號的影

3、響，最后通過對輸出波形和功率譜的分析得到DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真是否成功。關(guān)鍵詞：Simulink；DSB；調(diào)制；相干解調(diào)目錄1、DSB信號的模型12、DSB信號調(diào)制過程分析12.1 基于MATLAB仿真結(jié)果23、高斯白噪聲信道特性分析43.1 基于MATLAB仿真結(jié)果54、DSB解調(diào)過程分析64.1 調(diào)制解調(diào)過程仿真75、基于Simulink的仿真105.1調(diào)制模塊設計105.2 高斯白噪聲信道135.3解調(diào)模塊設計145.4 總體模型156、心得體會167、參考文獻171、DSB信號的模型在消息源上不加直流分量，即將直流去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波雙邊帶信號（DSB-SC）

4、，簡稱雙邊帶信號(DSB)。DSB調(diào)制器模型如圖1-1所示。圖1-1 DSB調(diào)制器模型 其中，設正弦載波為式中，為載波幅度；為載波角頻率；為初始相位（假定為0）。調(diào)制過程是一個頻譜搬移的過程，它是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號頻譜再搬回來，并且不失真地恢復出原始基帶信號。雙邊帶解調(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過程中，輸入信號和噪聲可以分別單獨解調(diào)。信號傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為。相干解調(diào)的原理框圖如圖1-2所示：圖1-2 相干解調(diào)器的數(shù)學模型2、DSB信號調(diào)制過程分析其時域表達式為：0式中，的平均值為0。DS

5、B的頻譜為：其典型波形與頻譜如圖2-1所示圖2-1 DSB信號的波形和頻譜由于DSB信號的包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調(diào)制信號， 需采用相干解調(diào)，也稱同步檢波。另外，在調(diào)制信號的過零點處，高頻載波相位有180°的突變。除了不再含有載頻分量離散譜外，DSB信號的頻譜與AM信號的頻譜完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。所以DSB信號的帶寬與AM信號的帶寬相同，也為基帶信號帶寬的兩倍， 即(為調(diào)制信號的最高頻率)2.1 基于MATLAB仿真結(jié)果無高斯白噪聲時，程序代碼如圖2-2所示：圖2-2調(diào)制程序代碼仿真結(jié)果如2-3所示：圖2-3調(diào)制仿真結(jié)果3、高

6、斯白噪聲信道特性分析在實際信號傳輸過程中，通信系統(tǒng)不可避免的會遇到噪聲，例如自然界中的各種電磁波噪聲和設備本身產(chǎn)生的熱噪聲、散粒噪聲等，它們很難被預測。而且大部分噪聲為隨機的高斯白噪聲，所以在設計時引入噪聲，才能夠真正模擬實際中信號傳輸所遇到的問題，進而思考怎樣才能在接受端更好地恢復基帶信號。信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲又可視為高斯白噪聲，因此我在此環(huán)節(jié)將對雙邊帶信號添加高斯白噪聲來觀察噪聲對解調(diào)的影響情況。為了具體而全面地了解噪聲的影響問題，分別引入大噪聲（信噪比為20dB）與小噪聲（信噪比為2dB）作用于雙邊帶信號，再分別對它們進行解調(diào)，觀察解調(diào)后的信號受到了怎樣的影響。在此

7、過程中，我用函數(shù)來添加噪聲，此函數(shù)功能為向信號中添加噪聲功率為其方差的高斯白噪聲。正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為：故其有用信號功率為：噪聲功率為：信噪比滿足公式:則可得到公式: 我們可以通過這個公式方便的設置高斯白噪聲的方差。3.1 基于MATLAB仿真結(jié)果噪聲程序代碼如圖3-1所示：圖3-1 噪聲程序代碼分別在大信噪比和小信噪比兩種情況下，已調(diào)信號的波形仿真結(jié)果如圖3-2所示圖3-2 仿真結(jié)果4、DSB解調(diào)過程分析所謂相干解調(diào)是為了從接收的已調(diào)信號中，不失真地恢復原調(diào)制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。相干解調(diào)的一般數(shù)學模型如圖所示。 圖5 DSB相干解調(diào)模型設圖四的輸

8、入為DSB信號乘法器輸出為通過低通濾波器后當常數(shù)時，解調(diào)輸出信號為4.1 調(diào)制解調(diào)過程仿真程序代碼如圖4-2所示：圖4-2 程序代碼仿真結(jié)果如圖4-3所示：圖4-3仿真結(jié)果調(diào)制信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)過程之后引入白噪聲，分別經(jīng)過帶通濾波器和低通濾波器來將高斯白噪聲濾波為窄帶白噪聲，再經(jīng)過解調(diào)過程將調(diào)制信號解調(diào)出來，反應原來的信息（由于噪聲必然存在，所以必然造成一定程度的失真，但都在可接受的范圍內(nèi)）。5、基于Simulink的仿真5.1調(diào)制模塊設計DSB信號調(diào)制模型如圖5-1所示。圖5-1中Baseband wave為正弦基帶信號、Carrier wave為正弦載波，均使用離散化的信號。product為

9、乘法器、scope為示波器。圖5-1 DSB調(diào)制模型設置基帶信號參數(shù)：幅度為1，頻率為0.5HZ，初相位為0，離散方式，采樣間隔為1×10-5s，具體如下圖5-2所示：圖5-2 基帶信號參數(shù)設置用同樣的方式設置載波信號參數(shù):幅度為1，頻率為8HZ，初相位為0，離散方式，采樣間隔為1×10-5s,具體如下圖5-3所示：圖5-3 載波參數(shù)設置圖仿真結(jié)果如圖5-4所示：圖5-4 DSB信號調(diào)制波形圖中三路信號波形，第一路為基帶信號，第二路為調(diào)制的DSB波形，第三路為載波。從圖中可以清楚地看出，雙邊帶信號時域波形的包絡不同于調(diào)制信號的變化規(guī)律。在調(diào)制信號零點前處已調(diào)波的相位發(fā)生了1

10、80°的突變。在調(diào)制信號的正半周期內(nèi)，已調(diào)波的高頻相位與載波相同，在調(diào)制信號的負半周期內(nèi)，已調(diào)波的高頻相位與載波相反。并且雙邊帶的帶寬為基帶信號的兩倍。5.2 高斯白噪聲信道加性高斯白噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲是疊加在信號上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無論有無信號，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。若噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數(shù)，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。在通信系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到的噪聲之一就

11、是白噪聲。在理想信道調(diào)制與解調(diào)的基礎上，在信道中加入高斯白噪聲，把Simulink中的AWGN模塊加入到模型中。仿真模型如圖5-5所示：圖5-5高斯白噪聲信道傳輸模型噪聲參數(shù)設置如圖5-6所示：圖5-6高斯噪聲參數(shù)設置仿真波形圖如圖5-7所示：圖5-7高斯白噪聲信道傳輸波形圖中第一路為調(diào)制后未經(jīng)傳輸?shù)腄SB信號波形，第二路為加性高斯白噪聲信道中傳輸?shù)牟ㄐ巍Ｏ啾容^可看出，波形出現(xiàn)了一定程度的失真。失真是隨著信噪比SNR的變化而變化的，SNR越小，通過AWGN信道的波形就越接近理想信道波形。5.3解調(diào)模塊設計因為DSB信號包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復基帶信號，

12、而必須采用相干解調(diào)。相干解調(diào)也稱同步檢波，是指用載波乘以一路與載波相干（同頻同相）的參考信號，再通過低通濾波器即可輸出解調(diào)信號?；赟imulink的解調(diào)模塊電路如圖5-8所示：圖5-8 DSB解調(diào)電路數(shù)字濾波器參數(shù)設置如圖5-9所示：圖5-9數(shù)字濾波器參數(shù)設置仿真結(jié)果如圖5-10所示：圖5-10 解調(diào)模塊波形5.4 總體模型電路模型如圖5-11所示：圖5-11系統(tǒng)總體模型圖仿真結(jié)果如圖5-12所示：圖5-12系統(tǒng)各關(guān)鍵點波形6、心得體會經(jīng)過幾天的通信原理課程設計，可以說過程很辛苦，也遇到很多困難，比如電路圖多次畫錯，分析問題查很多資料，然而，我卻學到很多東西。我學會了如何使用MATLAB以及用Simulink對DSB系統(tǒng)進行仿真，并能夠通過比較相應的波形，分析其原因，這樣更好把所學的理論知識與實踐聯(lián)系起來，深刻理解DSB調(diào)制解調(diào)的過程以及噪聲對信號傳輸?shù)挠绊憽ｋm然一開始無從下手，不過通過自己查資料以及詢問其他同學，自己能夠獨立完成對D