專業(yè)設(shè)計方案:sumlink的pm調(diào)制_第1頁
專業(yè)設(shè)計方案:sumlink的pm調(diào)制_第2頁
專業(yè)設(shè)計方案:sumlink的pm調(diào)制_第3頁
已閱讀5頁,還剩13頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、專業(yè)設(shè)計題目:基于MATLAB-SUMLINK 的調(diào)相(PM )通信系統(tǒng)學(xué)院仿真計算機與通信工程學(xué)院專業(yè)通信工程學(xué)號20081668姓名劉荔華指導(dǎo)老師趙建(一)、八、亠刖言2011年11月目錄2(二)設(shè)計內(nèi)容及說明3(三)設(shè)計工具簡介.31.MATLAB簡介32Simulink 簡介4(四四丄設(shè)計中涉及的概念原理說明 51.模擬通信系統(tǒng).52.相位調(diào)制與解調(diào)61)調(diào)相信號62)調(diào)制原理73)調(diào)相信號的解調(diào)一一相干解調(diào)7(五)MATLAB中M函數(shù)實現(xiàn)的仿真 81. 源代碼82. 結(jié)果顯示11(六)MATLAB中SIMULINK實現(xiàn)的仿真 121. 所用模塊及參數(shù)122. 結(jié)果顯示16(七)心得體

2、會17仃八)參考文獻17(一) 前言隨著人類社會步入信息化社會,電子信息科學(xué)技術(shù)正以驚人的速度發(fā)展, 開辟了社會發(fā)展的新紀元。從20世紀90年代開始至今,通信技術(shù)特別是移動通 信技術(shù)取得了舉世矚目的成就。在通信技術(shù)日新月異的今天,學(xué)習(xí)通信專業(yè)知識 不僅需要扎實的基礎(chǔ)理論,同時需要學(xué)習(xí)和掌握更多的現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)。通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。全面、系統(tǒng) 地掌握通信系統(tǒng)基本理淪、 基本技術(shù)以及系統(tǒng)分析與設(shè)計中用到的基本工具和方 法,并將重點放在數(shù)字通信系統(tǒng)上。 通信系統(tǒng)又可分為數(shù)字通信與模擬通信。 傳 統(tǒng)的模擬通信系統(tǒng), 包括模擬信號的調(diào)制與解調(diào), 以及加性噪聲

3、對幅度調(diào)制和角 度調(diào)制模擬信號解調(diào)的影響。 數(shù)字通信的基本原理包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、 基本信道中的 數(shù)字調(diào)制方法、 數(shù)字通信系統(tǒng)的信號同步方法、 數(shù)字信號的載波傳輸、 數(shù)字信源 編碼以及信道編碼與譯碼等, 同時對多徑信道中的數(shù)字通信、 多載波調(diào)制、擴頻、 GSM與 IS95數(shù)位蜂窩通信。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展原來許多不得不采用的模擬技 術(shù)部分已經(jīng)可以由數(shù)字化來實現(xiàn), 但是模擬通信還是在通信系統(tǒng)中占有很大的比 重。(二 ) 設(shè)計內(nèi)容及說明本設(shè)計是基于MATLAB勺模擬相位(PM調(diào)制與解調(diào)仿真,主要設(shè)計思想是 利用MATLA弦個強大的數(shù)學(xué)軟件工具,其中的通信仿真模塊通信工具箱以及M文件等,方便快捷靈活的功能實

4、現(xiàn)仿真通信的調(diào)制解調(diào)設(shè)計。還借助MATLAB!視化交互式的操作, 對調(diào)制解調(diào)處理, 降低噪聲干擾, 提高仿真的準確度和可靠 性。要求基于 MATLAB勺模擬調(diào)制與解調(diào)仿真,主要設(shè)計思想是利用 MATLA、 simulink文件、M文件等,方便快捷的實現(xiàn)模擬通信的多種調(diào)制解調(diào)設(shè)計。 基于 simuli nk對數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)建模。并編寫相應(yīng)的 m文件,得出調(diào)試 及仿真結(jié)果并進行分析。(三 ) 設(shè)計工具簡介1. MATLAB 簡介MATLAB 是美國 MathWorks 公司生產(chǎn)的一個為科學(xué)和工程計算專門設(shè)計的交互式大型 軟件, 是一個可以完成各種精確計算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強大的計算

5、工具。它集圖示和精確計算于一身,在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機電工程、醫(yī)藥、金融和其它需要進行復(fù)雜數(shù)值計算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。它不僅是一個在各類工程設(shè)計中便于使用的訓(xùn)算工具, 而且也是一個在數(shù)學(xué)、 數(shù)值分析和工程計算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的教學(xué)工具, 在世界各地的 高等院校中十分流行, 在各類工業(yè)應(yīng)用中更有不俗的表現(xiàn)。 MATLAB 可以在幾乎所有的 PC 機和大型計算機上運行,適用于 Windows 、UNIX 等多種系統(tǒng)平臺。MATLAB乍為一種科學(xué)計算的高級語言之所以受歡迎,就是因為它有豐富的 函數(shù)資源和工具箱資源, 編程人員可以根據(jù)自己的需要選擇函數(shù), 而無需再去編 寫大量繁瑣的程序代碼,

6、從而減輕了編程人員的工乍負擔(dān)。 被稱為第四代編程語 言的MATLA最大的特點就是簡潔開放的程序代碼和直觀實用的開發(fā)環(huán)境。具體 地說MATLA主要有以下特點:(1) 庫函數(shù)資源豐富(2) 語言精煉,代碼靈活(3) 運算符多而靈活(4) 面向?qū)ο螅刂乒δ軆?yōu)良(5) 程序設(shè)計自由(6) 圖形功能強大(7) 程序的兼容性好(8) 源代碼開放(9) 形形色色的工具箱2. Simulink 簡介SIMULINK是MATLA軟件的擴展,它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件 包,它與MATLA語言的主要區(qū)別在于,其與用戶交互接口是基于 Windows的模 型化圖形輸入, 其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入

7、到系統(tǒng)模型的構(gòu)建, 而 非語言的編程上。在 simulink 環(huán)境中,利用鼠標就可以在模型窗口中直觀地 “畫” 出系統(tǒng)模型,然后直接進行仿真。它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口, 采用這種結(jié)構(gòu)畫模型就像你用手和紙來畫一樣容易。Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。它支持 連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng), 同時它也支持具有不同部分擁有不 同采樣率的多種采樣速率的系統(tǒng)仿真。 Simulink 為用戶提供了一個圖形化的用戶界面,對于用方框圖表示的系統(tǒng),通過圖形界面,利用鼠標點擊和拖拉方式, 建立系統(tǒng)模型就像用鉛筆在在紙上繪制系統(tǒng)的方框圖一樣簡單,它與用微分方

8、程和差分方程建模的傳統(tǒng)仿真軟件包相比,具有更直觀、更方便、更靈活的優(yōu)點, 它不但實現(xiàn)了可視化的動態(tài)仿真, 也實現(xiàn)了與MATLABC或FORTRA語言,甚至 和硬件之間的數(shù)據(jù)傳送,大大的擴展了它的功能。而所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng) 模塊,用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能,而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的,通過對這些基本模塊的調(diào)用,再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需 要的系統(tǒng)模型(以.mdl文件進行存?。?,進而進行仿真與分析。SIMILINK模塊 庫按功能進行分類,包括以下 8類子庫:Continuous (連續(xù)模塊),Discrete(離散模塊)

9、,Function&Tables (函數(shù)和平臺模塊),Math(數(shù)學(xué)模塊),Nonlinear (非線性模塊),Signals&Systems (信號和系統(tǒng)模塊),Sinks (接收器模塊), Sources (輸入源模塊)。(四)設(shè)計中涉及的概念原理說明1模擬通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)是為了有效可靠的傳輸信息,信息由信源發(fā)出,以語言、圖像、 數(shù)據(jù)為媒體,通過電(光)信號將信息傳輸,由信宿接收。通信系統(tǒng)又可分為數(shù)字 通信與模擬通信。基于設(shè)計的要求,下面簡要介紹模擬通信系統(tǒng)。信源是模擬信號,信道中傳輸?shù)囊彩悄M信號的系統(tǒng)為模擬通信。模擬通信系統(tǒng)的模型如圖所示模擬通信系統(tǒng)模型調(diào)制器:使信號與信道相匹配,便于

10、頻分復(fù)用等。發(fā)濾波器:濾除調(diào)制器 輸出的無用信號。收濾波器:濾除信號頻帶以外的噪聲,一般設(shè) N(t)為高斯白噪聲,則Ni(t)為窄帶白噪聲。2相位調(diào)制與解調(diào)1) 調(diào)相信號在模擬調(diào)制中,一個連續(xù)波有三個參數(shù)可以用來攜帶信息而構(gòu)成已調(diào)信號。當幅度和頻率保持不變時,改變載波的相位使之隨未調(diào)信號的大小而改變,這就是調(diào)相的概念。角度調(diào)制信號的一般表示形式為:Sm (t)=ACOS 3 ct+ (t)式中,A是載波的恒定振幅;3 ct+ (t)是信號的瞬時相位,而 (t)稱 為瞬時相位偏移;d 3 ct+ (t)/dt 為信號的瞬時頻率,而d (t)/dt 稱為瞬 時頻率偏移,即相對于3 c的瞬時頻率偏移

11、。設(shè)高頻載波為Uc=UCm COS 3 ct,調(diào)制信號為UQ (t),則調(diào)相信號的瞬時相 位 (t)=3 ct+KpUQ (t)瞬時角頻率3 (t)= d(t)dt=3 c+KpduQ(t)dt調(diào)相信號 u pM=UcmCOS 3 ct+K pUQ (t)將信號的信息加在載波的相位上則形成調(diào)相信號,調(diào)相的表達式為:SPM (t)=ACOS3 C t+K PM f(t)+ 0這里Kpm稱為相移指數(shù),這種調(diào)制方式,載波的幅度和角頻率不變,而瞬 時相位偏移是調(diào)制信號f(t)的線性函數(shù),稱為相位調(diào)制調(diào)相與調(diào)頻有著相當密切的關(guān)系,我們知道相位與頻率有如下關(guān)系式:C +KPM f(t) (t)=3 dt

12、= 3 C t+K PM . f (t)dt所以在調(diào)相時可以先將調(diào)制信號進行微分后在進行頻率調(diào)制,這樣等效于 調(diào)相,此方法稱為間接調(diào)相,與此相對應(yīng),上述方法稱為直接調(diào)相。調(diào)相信號的 產(chǎn)生如圖所示:(M間按調(diào)相PM調(diào)相信號的產(chǎn)生2) 調(diào)制原理實現(xiàn)相位調(diào)制的基本原理是使角頻率為CD c的高頻載波U,t)通過一個可控 相移網(wǎng)絡(luò),此網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相移受調(diào)制電壓uQ (t)控制,滿足=KpuQ (t) 的關(guān)系,所以網(wǎng)絡(luò)輸出就是調(diào)相信號,可控相移網(wǎng)絡(luò)調(diào)相原理圖如圖所示:可控相移網(wǎng)絡(luò)調(diào)相原理圖3) 調(diào)相信號的解調(diào)一一相干解調(diào)由于調(diào)相信號可以分解成同相分量與正交分量之和,因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來進行解

13、調(diào),如圖:em帶通濾波器根據(jù)公式可以設(shè)調(diào)相信號SPM (t)并設(shè)相干載波c(t)則相乘器的輸出為Sp(t)經(jīng)過低通濾波器取出其低頻分量朋)相干解調(diào)低通濾波器:Acos ct Kpim(t)si(t)=FIl 叭 tAasin2 ctK p m( )d( ) (1 - cos2 ct)22ASd(t) =Kp . m( )d再經(jīng)微分器,即得解調(diào)輸出AKpm(t)-m(t)2可見,相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號。這種解調(diào)方法需要本地載波與調(diào)制 載波同步,否則將使解調(diào)信號失真。(五 )MATLAB 中 M 函數(shù)實現(xiàn)的仿真1. 源代碼首先任意給定一個已知調(diào)制信號 m(t)=cos(pi*10*t), 進行

14、相位調(diào)制時要 用到傅里葉變換,因此先編寫傅里葉變換的m文件用作主函數(shù)調(diào)用,其m文件代 碼如下:%求傅里葉變換的子函數(shù)function M,m,df=fftseq(m,ts,df)fs=1/ts;if nargin=2 n1=0;%nargin為輸入?yún)⒘康膫€數(shù)else n1=fs/df;endn2=length(m);n=2(max( nextpow2( n1), nextpow2( n2);%nextpow2(n)取n最接近的較大2次幕M=fft(m,n);%M為信號m的傅里葉變換,n為快速傅里葉變換的點數(shù),及基n-FFT變換 m=m,zeros(1,n-n2);%構(gòu)建新的 m信號df=fs/

15、n;%重新定義頻率分辨率上述m文件以“ fftseq.m ”保存。在實現(xiàn)相位解調(diào)時要調(diào)用兩個子函數(shù),分述如下: %求信號相角的子函數(shù),這是調(diào)頻、調(diào)相都要用到的方法function v,phi=env_phas(x,ts,f0)if nargout=2%nargout為輸出變數(shù)的個數(shù)z=loweq(x,ts,f0);%產(chǎn)生調(diào)制信號的正交分量phi=angle(z);%angle是對一個復(fù)數(shù)求相角的函數(shù)endv=abs(hilbert(x);%abs用來求復(fù)數(shù) hilbert(x) 的模上述 m文件以“ env_phas.m” 保存。%產(chǎn)生調(diào)制信號的正交分量function x1=loweq(x,

16、ts,f0)z=hilbert(x);%希爾伯特變換對的利用 - 通過實部來求虛部t=0:ts:ts*(length(x)-1);x1=z.*exp(-j*2*pi*f0*t);%并將 z 信號與它的正交分量加在一起%主程序t0=1;% 信號的持續(xù)時間 , 用來定義時間向量ts=0.001;%抽樣間隔fs=1/ts;%抽樣頻率fc=100;%載波頻率 ,fc 可以任意改變t=-t0/2:ts:t0/2;%時間向量kf=100;%偏差常數(shù)df=0.25;%產(chǎn)生信號 z 的正交分量,上述m文件以“ loweq.m”保存%所需的頻率分辨率,用在求傅里葉變換時,它表示 m=cos(pi*10*t);%

17、調(diào)制信號FFT的最小頻率間隔m(t) 可以任意更改 求信號 m(t) 的積分int_m(1)=0;%for i=1:length(t)-1int_m(i+1)=int_m(i)+m(i)*ts;endM,m,df1=fftseq(m,ts,df); % M=M/fs;%f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2;%u=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_m);U,u,df1=fftseq(u,ts,df); % U=U/fs;對調(diào)制信號 m(t) 求傅里葉變換 縮放,便于在頻譜圖上整體觀察 時間向量對應(yīng)的頻率向量 %調(diào)制后的信號對調(diào)制后的信號 u 求傅里葉變換

18、 % 縮放%通過調(diào)用子程序 env_phas 和 loweq 來實現(xiàn)解調(diào)功能解調(diào),求出 u 的相位v,phase=env_phas(u,ts,fc); %phi=unwrap(phase);%校正相位角,使相位在整體上連續(xù),便于后面對該相位角求導(dǎo)dem=(1/(2*pi*kf)*(diff(phi)*fs); %對校正后的相位求導(dǎo) %再經(jīng)一些定義兩軸的刻度:將FFT中的DC分量移到頻譜中心線性變換來恢復(fù)原調(diào)制信號 %乘以 fs 是為了恢復(fù)原信號,因為前面使用了縮放 subplot(2,3,1) % 子圖形式顯示結(jié)果 plot(t,m(1:length(t) % 現(xiàn)在的 m 信號是重新構(gòu)建的信號

19、,因為在對m求傅里葉變換時 m=m,zeros(1,n-n2)axis(-0.5 0.5 -1 1)%xlabel( 時間 t) title( 原調(diào)制信號的時域圖 )subplot(2,3,4) plot(t,u(1:length(t)axis(-0.5 0.5 -1 1)xlabel( 時間 t)title( 已調(diào)信號的時域圖 )subplot(2,3,2) plot(f,abs(fftshift(M) %fftshiftaxis(-600 600 0 0.05)xlabel( 頻率 f)title( 原調(diào)制信號的頻譜圖 )subplot(2,3,5)plot(f,abs(fftshift(

20、U) axis(-600 600 0 0.05) xlabel( 頻率 f) title( 已調(diào)信號的頻譜圖 ) subplot(2,3,3)plot(t,m(1:length(t)axis(-0.5 0.5 -1 1)xlabel(時間 t)title( 原調(diào)制信號的時域圖) subplot(2,3,6)plot(t,m(1:le ngth(t)axis(-0.5 0.5 -1 1)xlabel(時間 t)title(解調(diào)后信號的時域波形)2.結(jié)果顯示將源代碼輸入MATLAB令窗口,運行就可以得到結(jié)果,如圖所示M文件仿真結(jié)果圖(六)MATLAB 中SIMULINK 實現(xiàn)的仿真1.所用模塊及參

21、數(shù)MATLAB勺功能性工具箱主要用來擴充 MATLAB勺數(shù)值分析、矩陣運算、數(shù)字 信號處理、符號計算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能、與硬件實時交互 功能。SIMILINK 模塊庫按功能進行分類,包括以下8類子庫:Continuous (連續(xù)模塊),Discrete (離散模塊),F(xiàn)unction&Tables (函數(shù)和平臺模塊),Math (數(shù)學(xué)模塊),Nonlinear(非線性模塊),Signals&Systems (信號和系統(tǒng)模塊),Sinks (接收器模塊),Sources (輸入 源模塊)。假定基頻信號為m(t)=cos(10 n *t),載波頻率f c=100Hz相位偏差Kp

22、= n ,仿真電路如圖所示:SIMULINK仿真電路圖基帶信號 Sine Wave :振幅(Amplitude) 設(shè)為1;頻率(Frequency)設(shè)為pi*10,取樣時間(Sample time)設(shè)定1/2000。如圖所示:載波信號 Sine Wavel :振幅(Amplitude) 設(shè)為1;頻率(Frequency)設(shè)為 pi*10,取樣時間(Sample time)設(shè)定1/2000。如圖所示:載波信號 Sine Wave1 :振幅(Amplitude) 設(shè)為1;頻率(Frequency)設(shè)為 pi*10,取樣時間(Sample time)設(shè)定1/2000。如圖所示Pa rain et e

23、rs療 Interpret vsctorars as 1DApplySine Wave參數(shù)設(shè)定圖示波器:Number of axes這邊設(shè)定為3, Time range為想要顯示的時間終點,設(shè)定為auto時,Time range與環(huán)境模擬設(shè)定時間一樣。如圖所示:Oener alOarta historyAxes示波器參數(shù)設(shè)定圖頻域訊號的零階保持:設(shè)定為1/1000。如圖所示:Tips; try rigHt clioking on axes零階保持設(shè)定圖頻域訊號的頻譜分析器設(shè)定:Buffer size 設(shè)定為1024, Buffer overlap 設(shè)定為 100, FFT length 設(shè)定為 1024; Frequency units 選擇 Hertz , Frequen選擇-Fs/2.Fs/2。如圖所

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論