基于Matlab的模拟通信系统的仿真设计

目录摘要------------------------------------------------------4 第一章课程设计内容及要求--------------------------------41、课程设计的内容-----------------------------------42、课程设计的要求-----------------------------------4 第二章通信系统的调制与解调------------------------------51、通信系统的概念----------------------------------52、调制和解调的概念--------------------------------6 第三章 MATLAB软件及功能介绍------------------------------71、MATLAB软件简介-----------------------------------72、GUI功能简介--------------------------------------73、基于MATLAB相关函数介绍---------------------------8 第四章四种模拟信号的调制解调---------------------------101、AM的调制与解调---------------------------------102、DSB的调制与解调--------------------------------133、SSB的调制与解调--------------------------------164、FM的调制与解调---------------------------------195、GUI界面的设计----------------------------------23 第五章总结与结束语-------------------------------------251、各调制解调方式性能分析总结----------------------252、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。

第一章课程设计内容及要求1、课程设计的内容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。

图 1 通信系统的一般模型通信(Communication)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）。

是由美国公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式的高科技计算环境。

它将、、科学数据可视化以及非动态系统的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的众多科学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（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、并称为三大软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行运算、绘制和数据、实现、创建用户界面、连接其他的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、与通讯、、、设计与分析等。

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，，和，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、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，通常图形化经常读做“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、、行为学，及各商业领域的人机系统工程，强调人—机—环境三者作为一个系统进行。

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内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。

标签多文件的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，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。

一般置于画面的最上方或者最下方，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）与准备好的层次菜单不同，在以外的地方，通过鼠标的第二按钮调出的菜单称为“弹出菜单”。