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实践教学
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大学
计算机与通信学院
2014年秋季学期
通信原理课程设计
题目： AM调制系统仿真
专业班级：通信工程
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
摘要
这次的课程设计我们组主要运用MATLAB设计AM调制解调系统仿真。在这次课程设计中先根据AM调制与解调原理编写调制解调程序，然后设计FIR低通滤波器，合理设置参数并运行，并通过不断的修改优化得到需要信号，之后分别加入高斯白噪声，并分析对信号的影响，最后通过对解调信号的波形图、频谱图和功率谱的分析得出AM调制解调系统仿真是否成功。
关键词:AM；调制；解调；噪声；滤波
目录
前言 (1)
第一章基本原理 (2)
2.1 AM调制解调原理 (2)
2.2高斯白噪声原理 (4)
2.3 Matlab基本原理 (6)
第二章FTR滤波器的设计 (6)
2.1 FIR数字低通滤波器的设计 (6)
第三章基于Matlab的AM调制系统仿真 (8)
3.1 载波信号的仿真 (8)
3.2 AM调制信号的仿真 (9)
3.3 AM已调信号的信号仿真 (10)
3.4 AM解调信号的仿真 (11)
总结 (14)
致谢 (15)
参考文献 (16)
附录一 (17)
附录二 (20)
前言
调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化，这个控制过程就称为调制。其中语言或音乐信号叫做调制信号，调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。
解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。频率解调要比幅度解调复杂，用普通检波电路是无法解调出调制信号的，必须采用频率检波方式，如各类鉴频器电路。关于鉴频器电路可参阅有关资料，这里不再细述。
本课题利用MATLAB软件对AM信号调制解调系统进行模拟仿真，分别对余弦波进行调制，观察调制信号、已调信号和解调信号的波形和频谱分布。
调制与解调技术是通信电子线路课程中一个重要的环节，也是实现通信必不可少的一门技术，也是通信专业学生必须掌握的一门技术。课题在这里是把要处理的信号当做一种特殊的信号，即一种“复杂向量”来看待。也就是说，课题更多的还是体现了数字信号处理技术。
从课题的中心来看，课题“AM调制系统仿真”是希望将AM调制与解调技术应用于某一实际领域，这里就是指对信号进行调制。作为存储于计算机中的调制信号，其本身就是离散化了的向量，我们只需将这些离散的量提取出来，就可以对其进行处理了。这一过程的实现，用到了处理数字信号的强有力工具MATLAB。通过MATLAB里几个命令函数的调用，很轻易的在调制信号与载波信号的理论之间搭了一座桥。
信源信号信宿信号
AM 调制AM 解调信道
加性噪声第一章 基本原理
2.1 AM 调制解调原理
图2-1 AM 调制解调系统框图
图2-2通信系统的一般模型
图2-1显示给出了用于AM 调制解调的系统框图。从图中可知，发送端信源信号()m t 经AM 调制器的调制后搭载高频载波发送出去，发送信道中经历加性高斯白噪声的干扰。接收端信号经历AM 解调器的解调输出，最终得到信宿信号^
()m t 。
所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
设正弦载波为
)cos()(0?ω+=t A t c c （2.1-1）
式中，A 为载波幅度；c ω为载波角频率；0?为载波初始相位(通常假设0?=0). 调制信号（基带信号）为m(t)。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为
)cos()()(t t Am t s c m ω= （2.1-2）
设调制信号)(t m 的频谱为)(ωM ，则已调信号)(t s m 的频谱)(ωm S ：
)]()([2
)(c c m M M A
S ωωωωω-++= （2.1-3）
0标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM ）。
信息源 发送设备
信道 接收设备 受信者
噪声源
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，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。
设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号m(t)的平均值为0，其表达式为表达式为
t A t m m m ωcos )(=，将其叠加一个直流偏量0A 后与载波相乘（图2-1），即可形成调幅信
号。其时域的表达式为
t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+= （2.2-1）
式中：0A 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，也可以是随机信号。 AM 信号是带有载波分量的双边带信号，它的带宽是基带贷款的两倍，即
H M A f B 2= （2.2-2）
AM 的优点在于系统结构简单，价格低廉。所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。
图2-3 AM 调制模型
ｓ（ｔ）
ｎ（ｔ）
图2-4ＡＭ包络检波的性能分析模型
解调是调制的逆过程，AM 信号可用相干解调和包络检波两种方法解调其作用是从高频已调信号中恢复出调制信号的过程，又称为波。对于幅度调制信号，解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。本次课程设计将采用相干解调的方法。
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。相干解调时，为了无失真地回复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同相同频）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低
t
c ωcos )
(t m )
(t s AM 0
A 包络检波 BFT
频分量，即可得到原始的基带调制信号。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调。
相干解调器的一般模型示于图2-2中。
×
低通滤波器
s m (t)
s d (t)
cos(?c t)
图2-5 相干解调器的一般模型
由上图可知，解调端信道输出信号()t s m 乘以跟发送端同频同相的高频载波cos()c t ω后，经低通滤波器提取低频分量，即可得到原始的基带调制信号。具体理论推导如下：
送入解调器的AM 的表达为
[]0()()cos()m c s t A m t t ω=+? （2.3-1）
与同频同相的相干载波相()=cos()c c t t ω乘后得
[][][]2000()()cos ()
11
()()cos(2)22
p c c s t A m t t A m t A m t t ωω=+?=?++?+? （2.3-2） 经历低通滤波器滤除高频信号后得
[]01
()()2
d s t A m t =
+ （2.3-3） 再经过隔直流电容后
1
()()2
s t m t =
（2.3-4） 从以上分析可知，实现相干解调的关键是接收端要提供一个与载波信号严格同步的相干载波。否则，相干解调后将会是原始基带信号减弱，甚至带来严重失真，这在传输数字信号时尤为严重。
2.2高斯白噪声原理
加性高斯白噪声是最基本的噪声与干扰模型。加性噪声是叠加在信号上的一种噪声，通常记为n(t)，而且无论有无信号，噪声n （t ）都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。若噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，则称这样的噪声为白噪声。如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称这样的噪声为高斯白噪声。在通信系统中，经常碰到的噪声之一就是白噪声。
1）定义：令()n t 为高斯随机过程，其功率谱密度
()0()2n N
P ωω=-∞<<+∞ （2.4-1）
则称()n t 为高斯白噪声。
根据自相关函数与功率谱密度的关系，高斯白噪声的自相关函数为：
()()02n N R τδτ= 或 ()()021212n N
R t t t t δ-=- （2.4-2）
其数学期望为0。
2）重要性质
①若()()0
T
X n t t dt ?=?，其中()t ?为确定函数，则X 为高斯随机过程，数学期望为
0，方差等于：()2
20
2
T
X N t dt σ?=
?
。
②若()()()()11220
,T
T
X n t t dt X n t t dt ??==??；其中()1t ?，()2t ?为确定函数。则：
[]()()012120
2
T
N E X X t t dt ??=
?
(2.4-3)
若()1t ?与()2t ?在（0～T ）时间间隔内正交，即()()120
0T
t t dt ??=?，则：1X 与2X 统
计独立。
③带限高斯白噪声，其功率谱密度为
()0,
,22
0,H n H H H
N P f ωωωωπωω?≤?==??>? (2.4-4)
其相关函数： ()()0sin 2122H
H
j H n n H
H f R P e d N f f ωωτω
πτ
τωωπ
πτ
-
=
=? （2.4-5）
()()2
2n n H R Sa f τσπτ= (2.4-6)
0,1,2, 3...2n H k R K f ??
==±±±
???
(2.4-7) 又因为()0E n t =????
，所以：()n t 与2H
k n t f ??
+ ???
不相关，因为是高斯变量，所以统计独立。K 个抽样值()()()12K n t n t n t 的K 维联合概率密度为
()()
()()()()()
()()1212K K p n t n t n t p n t p n t p n t =???? （2.4-8）
2.3 Matlab基本原理
Matlab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计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB语言被称为第四代计算机语言，其利用丰富的函数资源，使程序员从繁琐的程序代码中解放出来，其最突出的特点就是简洁。MATLAB用更直接的符号人们思维习惯的代码，代替C语言和RORTRAN语言的冗长代码，给用户带来直观简洁的程序开发环境：语言简洁紧凑，高效方便的矩阵和数组运算，既具有结构化的控制语句，又具有面向对象编程的特性。语法限制不严格，程序设计自由度大，通过建立M后缀名文件的形式与用户原有的C语言混合编程，方便调用C语言子程序。且具有强大的图形功能。
第二章FTR滤波器的设计
2.1 FIR数字低通滤波器的设计
FIR滤波器的设计采用间接法，常用的方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法。对于线性相位滤波器，经常采用FIR滤波器。
用窗函数法设计FIR滤波器的步骤。如下：
（1）根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择串窗数类型（矩形窗、三角窗、汉宁窗、哈明窗、凯塞窗等），并估计窗口长度N。先按照阻带衰减选择窗函数类型。原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣的窗函数。
（2）构造希望逼近的频率响应函数。
（3）计算h(n).。
（4）加窗得到设计结果。
本次设计中选用哈明窗作为窗函数、采样频率为2000HZ，通带边界频率为100HZ，阻带截至频率为120HZ，通带与阻带波动分别为1%及5%，代码如下：
Ft=2000; %采样频率
fpts=[100 120]; %通带边界频率fp=100Hz，阻带截止频率fs=120Hz
mag=[1 0];
dev=[0.01 0.05]; %通带波动1%，阻带波动5%
[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord估计采用凯
塞窗设计的FIR滤波器的参数
b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); %由fir1设计滤波器[h,w]=freqz(b21,1); %得到频率响应
plot(w/pi,abs(h));
grid on
title('FIR低通滤波器');
第三章基于Matlab的AM调制系统仿真3.1 载波信号的仿真
3.1.1载波信号的仿真代码
t=-1:0.00001:1;
A0=10; %载波信号振幅
f=6000; %载波信号频率
w0=f*pi;
Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(t,Uc);
title('载波信号波形');
axis([0,0.01,-15,15]);
subplot(2,1,2);
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]);
3.1.2 载波信号的仿真波形
图1 载波信号仿真波形
图1给出了发送端调制基带信号所使用的载波波形和所需载波信号频谱。从载波信号波形中可看出横坐标表示载波持续时间，纵坐标表示载波幅度。可知本次调制使用的载波是幅度为10，周期为3
.0-
?s，频率为6000Hz的余弦波。载波信号仿真波形
167
10
图中横坐标表示频率，纵坐标表示信号频谱幅值。从图中可以明显看出载波频谱的中心频率为6000Hz。
3.2 AM调制信号的仿真
4.2.1 AM调制信号的仿真代码
t=-1:0.00001:1;
A1=5; %调制信号振幅
f=6000; %载波信号频率
w0=f*pi;
mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号
subplot(2,1,1);
plot(t,mes);
xlabel('t'),title('调制信号');
subplot(2,1,2);
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]);
图2 AM调制仿真波形
图2给出了用于调制的发送信号时域波形及其调制信号频谱。调制信号中横坐标和纵坐标分别对应表示时间和信号幅值。从图中可以明显看出发送信号为余弦波信号。从调制信号频谱图中可看出发送信号对应的频谱。图中横坐标表示频率，纵坐标表示频谱幅值。可以看出信号频谱主要集中在低频段，而且信号带宽较窄，大约在20000Hz。
3.3 AM已调信号的信号仿真
4.3.1 AM 已调信号的仿真代码
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
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(2,1,1);
plot(t,Uam);
grid on;
title('AM调制信号波形');
subplot(2,1,2);
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]);
3.3.2 AM 已调信号的仿真波形
图3 AM 已调信号仿真波形
图3给出了系统中经过AM调制后信号的时域波形和调制后信号所对应的频谱。时域波形图中横坐标和纵坐标分别对应表示时间和信号幅值。从图中可知，已调制信号的外包络仍然保持着跟调制信号相同的包络特性。频谱图中横坐标表示频率，纵坐标表示频谱幅值。从图中可知，原发射信号经过调制后，频谱明显从原来的低频部分搬移到载波频率对应的高频部分。但由于已调制信号中直流分量的作用，调制后信号频谱的幅值相比原调制信号频谱幅值并没有完全减半。
3.4 AM解调信号的仿真
4.4.1 AM解调信号的仿真代码
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 ; %AM 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(2,1,1);
plot(t,Dam);
grid on;
title('滤波前AM解调信号波形');
subplot(2,1,2);
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]);
3.4.2 AM解调信号的仿真波形
图4 AM解调仿真波形
图4给出了相干解调中信号乘以跟发送载波同频的本地余弦波后的时域波形和对应频谱图。时域波形图中横坐标为时间轴，纵坐标表示信号幅值。从上述图中可知：AM 信号完整的输入波形转化为单一极性输出，同时信号的频率增加。频谱图中横坐标表示频率变化范围，纵坐标表示频谱幅值。由上图对比图3中AM调制信号频谱图可知，乘以本地载波后的信号频谱将AM信号频谱又重新的搬移，而在高频段仍然保留频谱分量。
总结
这次课设的时间很充足，从这次课设的题目来看，题目“AM调制系统仿真”是希望将AM调制与解调技术应用于某一实际领域，这里就是指对信号进行调制与解调。作为存储于计算机中的调制信号，其本身就是离散化了的向量，我们只需将这些离散的量提取出来，就可以对其进行处理了。这一过程的实现，用到了处理数字信号的强有力工具MATLAB。通过MATLAB里几个命令函数的调用，很容易的就把调制信号与载波信号联系起来。
我们之前就接触过Matlab的图像处理以及信号与系统的Matlab实验，所以对Matlab 的信号处理并不感到陌生。但是对模拟信号的调制解调却缺少认识，仅限于通信原理课上老师的一些我现在并不清晰的记忆。因此这次课设给了我一个重新学习模拟信号调制解调的机会，也顺便对自己的薄弱地方是一个很好的补充。
调制与解调技术是通信相关技术中处理信号的一个关键技术，也是通信专业学生必须掌握的一门技术。课题在这里是把要处理的信号当做一种特殊的信号，即一种“复杂向量”来看待。也就是说，课题更多的还是体现了数字信号处理技术。
课题的特色在于它将调制信号看作一组向量，于是就把调制信号数字化了。那么，我们就完全可以利用数字信号处理和通信电子线路相关的知识来解决AM调制解调问题。我们可以像给一般信号做频谱分析一样，来对调制信号做频谱分析，也可以较容易的用数字滤波器来对解调信号进行滤波处理。通过比较AM调制与解调前后，调制信号的频谱0 和时域，能明显的感觉到AM调制后AM解调与原始的调制信号有明显的不同。
在这次课程设计过程过程中，我较全面了解了AM信号调制与解调的原理及实现方法，能够运用Matlab进行基本的仿真，也掌握了文献检索和文献阅读的一些方法。总之，在学习的过程中我受益匪浅，这段时间感到十分的充实，和同学们一起进行学习训练解决问题，这种感觉非常好。真希望以后能有更多的机会进行这样的学习和训练。
致谢
在这次历时三周的通信系统课设中我学到了许多新东西，对信号的调制解调有了更深入的理解，对Matlab也有了更多的认识。在此特别感谢我们同组的同学，在课设过程中我们共同讨论、共同进步，也要感谢那些对我们组有帮助的组外同学。当然尤其要感谢的就是我们的指导老师了，在课设的过程中他们一直给予我们热心的指导与帮助，没有他们，我们很难完成这次课设任务。
参考文献
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[6] 徐远明. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社， 2005
[7] 张化光, 孙秋野. MATLAB/Simulink实用教程. 北京：人民邮电出版社，2009
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[10]胡广书. 现代信号处理[M]. 北京：清华大学出版社, 2004.
[11]康光华.电子技术基础数字部分.高等教育出版社，2002
[12]丁美玉，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2008
[13]张德峰，MATLAB数字信号处理与应用，清华大学出版社，2010
附录一
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=6000; %载波信号频率
w0=f*pi;
m=0.15; %调制度**************************************
Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号
subplot(5,2,1);
plot(t,Uc);
title('载波信号');
axis([0,0.01,-15,15]);
T1=fft(Uc); %傅里叶变换
subplot(5,2,2);
plot(abs(T1));
title('载波信号频谱');
axis([5800,6200,0,1000000]);
mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号
subplot(5,2,3);
plot(t,mes);
title('调制信号');
T2=fft(mes);
subplot(5,2,4);
plot(abs(T2));
title('调制信号频谱');
题目基于SIMULINK的通信系统仿真 摘要 在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号，模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号；在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。 本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究，然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。 关键词通信系统调制 SIMULINK
目录 1. 前言 (1) 1.1选题的意义和目的 (1) 1.2通信系统及其仿真技术 (2) 3. 现代通信系统的介绍 (7) 3.1通信系统的一般模型 (7) 3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (7) 3.2.1 模拟通信系统模型 (7) 3.2.2 数字通信系统模型 (8) 3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (9) 4. 通信系统的仿真原理及框图 (12) 4.1模拟通信系统的仿真原理 (12) 4.1.1 DSB信号的调制解调原理 (12) 4.2数字通信系统的仿真原理 (16) 4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (16) 5. 通信系统仿真结果及分析 (21) 5.1模拟通信系统结果分析 (21) 5.1.1 DSB模拟通信系统 (21) 5.2仿真结果框图 (24) 5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 (24) 5.3数字通信系统结果分析 (28) 5.3.1 ASK数字通信系统 (28) 5.4仿真结果框图 (35) 5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (35)
基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理：直接序列扩频（DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调 制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解扩，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10DB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信号。对干扰信号而言，与伪随机码不相关，在接收端被扩展，使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低，从而提高了相关的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制，在码分多址通信中，其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式，本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示，与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生伪随机码c(t)，每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc< 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 扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx 目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15) 摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域，直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。 数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力； 信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等 扩频信号处理仿真技术 摘要 本文阐述了扩展信号处理过程的基本原理、主要性能指标及其工作特点，然后根据香农定理，利用MATLAB提供的可视化工具Simulink，建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各个模块的设计，并指出了仿真建模过程中所需注意的问题。通过建模深入理解MATLAB/Simulink基本建模仿真方法的实质性，掌握通信系统仿真的思维方法，增强系统建模和设计的自主能力和创造力。并根据给定的参数设置，仿真出结果，证明了所建仿真模型的正确性 Simulation Technology of spread-spectrum signal processing Abstract This article elaborated the spread spectrum communication technology's basic principle, the main performance index and the operating feature, then act according to the Shannon theorem, provides visualization tool Simulink using MATLAB, has established the wide frequency communications system simulation model, narrated in detail each module's design, and had pointed out in the simulation model must pay attention question. Through the modeling further understanding the substantive of this simulation based on MATLAB, master the methods of communication system simulation. Enhance the independent ability and creativity of system modeling and design, and according to a given set of parameters, and the simulation the results. Had proven constructs the simulation model the accuracy. 目录 1 绪论 (1) 1.1选题的背景 (1) 1.2选题的主要任务 (2) 2 扩频通信系统 (3) 2.1扩频通信的基本原理 (3) 2.2扩频通信的特点 (3) 2.2.1抗干扰性强 (3) 2.2.2 抗干扰性强 (4) 2.2.3 抗多径干扰 (4) 2.2.4 保密性好 (4) 3 线性调频扩频系统 (5) 通信系统主流仿真软件简介 学号： 姓名： 专业： Systemvue（原System View） System View 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，System View 在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。 在2005年Elanix被美国安捷伦（Agilent）公司收购，把软件名字改为SystemVue,由原先的SystemView1.0，SystemView4.5，SystemView5.0，SystemView.6.0,再到后来的SystemView2005，SystemVue2007，SystemVue2008.功能也逐步的的完善，有开始的具有基本的仿真功能到后来的增加了DSP库，第二代，第三代移动通讯，蓝牙库的完善，实例仿真的范围的拓展，眼图相位噪声处理的完善。随着科技的发展，人类创造出来的智慧也在不断升值。 ELANIX公司位于CALIFORNIA州，公司总裁和创建人PATRICK J.READY博士拥有先进的信号处理器的美国和国际专利权,是一位信号处理和通信方面的改革者。ELANIX公司的技术力量雄厚,其设计工作可以依据使用的处理器及其环境的状况,使用DSP,MP'S,ASIC,VLSI神经网络和其他当前领先的技术。包括所有的用于商业和军用的信号处理在内,公司在理论分析,软件开发,仿真与测试,硬件设计和微处理器等方面有广泛的经验。 SystemView的特点 1.真正的动态系统仿真器； 2.直觉样本数据（Z域）和连续的Laplace域系统详细说明； 3.多速率系统和并行的平行系统； 4.时间连续和时间离散的混合系统； 重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业：通信工程专业11级 学号： 姓名： 实验所属课程：移动通信原理与应用 实验室(中心)：信息技术软件实验室 指导教师：李益才 2013年11月 一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 扩频通信系统的多用户数据传输 ①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（BPSK调制）； ②扩频码要求采用周期为63（或127）的m序列； ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收； ④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）； ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。三、仿真方案详细设计 整个实验主要通过matlab仿真，产生基带信号，产生M序列，并且进行BPSK调制以及扩频和解扩等，实现三个不同用户不同径的数量的多径衰落，最终得出误码率。 整个通信系统的总体框图如下： 扩频通信发射机设计 扩频通信接收机设计 由流程图可知，整个设计主要由发送端、信道和接收机组成。 其中发射端主要完成m序列的产生，随机0,1序列的产生。然后利用m序列对产生的随机序列进行扩频，然后再用cos(wt)对其进行调制。 信道主要模拟信号的多径传输，在这个信道中一共有三个用户的数据进行传输，用户一经过了2径衰落，用户二经过了3径衰落，用户三经过了4径衰落。 接收端接收到的信号是几路多径信号的加噪后的叠加，首先要完成信号的解扩，然后再解调，滤波，抽样判决最后分别与原始信号比较并统计误码率现对主要功能部分进行详细描述: 1.主程序流程图 基于Simulink的通信系统建模与仿真 ——模拟通信系统 姓名：XX 完成时间：XX年XX月XX日 一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明） AM调制 AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。AM调制原理框图如下 AM信号的时域和频域的表达式分别为 式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。 AM解调 AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。 AM相干解调原理框图如下。相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。 AM包络检波解调原理框图如下。AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 DSB调制 在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号 中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。DSB调制原理框图如下 DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为 DSB解调 DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图 SSB调制 SSB调制分为滤波法和相移法。 滤波法SSB调制原理框图如下所示。图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。 滤波法SSB调制的频域表达式 相移法SSB调制的原理框图如下。图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。 通信仿真技术实验报告 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。具有巨大的发展前景。 扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）的原理发表的很早，它是将待传送的信息数据被伪随机编码也就是扩频序列调制，实现频谱扩展以后再在信道中传输，接收端则采用与发送端完全相同的编码进行解调和相关处理，从而恢复出原始的信息数据。从这里我们可以看出，扩展频谱通信（以下简称扩频通信）作为一种新的通信方式与一般的常见的窄带通信方式是不同的，它们刚好相反，它是在发送端经过扩展频谱以后，在信道中进行宽带传输，然后在接收端进行相关处理以及解扩后恢复成窄带后解调数据。恢复出原始信息数据。因此，扩频通信具有伪随机编码调制和相关处理两个特点。也正是这两个特点，使得扩频通信方式有许多优点:如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、具有保密性、功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率、可多址复用和任意选址、可以用于高精度测量等。 正是由于扩频通信方式具有上述的优点，所以扩频通信虽然是一种新型的通信方式，但是引起了人们的广泛注意，得到了迅速的发展和广泛的应用。 从扩频通信的应用发展来看，真正开始研究它的应用的是在上个世纪50年代中期美国开始的。刚开始一直用于军事通信领域，因为在军事通信中，一般通信方式在强干扰存在的情况下，很难准确的检测出发送来的信号，由于扩频通信具有很好的保密信和抗干扰性，所以首先开始了在军事通信领域的应用。成为扩频通信研究发展的开端，从此，军事通信机关对军事通信、空间探测、卫星侦察等方面广泛应用扩频通信技术。 60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出，成为通信技术发展上的一个突出的问题。随着信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的发展，编码和相关处理能够方便的进行，通信技术的发展，推动了扩频通信理论、方法、技术等各方面的研究发展和应用普及。军事产品开始向民用转化。在80年代开始在民用领域得到应用。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。 大学 本科实验报告 课程名称：通信系统仿真实践 学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：电子信息工程 班级： 学号： 学生姓名： 2011年11 月29日 实验项目列表 大学实验报告 学院（系）：专业：电子信息工程班级： 姓名：学号：组：___ 实验时间：2011.10.17 实验室：C223 实验台： 指导教师签字：成绩： 实验一简单基带传输系统 一、实验目的和要求 掌握观察系统时域波形，特别是眼图的操作方法。 二、实验原理和内容 【实验原理】 简单的基带传输系统原理框图如图1所示，该系统并不是无码间干扰设计的，为使基带信号能量更为集中，形成滤波器采用高斯滤波器。 图1. 简单基带传输系统组成框图 【实验内容】 构造一个简单示意性基带传输系统。以双极性 PN 码发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s，低通型信道噪声为加性高斯噪声（标准差＝0.3v）。要求：观测接收输入和滤波输出的时域波形； 观测接收滤波器输出的眼图。 三、主要仪器设备 PC机 四、实验步骤与操作方法 第1 步：进入SystemView 系统视窗，设置“时间窗”参数如下： ①运行时间：Start Time: 0 秒； Stop Time: 0.5 秒； ②采样频率：Sample Rate：10000Hz。 第2 步：调用图符块创建如图1 所示的仿真分析系统： 图1. 创建的简单基带传输仿真分析系统 其中，Token1 为高斯脉冲形成滤波器；Token4 为高斯噪声产生器，设标准偏差StdDeviation=0.3v，均值Mean=0v；Token5 为模拟低通滤波器，来自选操作库中的“LinearSys”图符按钮，在设置参数时，将出现一个设置对话框，在“Design”栏中单击Analog…按钮，进一步单击“Filter PassBand”栏中Lowpass 按钮，选择Butterworth 型滤波器，设置滤波器极点数目：No.of Poles=5（5 阶），设置滤波器截止频率：LoCuttoff=200 Hz。 第3 步：单击运行按钮，运算结束后按“分析窗”按钮，进入分析窗后，单击“绘制新图”按钮，则Sink10～Sink13 显示活动窗口分别显示出“PN 码输出”、“信道输入”、“信道输出”和“判决比较输出”时域波形，如图1 所示： 第 4 步：观察信源PN 码和波形形成输出的功率谱。通过两个信号的功率谱可以看出，波形形成后的信号功率谱主要集中在低频端，能量相对集中，而PN 码的功率谱主瓣外的分量较大。在分析窗下，单击信宿计算器按钮，在出现的“System Sink Calculator”对话框中单击Spectrum 按钮，分别得到Sink10 和Sink11 的功率谱窗口后，可将这两个功率谱合成在同一个窗口中进行对比，具体操作为：在“System Sink Calculator”对话框中单击Operators 按钮和Overlay Plots 按钮，在右侧窗口内压住左键选中“w4：PowerSpectrum of Sink10”和“w5：Power Spectrum of Sink11”信息条，使之变成反白显示，最后单击OK 按钮即可显示出对比功率谱，如图2 所示。 直接序列扩频通系统仿真 一、课程设计目的 学习扩频通信系统的原理，理解扩频通信系统性能能指标的意义，学会分析扩频通信系统性能能指标的方法。学会根据给定的系统参数和性能，设计扩频通信系统的方法。 二、课程设计基本要求 1、学会MATLAB的使用和MATLAB的程序设计方法； 2、掌握扩频通信系统的原理； 3、理解扩频通信系统性能指标的意义； 4、能够用Monte Carlo仿真估计直接序列扩频通信系统的性能。 三、课程设计内容 1、讨扩频通信系统的原理，分析直接序列扩频通信系统的性能； 2、讨论根据给定的系统参数和性能，设计扩频通信系统的方法； 3、通过Monte Carlo仿真，说明直接序列扩频通信系统在抑制正弦干扰方面的有效性。仿真系统的方框图如图： 四、理论基础 4.1扩频通信的背景 扩展频谱通信是建立在Claude E．Shannon的信息论基础之上的一种新型的通信体制。由于扩频通信体制具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、测距和易于组网等一系列优点，自从问世之后便引起了世界各国的极大关注，并率先应用在军事通信中。随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及一些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，并在近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。随着CDMA扩频通信技术在民用通信中的深入应用和不断渗透，以及在卫星通信、深空通信、武器制导、GPS全球定位系统和跳频通信等民用和国防民事通信的强烈需求下，扩谱通信的地位越来越重要了。 4.2直接序列扩频通信原理理论基础 直接序列扩频（DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解扩，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10DB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。 实验三 通信系统仿真 清华大学电子工程系 陈侃 ● 背景知识： (1) 频分多址(FDMA)： 频分多址时将通信的频段划分成若干信道频率范围，每对通信设备工作在某个特定的频率范围内，即不同的通信用户是靠不同的频率划分来实现通信的，早期的无线通信系统，包括现在的无线电广播、短波通信、大多数专用通信网都是采用频分多址技术来实现的。 (2) 时分多址(TDMA)： 时分多址是将通信信道在时间坐标上划分成若干等间隔的时隙，每对通信设备将工作在某个指定的时隙上，不同的通信用户是靠不同的时隙划分来实现通信的，现在的数字蜂窝无线通信系统GSM ，就采用了时分多址技术。 (3) 码分多址(CDMA): 码分多址是利用码字的正交性，将承载的不同用户的通信信息区分开来。每对通信设备工作在某个分配的码组实现通信。现在的数字蜂窝无线通信CDMA ，第三代移动通信系统WCDMA ，CDMA2000，SC-CDMA 都采用了码分多址技术。码分多址要求通信的码组之间有很好的正交性。 有一种获得正交码组的方法是利用M 序列发生器，M 序列是最大长度线性反馈移位寄存器序列的简称。M 序列发生器的结构图如图1所示，其中a i 表示各个寄存器的状态，c i 可取0或1. M 序列发生器的原理框图 F(x) = c i x i r i=0 上式是关于x 的多项式，系数c i 表示了序列生成器的反馈连线的特征，称为一位生成器函数的特征多项式。 由于r 位移位寄存器最多可以取2r 个不同的状态，因此每个移位寄存器序列最终都是周期序列，并且其周期n ≤2r 。M 序列具有很强的自相关性和很弱的互相关性，周期为2r -1的M 序列可以提供2r -1个正交码组。 ● 练习题： 1.2.1 FDMA 的Simulink 仿真： (1) 利用Simulink 中的相应模块，搭建提示所给的系统仿真图，并设置相应的参数。 通信原理仿真实验 常规双边带调制解调 一．实验目的 1.熟悉AM调制解调过程 2.观察分析调制信号频谱 二．实验原理 将调制信号m(t)叠加一个直流偏量A后，再与载波相乘，即可得到调制信号 时域表达式如下： 常规AM调制系统框图如下： 解调时采用相干解调，这一过程通过一个相乘器把调幅信号与载波相乘来实现，并且通过低通滤波器取出低频份量，得到原始的基带调制信号。 三．实验内容与分析 实验原理图如下： 载波是余弦信号，幅度为2V，频率为1000Hz,如下图所示 调制信号幅度为1V，频率为200Hz，如下图所示： 调幅信号如下图所示： 调幅信号的频谱如下，频谱图中有3个尖峰，中间的尖峰与载波有关，两边的与调制信号有关。 调幅信号加高斯噪声后，经过相干解调后，输出波形与调制信号频率相同，幅度成正比，如下图所示 四．实验总结 实验过程中要注意A值要大于调制信号幅度值，防止过调幅而导致失真，经解调后无法得到原始信号。缺少A值将是双边带DSB调制。实验中也需要注意系统抽样率和抽样数。 脉冲编码调制解调 一．实验目的 1.熟悉PCM调制解调过程 2.分析调制解调过程 二．实验原理 模拟信号m(t)经抽样、量化后得到的输出脉冲序列是一个M 进制的多电平数字信号，如果直接传输的话，抗噪声性能很差，因此还要经过编码器转换成二进制数字信号(PCM信号)后，再经信道传输。在接收端，二进制码组经过译码器还原为M进制的量化信号，再经低通滤波器恢复原模拟基带信号，完成这一系列过程的系统就是脉冲编码调制（PCM）系统。其中，量化与编码的组合称为模/数变换器(A/D变换器)；译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。 三．实验内容 实验原理图如下： 实验输入信号由两信号叠加生成，信号1幅度为0.5V，20Hz；信号2幅度为0.5V,30Hz. 叠加后的信号如下图所示 扩频通信系统的MATLAB仿真 摘要 扩频通信，即扩展频谱通信( Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。本文详细阐述了扩展频谱通信的理论基础和实现方法，并通过Matlab对直扩通信系统进行了仿真，并对各基本模块进行设计和仿真。此外，在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利用建立的仿真系统，通过对比一般通信系统和基本扩频通信系统的仿真，研究了扩频通信系统抑制信道干扰和码间干扰的性能，结果表明，扩频通信系统确实能很好的提高通信系统的可靠性。 关键词：直扩通信；Matlab；Simulink；仿真 Spread spectrum communication system simulation with MATLAB Abstract . Spread spectrum communication, namely the spread spectrum communication (Spread Spectrum Communication), optical fiber communication and satellite communication is together known as the three high-tech communication transmission mode in the information age. This paper expounds the theoretical foundation and realization method of the spread spectrum communication. By the Matlab simulation platform, spread spectrum communication system is simulated, and each basic is designed and simulated as well. In addition, in a given simulation conditions, running the simulation program obtained the expected simulation results. At the same time, using the simulation system, by comparing the general communication system and the basic spread spectrum communication system simulation, studied the spread spectrum communication system to suppress channel interference and inter-symbol interference performance. The results showed that the spread spectrum communication system does good to improve the reliability of communication system. Key words: DSSS communication; Matlab ; Simulink ;Simulation 直接序列扩频通信系统仿真程序 杨晶超 S2******* >> code_le ngth=20; >> N=1:code_le ngth; >> ran d('seed',0); >> x=sig n(ran d(1,code_le ngth)- 0.5); >> for i=1:20 s((1+(i-1)*800):i*800)=x(i); end %信息码元个数 %信息码 %每个信息码元内含fs/f=800个采样点 >> %产生伪随机码，调用的 mgen 函数见附录 >> length=100*20; %伪码频率5MHz,每个信息码内含 5MHz/50kHz=100个伪码 >> x_code=sign(mgen(19,8,length)-0.5); %把 0,1 序列码变换为-1,1 调制码 >> for i=1:2000 w_code((1+(i-1)*8):i*8)=x_code(i); %每个伪码码元内含 8个采样点 end 生成的PN 码波形如图2所示。 >> %扩频 >> k_code=s.*w_code; 扩频码如图3所示。 1.5 所示。 □= C JXJC 1EUJ J 生成的信息码的波形图如图 1 1X00 “血 图1信源信息码 %k_code 为扩频码 PH J4 图3扩频码 >> %调制 >> fs=20e6; >> f0=30e6; >> for i=1:2000 AI=2; dt=fs/fO; n=0:dt/7:dt; % 一个载波周期内采样八个点 cl=AI*cos(2*pi*fO* n/fs); sig nal((1+(i-1)*8):i*8)=k_code((1+(i-1)*8):i*8).*cl; end □.6 d.2 a az ^.6 -0.0 ■I 扩频通信系统仿真实验报告 重庆交通大学信息科学与工程学院 综合性设计性实验报告 专业: 通信工程专业11级 学号: 姓名: 实验所属课程: 移动通信原理与应用 实验室(中心): 软件与通信实验中心 指导教师: 一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 扩频通信系统的多用户数据传输 ①传输的数据随机产生,要求采用频带传输(BPSK调制); ②扩频码要求采用周期为63(或127)的m序列; ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户,各不同用户分别进行数据接收; ④设计三种不同的功率延迟分布,从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落(路径数分别为2,3,4); ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。 三、仿真方案详细设计 通信系统的总体框图如下 由上图可知,整个设计由发送端、信道与接收机组成。 其中发射端主要完成m 序列的产生,随机0,1序列的产生。然后利用m 序列对产生的随 机序列进行扩频,然后再用cos(wt)对其进行调制。 信道主要模拟信号的多径传输,在这个信道中一共有三个用户的数据进行传输,用户一经过了2径衰落,用户二经过了3径衰落,用户三经过了4径衰落。 接收端接收到的信号就是几路多径信号的加噪后的叠加,首先要完成信号的解扩,然后再解调,滤波,抽样判决最后分别与原始信号比较并统计误码率 现对主要功能部分进行详细描述 1、扩频码(m 序列)的产生 扩频码为伪随机序列,本实验采用自相关特性好,互相关特性较差的M 序列,因为有三路用户,故选取带有6位移位寄存器,周期为63的m 序列。其对应的二进制序列分别为:1000011,1100111,1101101、以1000011为例,其具体的寄存器结构图如下所示:初始化各寄存器单元内容为1 程序如下 ? function c=genMseq(b) ? N=length(b)-1; ? D=ones(1,N); ? A=b(N:-1:1); ? c=[]; ? for i=1:2^N-1 ? c1=rem(sum(D 、*A),2); ? c=[c,D(N)]; ? D=[c1,D(1:N-1)]; ? end ? c=c*2-1; %变为1,-1的序列 ? End 2、扩频 扩频的主要思想就是每一位数据位都扩展成长度为m 序列长的信息,其具体做法就是将数 扩频码 t 0cos ω 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 02 1V D D =⊕0123 2V D D D D =⊕⊕⊕ 基于MATLAB的WCDMA扩频通信系统的仿真设计与分析 学院：通信工程学院 专业：电子与通信工程 姓名：小瑜 学号：1501120442 摘要 在当今信息快速传递的时代，在频带资源有限的情况下仍要求更高的通信功能和通信资源，而扩频通信技术应用频谱展宽原理使频带利用率大大提高。随着通信技术的不断发展，第三代移动通信系统已经趋于成熟，扩频通信技术正是其中的关键技术，使得第三代移动通信具有很好的频谱效率和更大系统容量等优点。本文首先对扩频通信技术的理论基础、基本原理及其优点进行了简单的介绍，然后对WCDMA系统的基本原理以及扩频技术在WCDMA中的应用进行了简单论述，最后通过Simulink对WCDMA扩频通信系统进行了仿真模型的建立并对仿真结果进行了比较分析，实现了信号的扩频、解扩、加扰、解扰、调制、解调等部分。 关键词：扩频WCDMA Simulink 仿真 1. 扩频通信技术 1.1 扩频通信技术的发展 扩频通信技术最先主要应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域，直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝、数字通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等系统中。 1.2 扩频通信系统的分类 扩频通信按其工作方式的不同，可分为直接序列扩频(DS)，跳频(FH)，跳时(TH)，以及它们的组合方式，如：FH／DS，TH／DS，FH／TH等。不同的扩频技术， 其抗干扰机理和对不同干扰的抵抗能力是不同的。在民用中应用较为广泛的是直接序列扩频系统和跳频扩频系统。下面主要对这两种扩频技术进行简单介绍。（1）直接序列扩频系统 直接序列扩频是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码(伪噪声码) 进行模二加。例如在发射端将“1”用，而将“0”用去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收端只要把收到的序列是就恢复成“1”，是就恢复成“0”，就实现了解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机信噪比。 （2) 跳频扩频系统 我们在用收音机收听某电台，当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时，有这样的体会：若中波波段信号不好，则随即换到短波波段收听；当短波波段信号不好，则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法，就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生，而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设，当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话，那么，这种通信方式就是跳频通信。因此，跳频扩频(FHSS)技术是通过伪随机码的调制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码，就可以达到同步，排除噪音和其他干扰信号。 1.3 扩频的理论基础 S hannon定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率（或 北京邮电大学世纪学院 毕业设计(论文) 题目基于SIMULINK的通信系统仿真 学号 08010432 学生姓名罗倩为 专业名称通信工程 所在系(院) 通信与信息工程系 指导教师丁海洋 2012 年 6 月 1 日 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）任务书 姓名罗倩为学号08010432 专业通信工程系（院）通信与信息工程系设计（论文）题目基于SIMULINK的通信系统仿真 题目分类□工程设计；■工程技术研究；□软件工程（如CAI课题等）；□专题研究；□艺术设计；□其他 题目来源□自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；□企、事业单位委托课题；□院级课题；■自拟课题□其他 指导教师（指导教师组 组长及成员姓名） 职称工作单位备注 丁海洋讲师北京印刷学院指导教师 毕业设计(论文)的内容和要求： [注意：选题尽量与实际应用需求相结合。要求写明本设计（论文）所涉及的分析方法或技术手段（如定性、定量分析的方法）；要求有学生独立的见解，设计内容要详细写明具体步骤和技术指标]。 要求该学生独立基于SIMULINK的通信系统仿真。该学生首先要熟悉通信系统的概念，查阅有关资料，掌握模拟系统和数字调制解调技术以及其通信原理，课程设计需要运用SIMULINK实现 AM,DSB,SSB,2ASK,2FSK,2PSK调制解调原理，实现3种模拟信号和3种数字信号调制过程，至少完成AM信号和2ASK信号的解调过程，分析调制解调波形，记录仿真结果，最后实现模拟系统和数字系统的系统仿真。 应完成的工作和提交材料要求（课题完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求）： 1.基于SIMULINK的通信系统仿真模型；仿真结果记录； 2.毕业设计论文 3.外文翻译MATLAB实现通信系统仿真实例
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