《通信原理》课程设计报告-2FSK与PAM混合调制的非相干解调系统仿真.doc
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1、 * FSK与PAM混合调制与非相干解调系统仿真第23页 共21页 长沙理工大学通信原理课程设计报告 学 院 计算机与通信工程 专 业 通信工程 班 级 通信0901 学 号 200957学生姓名 指导教师 吴志敏 课程成绩 完成日期 2011/12/16课程设计任务书 计算机与通信工程 学院 通信工程 专业课程名称通信原理时间20112012学年第一学期1617周学生姓名指导老师吴志敏题 目2FSK与PAM混合调制与非相干解调系统仿真主要内容:利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2FSK与PAM混合调制与非相干解调通信系统,分别在理想信道和非理想信道中运行,并把运行
2、仿真结果输入显示器,根据显示结果分析所设计的系统性能。要求:1)构建调制电路,并用示波器观察调制前后的信号波形,用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。2)再以调制信号为输入,构建解调电路,用示波器观察调制前后的信号波形,用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。3)在调制与解调电路间加上噪声源,模拟信号在不同信道中的传输:用高斯白噪声模拟有线信道,并将噪声源的方差适当设置,分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。 4)在老师的指导下,要求独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课程设计学年论文,能正确阐述和分析设计和实验结果。应当提交的文件:(1)课程设计学年论文。(2)课程设计附件(
3、主要是源程序)。课程设计成绩评定学 院 计算机与通信工程 专 业 通信工程 班 级 通信0901 学 号 学生姓名 * 指导教师 吴志敏 完成日期 2011-12-16 指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果学生掌握课程内容的程度课程设计完成情况课程设计动手能力文字表达学习态度规范要求课程设计论文的质量指导教师对课程设计的评定意见综合成绩 指导教师签字 年 月 日FSK与PAM混合调制与非相干解调系统仿真学生姓名: 指导老师:摘 要 本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行FSK与PAM混合调制与非相干解调系统仿真。在本
4、次课程设计中先根据FSK与PAM混合调制与解调原理构建调制解调电路,从Simulink工具箱中找所各元件,合理设置好参数并运行,其中可以通过不断的修改优化得到需要信号,之后加入高斯,并分析对信号的影响,最后通过对输出波形和功率谱的分析得出2FSK调制解调系统仿真是否成功。关键词 Simulink;FSK;PAM;混合调制;非相干解调目录1 引 言61.1 课程设计目的61.2 课程设计步骤62 基本原理72.1 FSK调制与解调72.2 PAM调制与解调93 系统设计113.1 FSK与PAM混合调制113.2 FSK与PAM非相干解调153.3加入高斯噪声的FSK与PAM混合调制与非相干解调
5、184 仿真电路分析与总结205 结束语21参考文献221 引 言本次课程设计主要运用MATLAB软件,在Simulink平台下建立仿真模型。实现模拟基带信号经FSK与PAM混合调制与非相干解调的传输过程,通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱特征,理解FSK与PAM混合调制原理。在分别加入高斯噪声,观察对波形的影响,并对其进行分析总结。1.1 课程设计的目的通信原理是通信工程专业的一门骨干的专业课,是通信工程专业后续专业课的基础。掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础,可提高处理通信系统问题能力和素质。由于通信工程专业理论深、实践性强,做好课程设计,对学生掌握本专业的知识、提高
6、其基本能力是非常重要的。 通信课程设计的目的是为了学生加深对所学的通信原理知识理解,培养学生专业素质,提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力,为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论,掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能,受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练,增强分析和解决问题的能力,了解本通信专业的新发展。1.2课程设计的步骤(1)构建调制电路,并用示波器观察调制前后的信号波形,用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。(2)再以调制信号为输入,构建解调电路,用误码测试仪测量误码率,用示波器观察调制前后的
7、信号波形,用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。(3)在调制与解调电路间加上噪声源,模拟信号在不同信道中的传输:a 用高斯白噪声模拟有线信道;b 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道;c 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为0.1,分别观察此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。(4)在系统中固定选择一种噪声源,改变信噪比,测试各种不同情况下的误码率,并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。此时要求用m文件中的sim(模块名)来启动仿真,并将各种信噪比下的误码率输出至工作空间保存,并绘图。(5)可以尝试在接收端加滤波器,观察调制性能变化。2 基本原理2.1 FSK的调制与
8、解调(1)2FSK的调制原理在二进制频移键控(2FSK)中,当传送“1”码时对应于载波频率,传送“0”码时对应于载波频率。其中,为频率为的载波的初始相位,为频率为的载波的初始相位。令为的反码,即则有:当时,;当时,。则2FSK信号可表示为:其中,我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列,其表达式为:由式上式可知,相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。二进制移频键控信号的产生,可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现. 图 2-1 是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图, 图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制,在一个码元Ts期间输出f1或f2两
9、个载波之一.。图 2 1 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图图 2- 2 二进制移频键控信号的时间波形从图中可以看出b是a的反码即若a=1,则b=0, 若a=0,则b=1;c为载波f1,d为载波f2,g为2FSK的调制出的信号。(2)2FSK的解调原理经过调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器w1、w2滤出不需要的信号,然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波,最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲,最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。本设计要求非相干解调,其原理图如下图所示:图 2 3 二进制移频键控信号解调器原理图图 2 4 2FSK非相干解调
10、时间波形图2.2 PAM调制解调原理PAM类似于AM,用二进制脉冲序列作为载波受控于基带信号的幅度,就是取样定理。而解调只需通过相关的低通滤波器,滤出基带信号。(1) 幅度调制原理 设脉冲载波以s(t)表示,它是由脉宽为秒、重复同期为Ts秒的矩形脉冲串组成,其中Ts是按抽样定理确定的,即有Ts=1/(2)秒。其产生方框图为2-5(a)所示,基带信号的波形及频谱如图2-5 (b)所示;脉冲载波的波形及频谱如图2-5 (c)所示;已抽样的信号波形及频谱如图2-5 (d)所示。图2-5 矩形脉冲为载波调制原理与波形和频谱因为已抽样信号是与的乘积,所根据频率卷积定理,可以写出相应的频域表达式: (2-
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