基于Matlab模拟通信系统仿真设计

基于Matlab模拟通信系统仿真设计
基于Matlab模拟通信系统仿真设计

目录

摘要------------------------------------------------------4 第一章课程设计容及要求--------------------------------4

1、课程设计的容-----------------------------------4

2、课程设计的要求-----------------------------------4 第二章通信系统的调制与解调------------------------------5

1、通信系统的概念----------------------------------5

2、调制和解调的概念--------------------------------6 第三章MATLAB软件及功能介绍------------------------------7

1、MATLAB软件简介-----------------------------------7

2、GUI功能简介--------------------------------------7

3、基于MATLAB相关函数介绍---------------------------8

第四章四种模拟信号的调制解调---------------------------10

1、AM的调制与解调---------------------------------10

2、DSB的调制与解调--------------------------------13

3、SSB的调制与解调--------------------------------16

4、FM的调制与解调---------------------------------19

5、GUI界面的设计----------------------------------23 第五章总结与结束语-------------------------------------25 1、各调制解调方式性能分析总结----------------------25

2、结束语------------------------------------------26参考文献-------------------------------------------------26

摘要:

通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位,是不可或缺的,因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言,它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱,为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。

本次课程设计首先介绍了通信系统的概念,进而引出调制和解调,然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱,并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现,运用MATLAB仿真软件进行仿真。

第一章课程设计容及要求

1、课程设计的容

1).编写MATLAB 程序实现AM的调制与解调;

2).编写MATLAB 程序实现DSB的调制与解调;

3).编写MATLAB 程序实现SSB 的调制与解调;

4).编写MATLAB 程序实现FM 的调制与解调;

5).调用GUI实现以上相应的波形。

2、课程设计的要求

1).掌握线性幅度(AM、DSB、SSB)的调制和解调原理,以及非线性角度(FM)的调制与解调原理。

2).学会Matlab仿真软件在幅度调制与解调和角度调制与解调中的应用。

3).掌握参数设置方法和性能分析方法。

4).通过实验中波形的变换,学会分析实验现象。

5).学习掌握如何生成GUI界面以及如何使用它来显示相应的波形。

第二章通信系统的调制与解调

1、通信系统的概念

通信是为了传输信息,通信系统就是将信息从信源发送到一个或多个目的地,对于电通信来说,首先要把消息转变成电信号,然后经过发送设备,将信号送入信道,在接收端利用接受设备对接收信号作相应的处理后,送给信宿再转换为原来的消息,这一过程可利用图1所示的通信系统一般模型来概括。

(发送端)(接收端)

图1 通信系统的一般模型

通信(munication)传输的消息是多种多样的,可以分成两大类:一类称为连续消息;另一类称为离散消息。消息的传递是通过它的物理载体电信号来实现的,按信号参量的取值不同,可以把信号分为两类:模拟信号和数字信号。通常按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,相应的可以把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

1).模拟通信系统

模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统,其模型如图2所示,其中包含两种重要变换。第一种变换是,在发送端把连续消息变换成原始电信号,在接收端进行相反的变换,这种变换由信源和信宿来完成,通常称为原始电信号为基带信号,基带的意思是指信号的频谱从零频附近开始。有些信道可以直接传输基带信号,而以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输这些信号。因此,模拟通信系统中常常需要进行第二种变换:把基带信号变换成适合在信道中传输的信号,并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器[1]。

图2 模拟通信系统模型型

2.调制和解调的概念

调制:把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程,广义的调制分为基带调制和带通调制(也称为载波调制)。在无线通信中和其他大多数场合,调制均指载波调制。

载波调制,就是用调制信号去控制载波的参数的过程,使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号(基带信号),这些信号可以是模拟的,也可以是数字的。未受调制的周期性振荡信号称为载波,它可以是正弦波,也可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波调制后称为已调信号,它含有调制信号的全部特征。

解调:将已调信号中的调制信号恢复出来,是调制的逆过程。调制方式不同,解调方法也不一样。解调可以分为正弦波解调(有时也称为连续波解调)。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调,此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样,脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。

调制方式有很多,根据调制信号是模拟信号还是数字信号,载波是连续波

(通常是正弦波)还是脉冲序列,相应的调制方式有模拟连续波调制(简称模拟调制)、数字连续波调制(简称数字调制)、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等。最重要和最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的调幅、双边带、单边带和残留边带等调制就是幅度调制的几个典型实例。

解调的方法可以分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。解调过程与采用何种解调方式有关,对于常规幅度调制,一般用包络检波进行解调,由于在这种解调方式中,接收机对载波频率和相应精度的了解是无关紧要的,所以解调过程相对简单。对于DSB调制和SSB调制,用相干解调的方法,它要求在接收机中有一个与载波同频同相的信号,接收机中产生所需要的正弦波振荡器,为本地振荡器。

数字通信系统中,采用键控调制方式,这里不一一介绍。

第三章MATLAB软件及功能介绍

1、MATLAB软件简介

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、

实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。编程创造的功能:在命令行或者在手稿里确定单个行的函数的匿名的函数,当任何表示是真实的时,有条件的休息点,让你停止块意见出于记分员可发表意见的一个代码的整个部分数学整数算术,让你处理更大的整数数据集合单精度运算,线性代数,FFT和过滤,使你能够处理更大的单精度数据集合更坚固的计算几何学程序使用Qhull.1,给更大的对算法选择的控制linsolve 功能,使你能够迅速通过指定系数的基体的结构解决线性方程序的系统和multipoint边值问题

编程环境:MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MATLAB的用户界面也越来越精致,更加接近Windows的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。

2、GUI功能简介

GUI 是Graphical User Interface 的简称,即图形用户界面,通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-ee”准确来说GUI 就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学,及各商业领域需求分析的人机系统工程,强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能,使操作更人性化,

减轻使用者的认知负担,使其更适合用户的操作需求,直接提升产品的市场竞争力。

主要组成部分:

多文件界面

在一个窗口之进行多个数据管理的方式。这种情况下,窗口的管理简单化,但是操作变为双重管理。

标签

多文件界面的数据管理方式中使用的一种界面,将数据的标题在窗口中并排,通过选择标签标题显示必要的数据,这样使得接入数据方式变得更为便捷。

上述中,多文件界面主要是微软视窗系统采用。而在其他环境中,通常多是单文件界面,所以无所谓单一/多文件界面的称呼问题。

菜单

将系统可以执行的命令以阶层的方式显示出来的一个界面。一般置于画面的最上方或者最下方,应用程序能使用的所有命令几乎全部都能放入。重要程度一般是从左到右,越往右重要度越低。命定的层次根据应用程序的不同而不同,一般重视文件的操作、编辑功能,因此放在最左边,然后往右有各种设置等操作,最右边往往设有帮助。一般使用鼠标的第一按钮进行操作。

即时菜单(又称功能表)

与应用程序准备好的层次菜单不同,在菜单栏以外的地方,通过鼠标的第二按钮调出的菜单称为“弹出菜单”。根据调出位置的不同,菜单容即时变化,列出所指示的对象可以进行的操作。

图标

显示在管理数据的应用程序中的数据,或者显示应用程序本身。

数据管理程序,即在文件夹中用户数据的管理、进行特定数据管理的程序的情况下,数据通过图标显示出来。通常情况下显示的是数据的容或者与数据相关联的应用程序的图案。另外,点击数据的图标,一般可以之间完成启动相关应用程序以后再显示数据本身这两个步骤的工作。

应用程序的图标只能用于启动应用程序。

按钮

菜单中,利用程度高的命令用图形表示出来,配置在应用程序中,成为按钮。应用程序中的按钮,通常可以代替菜单。一些使用程度高的命令,不必通过菜单一层层翻动才能调出,极大提高了工作效率。但是,各种用户使用的命令频率是不一样的,因此这种配置一般都是可以由用户自定义编辑。

3、基于MATLAB相关函数介绍

1).plot

功能:线型绘图函数。

格式:plot(x) plot(x,y)

说明:plot(x)是一种最简单的调用方式, x是长度为n的数值向量。plot(x)的作用是在坐标系中顺序地用直接连接顶点{i,x(i),i=1,2,…,n}生成一条折线。当向量元素充分多时, 即可生成一条光滑的曲线。

2).subplot

功能:多坐标设置与定位当前坐标系。

格式:subplot(m,n,k)

说明:subplot(m,n,k)将图形窗口分成m行n列m*n块子区域,按从上到下,从左到右

的顺序,在第k块子区域定义一个坐标系, 使其成为当前坐标系, 随后的绘图函数将在该坐标系输出图形。

3).ezplot

功能:该命令用来绘制符号表达式的自变量和对应各函数值的二维曲线。

格式:ezplot(F, [xmin,xmax],fig)

说明:其中F是要画的符号函数;[xmin,xmax]是绘图的自变量围,fip是窗口。4).axis

功能:该命令用来控制坐标轴的特性。

格式:axis([xmin,xmax], [ymin,ymax])

说明:此为坐标围,其中xmin<xmax ,ymin<ymax 。

5).butter函数是用来计算求Butterworth数字滤波器的系数。所调用的函数格式如[a,b]=butter(N,wn,‘low’)这是指求N阶低通滤波器的系数。由此也可以求出帯通、高通、帯阻的。并且也可以选择用其他类型的,如切比雪夫,椭圆型等。6).filter函数为滤波函数,如Y = filter(B,A,X) ,输入X为滤波前序列,Y为滤波结果序列,B、A 提供滤波器系数,B为分子,A为分母

7).size函数是用来求某一函数行和列,如[m,n]=size(x);是用来求函数x的行数和列数。

8).randn函数只用来产生随机数,在本次课设中,该函数可用来产生随机数作为在信道中加入的随机噪声。如ni=randn(m,n)为产生一个随机矩阵作为噪声加入到信道中。

9).int函数是求积分的函数,如y=int_x,即x的积分是y。

10).diff 函数是求导的函数,如y=diff_x,即x 的倒数是y 。

11).str2num 函数是将我们所输入的数正常显示出来,因为在MATLAB 中,函数所显示的数是ASC 码值,因此,必须用此函数才能正常显示我们所想使用的阿拉伯数字。

12).hilbert 函数,是用来提取包络的,在包络检波中可以运用到。其调用格式为:s=abs(hilbert(s0));

第四章 四种模拟信号的调制解调

1、AM 的调制解调

1).AM 调制原理

基带信号中含有直流分量,已调信号表达式:t w t m A t S c AM cos ))(()(0+= A0:调制信号中的直流成分;m(t):需传送的原始信号。由上式可以看出,载波信号的表达式为t c ωcos ,调制信号的表达式为t A t m m m ωcos )(= 。在本次课设中,令Am 为5,并且在m(t)前设有调制系数m 来控制调制程度。原理框图如下所示:

2).AM 的解调原理

AM 的解调为调制的逆过程,AM 解调可以分为相干解调和包络(非相干解调)两种,在本次课设中,两种方法我都运用到,在下面的容中将会做一系列的对比。在相干解调中,要注意的是我们要加入一个与原先调制信号运用到的载波信号一样的载波信号与已调信号相乘。本次课设用到的是相关解调。

)

(t m )

(t

(1)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的位置,这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的逆过程,即把在载频位置上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。相干解调时,为了无失真的恢复出原始基带信号,接收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,经过低通滤波器取出低通分量,即可得到原始的基带调制信号。相干解调适用于所有的线性调制信号的解调,即对AM、DSB、SSB。在下面的有关对DSB、SSB等的相干解调将不再做解释。从下面的原理图我们可以看出来。

c(t)=coswct

相干解调的一般模型

(2).包络检波

AM信号在满足|m(t)|max<=A0的条件下,其包络与调制信号m(t)的形状完全相同。因此,AM除了可以采用相干解调之外,还可以采用包络检波,且一般情况下都采用的是包络检波来恢复信号。

包络检波通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调,因此不需要相干载波。在MATLAB中,提取包络我们可以采用希尔伯特函数来提

取。

3).AM调制与解调结果的实现与分析(1).AM调制解调程序代码

cla reset

t=-1:0.00001:1;

A0=8;%载波信号振幅

A1=4;%调制信号振幅

A2=2;%已调信号振幅

f=3000;%载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15;%调制度

k=0.5%DSB前面的系数

Uc=A0*cos(w0*t);%载波信号

subplot(421);

plot(t,Uc);

title('载频信号波形');

axis([0,0.01,-15,15]);

subplot(422);

Y1=fft(Uc);%对载波信号进行傅里叶变换

plot(abs(Y1));title('载波信号频谱');

axis([5800,6200,0,1000000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=8; %载波信号振幅

A1=4; %调制信号振幅

A2=2; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号

subplot(423);

plot(t,mes);

xlabel('t'),title('调制信号');

subplot(424);

Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换plot(abs(Y2));

title('调制信号频谱');

axis([198000,202000,0,1000000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=8; %载波信号振幅

A1=4; %调制信号振幅

A2=2; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %消调制信号

Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号

subplot(425);

plot(t,Uam);

grid on;

title('AM调制信号波形');

subplot(426);

Y3=fft(Uam); % 对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid;

title('AM调制信号频谱');

axis([5950,6050,0,500000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=8; %载波信号振幅

A1=4; %调制信号振幅

A2=2; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号

Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号

Dam=Uam.*cos(w0*t); %对AM调制信号进行解调subplot(427);

plot(t,Dam);

grid on;

title('滤波前AM解调信号波形');

subplot(428);

Y5=fft(Dam); % 对AM解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y5)),grid;

title('滤波前AM解调信号频谱');

axis([187960,188040,0,200000]);

(2).结果截图

(3).实验结果分析

从左图中可以载波、调制信号的波形,右图中可以的到个波形频率。图中可以看出实验得到比较准确的解调信号,因为调制信号时没有噪声干扰。另外解调信号不过横轴是因为调制信号有直流分量。

2、DSB的调制与解调原理

1).DSB的调制原理

与AM信号比较,DSB信号不存在直流分量,如果输入基带信号没有直流分量,且h(t)是理想带通滤波器,则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号,或称双边带抑制载波调制信号,简称DSB信号。时域表达式:s_dsb(t)=m(t)cosωct,m(t)为调制信号。其优点是节省了载波功率,缺点是不能用包络检波,需用相干检波,较复杂。

2).DSB的解调原理

DSB的解调只能用相干解调,其解调原理与AM的解调原理是相同的,参照就行。解调原理图可由下图所示,下图是在信道中加了噪声的。我们也可以将噪声去掉,默认为其为理想信道。

3). DSB调制与解调的结果实现与分析(1).DSB调制解调代码

cla reset

t=-1:0.00001:1;

A0=10;%载波信号振幅

A1=5;%调制信号振幅

A2=3;%已调信号振幅

f=3000;%载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15;%调制度

k=0.5%DSB前面的系数

Uc=A0*cos(w0*t);%载波信号

subplot(421);

plot(t,Uc);

title('载频信号波形');

axis([0,0.01,-15,15]);

subplot(422);

Y1=fft(Uc);%对载波信号进行傅里叶变换

plot(abs(Y1));title('载波信号频谱');

axis([5800,6200,0,1000000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=10; %载波信号振幅

A1=5; %调制信号振幅

A2=3; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号

subplot(423);

plot(t,mes);

xlabel('t'),title('调制信号');

subplot(424);

Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换

plot(abs(Y2));

title('调制信号频谱');

axis([198000,202000,0,1000000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=10; %载波信号振幅

A1=5; %调制信号振幅

A2=3; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号

Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已调信号

subplot(425);

plot(t,Udsb);

grid on;

title('DSB已调信号波形');

axis([0,1,-40,40]);

subplot(426);

Y4=fft(Udsb); % 对DSB已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y4)),grid;

title('DSB已调信号频谱');

axis([193960,194040,0,1300000]);

t=-1:0.00001:1;

A0=10; %载波信号振幅

A1=5; %调制信号振幅

A2=3; %已调信号振幅

f=3000; %载波信号频率

w0=2*f*pi;

m=0.15; %调制度

k=0.5 %DSB 前面的系数

Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号

mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号

Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已调信号

Ddsb=Udsb.*cos(w0*t); % 对DSB已调信号进行解调

subplot(427);

plot(t,Ddsb);

grid on;

title('滤波前DSB解调信号波形');

axis([0,1,-40,40]);

subplot(428);

Y6=fft(Ddsb); % 对DSB解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y6)),grid;

title('滤波前DSB解调信号频谱');

axis([187960,188040,0,1300000]);

(2).结果截图

(3).结果分析

DSB信号解调时采用相干解调,比包络检波器复杂得多。根据原理可以很容易设计出调制和解调的方法来。结果跟预期的一致。由于是在理想状态下做的调制,所以解调得比较完美。如果是在工程上使用,肯定有或多或少的噪声干扰,那样的话必须要在解调后设计一个滤波器滤除噪声。

3、SSB的调制与解调

1).SSB的调制原理

假定基带信号仍然是一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源m(t),载波是频率为10Hz,幅值A=2的余弦信号。用相移法产生SSB信号,可用以下的表达式表示:

也就是说将基带信号m(t)本身乘以余弦信号本身,对基带信号进行希尔伯特变换后与正弦信号相乘,最后将两个乘积相加即可。在MATLAB程序设计时,先设计出希尔伯特变换函数,再按以上步骤实施,就得到了SSB调制的程序。

2).SSB的解调原理

SSB的解调是SSB调制的逆过程,因为也只能用相干解调,需经过模拟相乘

器,与相干载波相乘。因为SSB 的上下边带是一样的,我们单独的看是不能看出调制或解调出的信号是上边带还是下边带,所以我们引入了希尔伯特变换,调制解调出的是整个SSB 信号,包括上边带与下边带。其原理框图如图所示:

H(w)为单边带滤波的传输函数,若具有以下理想高通特性,则可滤除下边带;

????

?≤==)(,0)

>(,1)()(c c USB H H ωωωωωω

若具有以下理想低通特性,则可滤除上边带;

????

?≥==)(,0)

<(,1)()(c c LSB H H ωωωωωω

实现SSB 的调制需要设计一个滤波器,本次课设我设计的是低通滤波器,查 阅资料,用matlab 设计生成滤波器的系数。

3).SSB 调制与解调的结果实现与分析

(1).SSB 调制解调程序代码 cla reset fm=1; fc=10; am=sqrt(2); Fs=300; wc=2*pi*fc; wm=fm*2*pi; t=0:1/Fs:1;

sm=am*cos(wm*t); %原信号 subplot(421)

plot(t,sm); %原信号时域波形

title('SSB调制信号的时域波形');

xlabel('t');

grid on;

s=modulate(sm,fc,Fs,'amssb'); %已调制信号

S=abs(fft(sm)); %傅里叶变换subplot(422)

plot(S); %已调制信号频域波形title('SSB原始信号的功率谱');

xlabel('w');

grid on;

subplot(423)

plot(t,s); %已调制信号时域波形title('SSB已调信号时域波形');

xlabel('t');

grid on;

subplot(424)

S=abs(fft(s));

plot(S); %已调制信号频域波形title('SSB已调信号的功率谱');

xlabel('w');

grid on;

sp=s.*cos(wc*t); %乘相干载波

fp=3;

fs=15; %设计低通滤波器

wp=(2*pi*fp)/Fs;

ws=(2*pi*fs)/Fs;

alphap=0.5;

alphas=40;

delta1=(10^(alphap/20)-1)/(10^(alphap/20)+1);

delta2=10^(-alphas/20);

delta=[delta1,delta2];

f=[fp,fs];m=[1,0];

[L,fpts,mag,wt]=remezord(f,m,delta,Fs);

hn=remez(L,fpts,mag,wt); %设计低通滤波器结束sd=conv(sp,hn); %过低通滤波器

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号: 2142402 姓名:圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的: 1、掌握MATLAB的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、实验内容: 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下: x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图: 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

基于MATLAB的MIMO通信系统仿真(DOC)

目录 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真………………………… 一、基本原理……………………………………………………… 二、仿真…………………………………………………………… 三、仿真结果……………………………………………………… 四、仿真结果分析…………………………………………………(二)自选习题部分…………………………………………………(三)总结与体会……………………………………………………(四)参考文献…………………………………………………… 实训报告 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真 一、基本原理 二、仿真 三、仿真结果 四、仿真结果分析 OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响。OFDM技术如果要提高传输速率,则要增加带宽、发送功率、子载波数目,这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。 MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流,即传输速率很高。这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率,也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。 所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起,现在是3G,未来也是4G,以及新一代WLAN技术的核心。总之,是核心物理层技术之一。 1、MIMO系统理论:

核心思想:时间上空时信号处理同空间上分集结合。 时间上空时通过在发送端采用空时码实现: 空时分组、空时格码,分层空时码。 空间上分集通过增加空间上天线分布实现。此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。 2、MIMO 系统模型: 11h 12 h 21 h 22 h r n h 1r n h 21 R n h 2 R n h 1 n n R h 可以看到,MIMO 模型中有一个空时编码器,有多根天线,其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。为什么说nt>nr ,因为一般来说,移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。 接收矢量为:y Hx n =+,即接收信号为信道衰落系数X 发射信号+接收端噪声 3、MIMO 系统容量分析: (附MIMO 系统容量分析程序) 香农公式的信道容量(即信息传送速率)为: 2log (1/)C B S N =+ 4、在MIMO 中计算信道容量分两种情况: 未知CSI 和已知CSI (CSI 即为信道状态信息),其公式推导较为复杂,推导结果为信道容量是信噪比与接收、发射天线的函数。 在推导已知CSI 中,常用的有waterfilling ,即著名的注水原理。但是,根据相关文献资料,通常情况下CSI 可以当做已知,因为发送,接收端会根据具体信道情况估算CSI 的相关参数。 在这里对注水原理做一个简单介绍:之所以成为注水原理是因为理想的注水原理是在噪声大的时候少分配功率,噪声小时多分配功率,最后噪声+功率=定值,这如果用图形来表示,则类似于给水池注水的时候,水池低的地方就多注水,也就是噪声小分配的功率就多,故称这种达到容量的功率分配方式叫做注水原理。通过给各个天线分配不同的发射功率,增加系统容量。核心思想就是上面所阐述的,信道条件好,则分配更多功率;信道条件差,则分配较少的功率。 在MIMO 的信道容量当中要注意几个问题:(下面说已知CSI 都是加入了估计CSI 的算法,并且采用了注水原理。) 1. 已知CSI 的情况下的信道容量要比发送端未知CSI 的情况下的信道容量高,这是 由于当发送端已知CSI 的时候,发送端可以优化发送信号的协方差矩阵。也就是

MATLAB通信系统仿真心得体会

MATLAB通信系统仿真心得体会 课程名称(中文) MATLAB通信系统仿真成绩姓名班级学号日期 学习MATLAB通信系统仿真心得体会 经过一学期的MATLAB通信系统仿真的学习,使我对通信原 理及仿真实践有了更深层次的理解。在学习过程当中,了解到了MATLAB的语言基础以及应用的界面环境,基本操作和语法,通信仿真工具箱的应用,simulink 仿真基础,信号系统分析等一系列的内容。我明白学好这门课程是非常的重要。 在学习当中,我首先明白了通信系统仿真的现实意义,系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。知道了通信系统仿真的必要性,利用系统建模和软件仿真技术,我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估。通过仿真技术和方法,我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来。利用系统仿真方法,可以迅速构建一个通信系统模型,提供一个便捷,高效和精确的评估平台。明白了MATLAB通信系统仿真课程重点就是系统仿真软件 Matlab / Simulink 在通信系统建模仿真和性能评估方面的应用原理,通信系统仿真的一般原理和方法。 MATLAB集成度高,使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容易由用户自行扩展,与其它计算机语言相比, MATLAB有以下显著特点:1.MATLAB是一种解释性语言;2(变量的“多功能性”;3.运算符号的“多功能性”;4(人机界面适合科技人员;5(强大而简易的作图功能;6(智能化程度高;7(功能丰富,可扩展性强。在MATLAB的Communication Toolbox(通 信工具箱)中提供了许多仿真函数和模块,用于对通信系统进行仿真和分析。

MATLAB 2psk通信系统仿真报告

实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。一般把信号振荡一次(一周)作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的

相位差180度,也就是反相。当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容:模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析,需要先对信号进行抽样(时间上的离散化),把连续数据转变为离散数据分析。抽样(时间离散化)是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律:要无失真地恢复出抽样前的信号,要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系,在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样,转变成离散信号,然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率,即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样,并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号: 指 导 老 师: 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

基于matlab的通信系统仿真

创新实践报告 报告题目: 基于matlab的通信系统仿真学院名称: 信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术与工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MA TLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计与分析过程变得相对直观与便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性与极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示: 二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p

p=0、5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)就是由伊利亚斯(p 、Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅与当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 与n 的值就是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以瞧出:输出的数据位V1,V2与寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍就是1,偶数个1模2运算后结果就是0。 2、译码原理 卷积码译码方法主要有两类:代数译码与概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表就是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果,并且设备较简单。概率译码,又称最大似然译码,就是基于信道的统计特性与卷积 码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码就是目前使用最广泛的概率 译码方法。 02 1V D D =⊕01232V D D D D =⊕⊕⊕

基于matlab的通信系统仿真要点

创新实践报告 报告题目:基于matlab的通信系统仿真学院名称:信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MATLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示:

二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab 中自带的函数randsrc 来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p p=0.5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)是由伊利亚斯(p.Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅和当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 和n 的值是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以看出:输出的数据位V1,V2和寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2 D0D2D1D3 + + M V1 V2 OUT 02 1V D D =⊕0123 2V D D D D =⊕⊕⊕

MATLAB通信系统仿真实验报告

实验一、MATLAB的基本使用与数学运算 目的:学习MATLAB的基本操作,实现简单的数学运算程序。 内容: 1-1 要求在闭区间[0,2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。 运行代码:x=[0:2*pi/9:2*pi] 运行结果: 1-2 用M文件建立大矩阵x x=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9] 代码:x=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9] m_mat 运行结果: 1-3已知A=[5,6;7,8],B=[9,10;11,12],试用MATLAB分别计算 A+B,A*B,A.*B,A^3,A.^3,A/B,A\B. 代码:A=[5 6;7 8] B=[9 10;11 12] x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3 X7=A/B X8=A\B 运行结果: 1-4任意建立矩阵A,然后找出在[10,20]区间的元素位置。 程序代码及运行结果: 代码:A=[12 52 22 14 17;11 10 24 03 0;55 23 15 86 5 ] c=A>=10&A<=20

MATLAB对QPSK通信系统的仿真

QPSK通信系统的性能分析与matlab仿真 1 绪论 在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源,只有通过广泛地传播与交流,才能促进社会成员之间的合作,推动生产力的发展,创造出巨大的经济效益。在新技术革命的高速推动和信息高速公路的建设,全球网络化发展浪潮的推动下,通信技术得到迅猛的发展,载波通信、卫星通信和移动通信技术正在向数字化、智能化、宽带化发展。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、效率高、贴近实际、等优点,基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件应用于Simulink。本文设计出一个QPSK仿真模型,以分析QPSK在高斯信道中的性能,通过此次课程设计,更好地了解QPSK系统的工作原理,传输比特错误率和符号错误率的计算。 1.1 研究背景与研究意义 1.1.1 研究背景 在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源,只有通过广泛地传播与交流,才能促进社会成员之间的合作,推动生产力的发展,创造出巨大的经济效益。信息的数字转换处理技术走向成熟,为大规模、多领域的信息产品制造和信息服务创造了条件。高新技术层出不穷。随着通信技术的发展,通信系统方面的设计也会越来越复杂,利用计算机软件的仿真,可以大大地降低通信过程中的实验成本。Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中只

要通过简单的鼠标操作,就可以构造出复杂的系统。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口,这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 1.1.2研究意义 通过完成实验的设计内容,加深对通信原理理论的理解,熟悉通信系统的基本概念,复习正交相位偏移键控(QPSK)调制解调的基本原理和误比特率的计算方法,了解调制解调方式中最基础的方法。包括模拟调制中的幅度调制(AM)如双边带幅度调制(DSB)、单边带幅度调制(SSB)、常规幅度调制;角度调制中的相位调制(FM)和频率调制(PM)。以及数字调制中的幅度调制,相位调制,频率调制等方式,了解QPSK的实现方法及数学原理,掌握通信系统Simulink仿真建模方法。数字通信之所以取得迅速的发展不是偶然的现象, 有其理论上、技术上和客观需求上的基础从理论分析开始, 人们早就认识到数字通信在理论上比模拟通信具有一系列优点。除上述各点外, 在频带和功率的有效利用方面也更为有利计算技术和微电子学的进展为通信的数字化提供了坚实的技术基础人们在社会生活中对多种功能综合服务的需要是数字通信发展的强大动力。 1.2 课程设计的目的和任务 1.2.1 课程设计的目的 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。通信系统的计算机仿真设计课程设计是通信工程专业的学生在学完通信工程专业基础课、通信工程专业主干课及科学计算与仿真专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际,在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题,巩固和扩大所学知识面,为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 1.2.2课程设计的任务 (1)掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法;掌握

基于MATLAB通信系统的设计仿真

基于MATLAB的通信系统的设计与仿真系别电气工程系 专业电子信息工程 姓名刘得陇 学号25 指导教师姓名钟立华

选题关键词:PSK调制、NRZ码型、AWGN信道 关键词介绍 PSK调制:2PSK数字调制原理 在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号. 通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1 和0. NRZ码型:不归零码(NRZ,Non-Return to Zero) 基带传输时,需要解决数字数据的数字信号表示以及收发两端之间的信号同步问题。对于传输数字信号来说,最简单最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字,也即数字信号由矩形脉冲组成。按数字编码方式,可以划分为单极性码和双极性码,单极性码使用正(或负)的电压表示数据;双极性码是二进制码,1为反转,0为保持零电平。根据信号是否归零,还可以划分为归零码和非归零码,归零码码元中间的信号回归到0电平,例如“1”为正电平,“0”为负电平,每个数据表示完毕后,都会回归到零电平状态,而非归零码没有回归到零电平的过程,例如“1”为高电平,“0”为低电平。 AWGN信道: 不考虑通信信道信号时,由宽频带范围描述的统计随机无线噪声。 AWGN,在通信上指的是一种通道模型(channel model),此通道模型唯一的信号减损是来自于宽带(Bandwidth)的线性加成或是稳定谱密度(以每赫兹瓦特的带宽表示)与高斯分布振幅的白噪声。 白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声,即其功率谱密度为常数。

一、课题说明 通信是通过某种媒体进行的信息传递,目的是传输信息,通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位,是不可或缺的,因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言,它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱,为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。通信系统仿真贯穿通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。 本报告针对通信系统仿真的探讨主要做了以下的工作: (1)介绍了通信系统仿真的相关内容,包括通信系统仿真的一般步骤。 (2)对通信系统中的主要环节,如模拟信号的数字传输系统进行了详细的阐述。 (3)在理解通信系统理论的基础上,利用Simulink强大的仿真功能,对PSK通信系统进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示,并且给出了具体的分析。 二、基本原理 1、通信系统仿真的一般步骤 通信系统仿真一般分成3个步骤,即仿真建模、仿真实验和仿真分析。应该注意的是,通信系统仿真是一个螺旋式发展的过程,因此,这3个步骤可能需要循环多次才能达到想要的结果。

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号:2142402 姓名:圣斌

实验一 Matlab 基本语法与信号系统分析 一、 实验目的: 1、掌握MATLAB 的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、 实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、 实验内容: 1、MATLAB 为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB 程序如下: x = -pi:0.1:pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x ,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x ,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time ’,纵坐标为’y ’ 运行结果如下图: -4-3-2-101234 -1-0.500.5 1plot(x,y1) -1-0.500.51time y

2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2); xlabel ('time'); ylabel ('y') subplot(1,2,1),stem(x,y1,'r') %绘制红色的脉冲图 subplot(1,2,2),stem(x,y1,'g') %绘制绿色的误差条形图 运行结果如下图: 3、一个复指数信号可以分解为实部和虚部两部分。实际通信信道并不能产生复指数信号,但可以用复指数信号描述其他基本信号,因此在通信系统分析和仿真中复指数信号起到十分重要的作用。 从严格意义上讲,计算机并不能处理连续信号。在MATLAB中,连续信号是用信号在等时间间隔点的采样值来近似表示的。当采样间隔足够小时,就可以比较好的近似连续信号。例如绘制复指数信号时域波形的MATLAB实现如下。

基于MATLAB的QDPSK通信系统仿真

基于MATLAB的QDPSK通信系统仿真 摘要 针对信号与系统课程及电子信息类专业的特点, 提出将MATLAB引入到信号与系统课程的教与学中, 既能加强学生对理论知识的掌握及提高解决实际问题的能力, 又能为课堂教学及教学方法和手段的改革增添活力。 MATLAB的出现使“信号与系统”课程的计算机辅助教学更为便捷。本文详细论述了使用MATLAB工具将“信号与系统”中复杂的理论计算和绘图等抽象问题通过编程变得简单而直观。MATLAB的运用大大改善了“信号与系统”的教学方法和手段,丰富了教学内容,取得了良好的教学效果,对于教学水平的提高十分有益 利用MATLAB平台的SIMULINK功能编写了一套QDPSK通用功能模块库,并在此基础上进行了多项可视化仿真,较好地显示了数字通信的工作方式和优越性,以及采用SIMULINK进行仿真的良好的演示效果,为QDPSK系统的研究提 供了一个较好的软件平台。 关键字: 通信系统; 仿真; QDPSK 引言 在通信与电子工程领域,系统仿真技术一直是进行新型通信协议研发、通信体制的性能研究、通信系统设计、算法分析和改进、通信信号处理、电子系统设计的重要手段。传统的仿真技术基于C语言等计算机专业编程技术,编程的工作量大,仿真程序的可读性、可重用性、可靠性都很难适应大型复杂通信系统仿真的需要。通信与电子工程师和科研工作者迫切需要一种仿真工具,以摆脱繁杂的编程工作,将精力和时间集中到解决科学问题、提出和验证创新思想和算法上来。MATLAB以及Simulink科学计算、建模和仿真软件是为了适应这一要求而产生的优秀仿真平台软件,并已成为全世界科学工作者共同的学术交流工以及系统仿真界事实上的工业标准。现在,我国教育科研部门对MATLAB的地位和重要作用也逐渐达成了共识,尤其是在硬件设施有限、科研经费不足的情况下,MATLAB的广泛应用必将大大提升我国科教事业的基础研究水平。 目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (1)

基于MATLAB的通信系统的设计与仿真

2011届学士学位论文 基于MATLAB的通信系统的设计与仿真学院、专业物理与电子信息学院 电子信息工程 研究方向系统仿真 学生姓名 学号 指导教师姓名 指导教师职称教授 2011年4月29日

基于MATLAB的通信系统的设计与仿真 摘要通信是通过某种媒体进行的信息传递,目的是传输信息,通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位,是不可或缺的,因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言,它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱,为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。 本论文首先介绍了通信系统的概念,进而引出调制和解调,然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱,并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现,运用MATLAB仿真软件进行仿真。 关键词通信系统;调制与解调;MA TLAB

Simulation And Design Of Communication Systems Based On MATLAB Abstract Communication is through a media for transportation. Communication system which is used to complete the process of information transmission systems ,in general, is to send the information from the source to one or more destinations. Modulation and demodulation occupied an important position in the transmission of information which is essential, so the research about the modulation and demodulation process in the communication system is extremely important. MATLAB is a numerical computation, graphics rendering, image processing and system simulation and other powerful features in one of the scientific computing language, it is a powerful matrix calculation and graphical visualization features and a rich toolbox provides a great convenience for the communication system of modulation and demodulation process. This paper introduces the concept of the communication system, and then leads to modulation and demodulation, and then introduced several of our commonly used method of modulation and demodulation. As the power of MATLAB so we introduced the communication system toolbox in the MATLAB. We gives several examples about the communication system based on MATLAB modulation and demodulation and use the software of MATLAB to simulate them. Keywords Communication Systems;Modulation and demodulation; MATLAB

MATLAB_2psk通信系统仿真报告

实验一2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1

调制原理 数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。一般把信号振荡一次(一周)作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的相位差180度,也就是反相。当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在

matlab通信系统仿真——汉明编码,FDMA调制

此代码实现了汉明编码,FDMA调制,高斯白噪声信道传输的通信系统matlab仿真。 %===========================所需数据================================= len = 100; %产生信号长度 fs=44100; %抽样频率 t=0:len*200*1.75-1; %t值范围 mm1=1:len; mm2=1:len; mm3=1:len; nn1=1:200; nn2=1:200; nn3=1:200; uu=1:300; snr=10; %高斯信道信噪比 fazhi=0.5; %判决阀值 f1=5200; %载波频率 f2=10200; f3=16200; %===========================随机2进制信号产生================================= msg1 = randint(1,len,2); % Random binary message of 2-bit symbols 信源 msg2 = randint(1,len,2); msg3 = randint(1,len,2); %===========================汉明编码================================= %信号1编码 DS_chips11=encode(msg1,7,4,'hamming/fmt'); DS_chips12=DS_chips11'; %信号2编码 DS_chips21=encode(msg2,7,4,'hamming/fmt'); DS_chips22=DS_chips21'; %信号3编码 DS_chips31=encode(msg3,7,4,'hamming/fmt'); DS_chips32=DS_chips31'; %===========================信号扩码================================= %信号msg1扩码 for mm1=1:175

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