通信原理MA讲解.docx

实验1 模拟调制系统仿真实验目标l 掌握线性模拟调制信号的波形及产生方法；l 掌握线性模拟调制信号的频谱特点；l 掌握线性模拟调制信号的解调方法；l 掌握线性模拟调制系统的MATLAB仿真实现1.1 模拟调制l 模拟调制包括幅度调制（DSB，SSB，AM）和相角调制（频率和相位调制）l 幅度调制（线性调制）是正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案l 若调制信号,频谱为，带宽为，SSB调制的带宽为，DSB和AM调制的带宽为2VSB-AM的带宽在-2区间内l AM调制与DSB调制在许多方面十分相似，唯一区别在于AM调制用代替DSB的ll调制器模型如图1-1所示图1-1 AM调制器模型l 假设被调信号是零均值信号，则调制信号的功率为l 为调制信号平均功率，为边带功率，为载波功率l 调制信号中用于发送信息的功率和总功率的比值称为调制效率，l 解调器输入信噪比定义为，为理想带通滤波器带宽，在理想信道中，当带通滤波器幅频特性为常数1时，，，即可由解调器输入信噪比计算出信道噪声的单边带功率谱密度，而当系统抽样速率为时，产生的高斯白噪声带宽为，由此可计算出信道中高斯白噪声的平均功率，即方差，从而利用有关知识可以产生信道中所叠加的高斯白噪声。

1.2信道加性高斯白噪声信道中加性高斯白噪声功率由于其均值为0，故其方差即为其平均功率，其中为高斯白噪声单边带功率谱密度；B为信道带宽在图1中，信道噪声的功率谱密度图可以看出，当=16Hz时，叠加于信道的高斯噪声带宽为8Hz，信道中的加性高斯白噪声通过带宽为2Hz，幅度为1的理想带通滤波器后，输出的窄带噪声的平均功率即为相干解调器输入噪声的平均功率，其功率谱密度不变，仍为可以看出，与信道加性高斯白噪声功率之间有一定的关系，其共同点是其功率谱密度相同，从图1也可以观察出来，为-20dB因此，在理想通信系统中，利用已给解调器输入信噪比及已调信号功率和带宽，可以计算出，从而算出信道加性高斯白噪声的方差，由于其均值为0，故该方差为其平均功率，利用它可以生成信道加性高斯白噪声转换关系为：，，因此，或，E是接收信号平均能量图1 系统采样频率为16Hz时的噪声1.3 实验内容调制信号为，利用AM调制方式调制载波，假设，直流分量为3，采样频率1000Hz，解调器输入信噪比为25dB，采用相干方式解调编写matlab程序实现AM信号的调制解调参考程序：主程序% AM调制解调clear all;close all;echo on%----------------系统仿真参数 A=3; %直流分量fc=250; %载波频率（Hz）t0=0.15;%信号时长snr=25; %解调器输入信噪比dBdt=0.001% 系统时域采样间隔fs=1/dt;%系统采样频率 df = 0.2; %所需的频率分辨率t=0:dt:t0;Lt=length(t);%仿真过程中，信号长度snr_lin = 10^(snr/10); %解调器输入信噪比%-------------画出调制信号波形及频谱% 产生模拟调制信号m=[ones(1,t0/(3*dt)),-2*ones(1,t0/(3*dt)),zeros(1,t0/(3*dt)+1)];L=2*min(m);R=2*max(abs(m))+A;pause%画出调制信号波形及频谱clffigure(1)subplot(321); plot(t,m(1:length(t)));% 画出调制信号波形axis([0 t0 -R/2 R/2]);xlabel('t');ylabel('调制信号');subplot(322); [M,m,df1,f]=T2F(m,dt,df,fs);%求出调制信号频谱[Bw_eq]=signalband(M,df,t0);%求出信号等效带宽f_start=fc-Bw_eq;f_cutoff=fc+Bw_eq;plot(f,fftshift(abs(M)))% 画出调制信号频谱xlabel('f');ylabel('调制信号频谱');pause %画出载波及频谱subplot(323); c=cos(2*pi*fc*t);%载波plot(t,c);axis([0 t0 -1.2 1.2]);xlabel('t');ylabel('载波');subplot(324)% 载波频谱[C,c,df1,f]=T2F(c,dt,df,fs);plot(f,fftshift(abs(C)))% 画出载波频谱xlabel('f');ylabel('载波频谱');pause% 画已调信号及其频谱subplot(325)% 画已调信号u=(A+m(1:Lt)).*c(1:Lt);%已调信号plot(t,u);% 画出已调信号波形axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('已调信号');subplot(326); [U,u,df1,f]=T2F(u,dt,df,fs);plot(f,fftshift(abs(U)))% 画出已调信号频谱xlabel('f');ylabel('已调信号频谱');%----------该图为figure(1)--------%%-----------将已调信号送入信道%先根据所给信噪比产生高斯白噪声signal_power = power_x(u(1:Lt)); %已调信号的平均功率noise_power=(signal_power*fs)/(snr_lin*4* Bw_eq);%求出噪声方差（噪声均值为0）noise_std = sqrt(noise_power); %噪声标准偏差noise = noise_std*randn(1,Lt); %产生噪声pause%画出信道高斯白噪声波形及频谱，此时，噪声已实现，为确知信号，可求其频谱figure(2)subplot(321); plot(t,noise);% 画出噪声波形axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('噪声信号');subplot(322); [noisef,noise,df1,f]=T2F(noise,dt,df,fs);%噪声频谱plot(f,fftshift(abs(noisef)))% 画出噪声频谱xlabel('f');ylabel('噪声频谱');pause%画出叠加了噪声的已调信号波形及频谱sam=u(1:Lt)+noise(1:Lt);%叠加了噪声的已调信号subplot(323); %画出叠加了噪声的已调信号波形plot(t,sam);axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('信道中的信号');subplot(324); [samf,sam,df1,f]=T2F(sam,dt,df,fs);%求出叠加了噪声的已调信号频谱plot(f,fftshift(abs(samf)))% 画出叠加了噪声的已调信号频谱xlabel('f');ylabel('信道中信号频谱');[H,f]=bp_f(length(sam),f_start,f_cutoff,df1,fs,1);%求带通滤波器subplot(326); plot(f,fftshift(abs(H)))% 画出带通滤波器xlabel('f');ylabel('带通滤波器');%----------该图为figure(2)--------%%-----------------经过带通滤波器pause%经过理想带通滤波器后的信号及其频谱DEM = H.*samf; %滤波器输出的频谱[dem]=F2T(DEM,fs);%滤波器的输出波形 figure(3)subplot(321)%经过理想带通滤波器后的信号波形plot(t,dem(1:Lt))%画出经过理想带通滤波器后的信号波形axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('理想BPF输出信号');[demf,dem,df1,f]=T2F(dem(1:Lt),dt,df,fs);%求经过理想带通滤波器后信号频谱subplot(322)plot(f,fftshift(abs(demf)));% 画出经过理想带通滤波器后信号频谱xlabel('f');ylabel('理想BPF输出信号频谱');%--------------和本地载波相乘，即混频pause%混频后的信号，先画本地载波及其频谱subplot(323)plot(t,c(1:Lt));axis([0 t0 -1.2 1.2]);xlabel('t');ylabel('本地载波');subplot(324)% 载波频谱[C,c,df1,f]=T2F(c(1:Lt),dt,df,fs);plot(f,fftshift(abs(C)))% 画出载波频谱xlabel('f');ylabel('本地载波频谱');pause%再画混频后信号及其频谱der=dem(1:Lt).*c(1:Lt);%混频subplot(325)%画出混频后的信号plot(t,der);axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('混频后的信号');subplot(326)[derf,der,df1,f]=T2F(der,dt,df,fs);%求混频后的信号频谱plot(f,fftshift(abs(derf)))%画出混频后的信号的频谱xlabel('f');ylabel('混频后信号频谱');%----------该图为figure(3)--------%%--------------------经过低通滤波器pause%画出理想低通滤波器figure(4)[LPF,f]=lp_f(length(der),Bw_eq,df1,fs,2);%求低通滤波器subplot(322)plot(f,fftshift(abs(LPF)));% 画出理想低通滤波器xlabel('f');ylabel('理想LPF');pause%混频信号经理想低通滤波器后的频谱及波形DM = LPF.*derf; %理想低通滤波器输出的频谱[dm]=F2T(DM,fs);%滤波器的输出波形 subplot(323)plot(t,dm(1:Lt));%画出经过低通滤波器后的解调出的波形axis([0 t0 -R R]);xlabel('t');ylabel('LPF输出信号');subplot(324)[dmf,dm,df1,f]=T2F(dm(1:Lt),dt,df,fs);%求LPF输出信号的频谱plot(f,fftshift(dmf));%画出LPF输出信号的频谱xlabel('f');ylabel('LPF输出信号频谱');axis([-fs/2 fs/2 0 0.5]);%--------去除解调信号中的直流分量%----------该图为figure(4)--------%pause。