频分复用、时分复用系统MATLAB仿真

上海大学2013～2014学年冬季学期

“通信原理”课程项目报告

课程名称：《通信原理》课程编号：07275086

项目名称和内容：搭建一个在高斯信道中传输的时分（或频分或码分）复用频带传输系统，并测试其性能。（码速率、调制方式、时分复用路数、信号功率和噪声功率自定）。

要求：

1、搭建包括发送、信道、接收在内的完整系统。

2、系统性能用表格或曲线表达。

3、鼓励利用硬件完成。

4、撰写项目报告（含摘要、概述、内容、测试结果与分析、结论与感想）。

5、使用教学专用实验平台上交项目报告。

成绩: 任课教师:

评阅日期:

频分复用、时分复用系统MATLAB仿真

2014.1

摘要：本文应用所学的通信原理的知识，在MA TLAB上搭建了频分复用和时分复用这两个系统进行仿真实验，以期起到巩固知识点、加深原理理解、增强实践能力的效果。

1.频分复用

1.1频分复用原理

频分复用（FDM）是信道复用按频率区分信号，即将信号资源划分为多个子频带，每个子频带占用不同的频率。然后把需要在同一信道上同时传输的多个信号的频谱调制到不同的频带上，合并在一起不会相互影响，并且能再接收端彼此分离开。

频分复用的关键技术是频谱搬移技术，该技术是用混频来实现的。混频的原理，如图1.1所示。

图1.1基带语音信号的频谱搬移

图1.2 双边带频谱结构

从图1.2可以看出上、下边带所包含的信息相同，所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。我们这里选择上边带。

1.2频分复用系统仿真模型建立

图1.3 频分复用系统

如上图1.3所示，我们为该系统做了GUI界面，各个阶段的波形与频谱可以很清楚地看到。该系统模拟了电话的传输，我们可以录入三段时间自定义的音频，然后这三段音频分别调制到4K、8K、12K频率上，通过带通滤波器发送至信道。我们这里用添加高斯白噪声的方法来模拟信道特性，信噪比可自定义。在接收端，先经过一个带通滤波器滤去噪声，然后相干解调，最后由低通滤波输出。

图1.4音频原始频谱图1.5音频接收频谱

2．时分复用

2.1时分复用原理

时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。这就是时分复用的概念。此外，时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路，简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。

时分解复用信号在接收端只要在时间上恰当地进行分离,各个信号就能分别互相分开，互不干扰并不失真地还原出原来的模拟信号。

图2.1 时分复用系统示意图

2.2 时分解复用中的同步技术原理

在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统能否具有有效、可靠地工作，在很大程度上依赖有无良好的同步系统。同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步几大类型。他们在通信系统中都具有相当重要的作用。时分解复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点。时分解复用的电路原理就是先通过帧同步信号和位同步信号把各路信号数据分开,然后通过相应电力和滤波器，把时分复用的调制信号不失真的分离出来。

2.3 MATLAB仿真模型建立

图2.2时分多路系统仿真模型图

如上图2.2所示。用Pulse Generator（矩形脉冲）、Sine Wave（正弦波）、Repeating Sequence（锯齿波）作为3路输入信号，经过发送端的时间分配器（Subsystem）对各路信号进行轮流导通，在经过Merge（合成）将由3路取样后信号合成1路时间复用信号；再经过接收端的时间分配器（Subsystem1）将合成的1路时间复用信号还原出3路输入信号。

图2.3 时间分配器（Subsystem）内部结构

2.4 仿真结果及其分析

图2.4所示是门控信号，其频率是3.3KHz，占空比为33.3%

图2.4 三个触发门控电路的门控信号

图2.5 三路输入信号的波形100Hz

图2.6 合并以后的波形

图2.7解复用后的波形

结果分析：

由以上波形可以看出，所设计电路基本可以实现要求的功能，时分复用波形仿真正确，但有一点不足：同步信号应从接收信号中恢复，而不应该是在接收端捏造出一个同

步信号。总体而言，基本上实现设计的目的。