通信原理课设概况

第一篇：通信原理课设概况

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一.设计平台

Simulink是Matlab环境下的一部分，它通过使用框图的方式编辑建模，比较直观。Simulink是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中【2】。

Simulink是Matlab最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试【3】。

Simulink是一种可视化工具。构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB;紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

二、设计目的：

① 分别设计AM，FM调制与解调通信系统，分别在理信道和非理想信道中运行，并得出仿真结果，分析比较三种不同的调制方式所存在的不同。② 熟悉MATLAB文件中M文件的使用方法，包括函数、原理和方法的应用。③ 增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。

三、设计内容和实验要求

④ 系统建模

⑤ 确定仿真算法 ⑥ 建立仿真模型 ⑦ 设计仿真程序 ⑧ 运行仿真程序

⑨ 输出仿真结果并进行分析

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四、模拟通信系统简介

通信系统是为了有效可靠的传输信息，信息由信源发出，以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息传输，由信宿接收。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。基于课程设计的要求，下面简要介绍模拟通信系统。

信源是模拟信号，信道中传输的也是模拟信号的系统为模拟通信。模拟通信系统的模型如图5.1所示。

图4.1模拟通信系统模型

调制器: 使信号与信道相匹配, 便于频分复用等。发滤波器: 滤除调制器输出的无用信号。收滤波器: 滤除信号频带以外的噪声，一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声。

4.1AM,FM调制原理

4.1.1

AM调制原理

幅度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。幅度调制器的一般模型如图.2所示。

图4.2 幅度调制模型

在图4.2中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号mt叠加直流A0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅.AM调制器模型如图4.3所示

图4.3 AM调制模型

AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A0mtmax，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜

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像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。

4.1.2 FM调制原理

[1] 频率调制的一般表达式为：

（4-1）

FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。

图 5.4

m(t)()dtPMSFM(t)

图 4.5 图（5.4）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（5.5）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法[4]。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频则适用于宽带调制情形。

根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°时，（4-2）

称为窄带调频。否则，称为宽带调频。

为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A＝1，则由式（4-1）调频信号的一般表达式，得

SFM(t)cos[ctKFm(t)d]ttcosctcos[KFm()d]sincsin[KFm()d]（4-3）

t通过化解，利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式：

在NBFM中，由于下边频为负，因而合成矢量不与载波同相，而是存在相位偏移，当最大相位偏移满足式（4-2）时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号。

ms=

（5-4）

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图4-5 NBFM信号频谱

五、几种调制方式间的比较

5.1几种不同的模拟调制方式

假定所有调制系统在接收机输入端具有相等的信号功率，且加性噪声都是均值为0、双边功率谱密度为/2的高斯白噪声，基带信号带宽为，在所有系统都满足

例如，为正弦型信号。综合前面的分析，可总结各种模拟调制方式的信号带宽、制度增益、输出信噪比、设备（调制与解调）复杂程度、主要应用等如下表所示。表中还进一步假设了AM为100%调制。

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5.2几种模拟调制的性能比较

就抗噪性能而言，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM与AM接近。如6.5中所示出了各种模拟调制系统的性能曲线，图中的圆点表示门限点。门限点以下，曲线迅速下跌；门限点以上，DSB、SSB的信噪比比AM高4.7dB以上，而FM（＝6）的信噪比比AM高22dB。

就频带利用率而言，SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM、NBFM次之，WBFM最差。

5.3几种模拟调制的特点及应用

AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，信

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号带宽较宽，频带利用率不高。因此，AM制式用于通信质量要求不高的场合，目前主要用在中波和短波的调幅广播中。

DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，频带利用率不高，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信及低带宽信号多路复用系统。

SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波波段的无线电广播和频分多路复用系统中。

VSB调制性能与SSB相当，原则上也需要同步解调，但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波，形成（VSB+C）合成信号，就可以用包络检波法进行解调。这种（VSB+C）方式综合了AM、SSB和DSB三者的优点。所以VSB在数据传输、商用电视广播等领域得到广泛使用。

FM波的幅度恒定不变，这使得它对非线性器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。这些特点使得NBFM对微波中继系统颇具吸引力。WBFM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而WBFM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、短波电台等。WBFM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱、干扰大的情况下宜采用NBFM，这就是小型通信机常采用NBFM的原因。

六．MATLAB生成图像

6.1双边带频带幅度调制的系统仿真

图6.1-1双边带频带幅度调制的系统仿真框图 参数设置表

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6.2双边带抑制载波幅度调制的系统仿真

图6.2-1双边带抑制载波幅度调制的系统仿真框图

参数设置表

6.3单边带幅度调制系统仿真

图6.3-1单边带幅度调制系统仿真框图

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6.4FM频率调制系统仿真

图6.4-1 FM频率调制系统仿真框图

参数设置表

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6.5仿真结果

图6.5-1双边带频带幅度调制的系统频域图 图6.5-2双边带频带幅度调制的系统时域图

6.5-3双边带抑制载波幅度调制的系统频域图 6.5-4双边带抑制载波幅度调制的系统时域图

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图6.5-5单边带幅度调制系统频域图 图6.5-6单边带幅度调制系统时域图

图6.5-7单边带幅度调制系统频域图 图6.5-8单边带幅度调制系统时域图

6.6程序仿真结果

6.6.1AM仿真结果

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6.6.2FM仿真结果

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6.6.3程序清单：

AM ：

fm=100;fc=500;fs=5000;Am=1;A=2;N=512;K=N-1;n=0:N-1;t=(0:1/fs:K/fs);yt=Am*cos(2*pi*fm*t);figure(1)subplot(1,1,1),plot(t,yt),title('频率为3000的调制信号f1的时时域波');y0=A+yt;y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(y2,N);% fft 变换 q1=(0:N/2-1)*fs/N;mx1=abs(y3(1:N/2));

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figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,y2);title('已调信号的时时域波');subplot(2,1,2);plot(q1,mx1);title('f1已调信号的频谱');%绘图 yc=cos(2*pi*fc*t);figure(3)subplot(2,1,1),plot(t,yc),title('载波fc时域波形')N=512;n=0:N-1;yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(yc1,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y3(1:N/2));figure(3)subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('载波fc频谱')y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN产生高斯分布序列 w=y4.^2;%噪声功率 figure(4)subplot(2,1,1);plot(t,y4);title('高斯白噪声时域波形')y5=fft(y4,N);q2=(0:N/2-1)*fs/N;mx2=abs(y5(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪声频域波形')y6=y2+y4;figure(5)subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('叠加后的调制信号时域波形')q3=q1;mx3=mx1+mx2;subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('叠加后的调制信号频谱波形')%调制 yv=y6.*yc;%乘以载波进行解调 Ws=yv.^2;p1=fc-fm;[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs);%Fir数字低通滤波

window=kaiser(k+1,beta);%使用kaiser窗函数

b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale');%使用标准频率响应的加窗设计函数 yt=filter(b,1,yv);yssdb=yt.*2-2;figure(6)

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subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('经过低通已调信号的时域波形采样')y9=fft(yssdb,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y9(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('经过低通已调信号频域波形')%解调 ro=y9-yt;W=(yt.^2).*(1/2);R=W/w r=W/ro G=r/R FM：

dt=0.001;%设定时间步长 t=0:dt:1.5;%产生时间向量

am=5;%设定调制信号幅度 fm=5;%设定调制信号频率 mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成调制信号 fc=50;%设定载波频率 ct=cos(2*pi*fc*t);%生成载波 kf=10;%设定调频指数 int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;%求信号m(t)的积分 end %调制，产生已调信号 sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%调制信号 %***************************************** %*************添加高斯白噪声************** sn1=10;%设定信躁比(小信噪比)sn2=30;%设定信躁比(大信噪比)sn=0;%设定信躁比(无信噪比)db=am^2/(2*(10^(sn/10)));%计算对应的高斯白躁声的方差

n=sqrt(db)*randn(size(t));%生成高斯白躁声

nsfm=n+sfm;%生成含高斯白躁声的已调信号（信号通 %过信道传输）

%***************************************** %****************FM解调******************* for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理

diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包络检波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;

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diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;%***************************************** %**************时域到频域转换************** ts=0.001;%抽样间隔 fs=1/ts;%抽样频率

df=0.25;%所需的频率分辨率，用在求傅里叶变换

%时，它表示FFT的最小频率间隔

%*****对调制信号m(t)求傅里叶变换***** m=am*cos(2*pi*fm*t);%原调信号 fs=1/ts;if nargin==2 n1=0;else n1=fs/df;end n2=length(m);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));M=fft(m,n);m=[m,zeros(1,n-n2)];df1=fs/n;%以上程序是对调制后的信号u求傅里变换

M=M/fs;%缩放，便于在频铺图上整体观察

f=[0:df1:df1*(length(m)-1)]-fs/2;%时间向量对应的频率向量

%************对已调信号u求傅里变换********** fs=1/ts;if nargin==2 n1=0;else n1=fs/df;end n2=length(sfm);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));U=fft(sfm,n);u=[sfm,zeros(1,n-n2)];df1=fs/n;%以上是对已调信号u求傅里变换

U=U/fs;%缩放 %****************************************** %***************************************** disp('按任意键可以看到原调制信号、载波信号和已调信号的曲线')

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pause %**************figure(1)****************** figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%绘制调制信号的时域图

xlabel('时间t');title('调制信号的时域图');subplot(3,1,2);plot(t,ct);%绘制载波的时域图 xlabel('时间t');title('载波的时域图');subplot(3,1,3);plot(t,sfm);

%绘制已调信号的时域图 xlabel('时间t');title('已调信号的时域图');%****************************************** disp('按任意键可以看到原调制信号和已调信号在频域内的图形')pause %************figure(2)********************* figure(2)subplot(2,1,1)plot(f,abs(fftshift(M)))%fftshift:将FFT中的DC分量移到频谱中心 xlabel('频率f')title('原调制信号的频谱图')subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U)))xlabel('频率f')title('已调信号的频谱图')%****************************************** disp('按任意键可以看到原调制信号、无噪声条件下已调信号和解调信号的曲线')pause %**************figure(3)****************** figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%绘制调制信号的时域图

xlabel('时间t');title('调制信号的时域图');subplot(3,1,2);plot(t,sfm);%绘制已调信号的时域图 xlabel('时间t');title('无噪声条件下已调信号的时域图');nsfm=sfm;for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理 diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;

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end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包络检波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;subplot(3,1,3);%绘制无噪声条件下解调信号的时域图

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('时间t');title('无噪声条件下解调信号的时域图');%***************************************** disp('按任意键可以看到原调制信号、小信噪比高斯白噪声条件下已调信号和解调信号已调信号的曲线')pause %**************figure(4)****************** figure(4)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%绘制调制信号的时域图

xlabel('时间t');title('调制信号的时域图');db1=am^2/(2*(10^(sn1/10)));%计算对应的小信噪比高斯白躁声的方差

n1=sqrt(db1)*randn(size(t));%生成高斯白躁声

nsfm1=n1+sfm;%生成含高斯白躁声的已调信号（信号通 %过信道传输）

for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理

diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;end diff_nsfmn1 = abs(hilbert(diff_nsfm1));%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包络检波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm),diff_nsfm);%绘制含小信噪比高斯白噪声已调信号的时域图 xlabel('时间t');title('含小信噪比高斯白噪声已调信号的时域图');subplot(3,1,3);%绘制含小信噪比高斯白噪声解调信号的时域图

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('时间t');title('含小信噪比高斯白噪声解调信号的时域图');

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%***************************************** disp('按任意键可以看到原调制信号、大信噪比高斯白噪声条件下已调信号和解调信号已调信号的曲线')pause %**************figure(5)****************** figure(5)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%绘制调制信号的时域图

xlabel('时间t');title('调制信号的时域图');db1=am^2/(2*(10^(sn2/10)));%计算对应的大信噪比高斯白躁声的方差

n1=sqrt(db1)*randn(size(t));%生成高斯白躁声

nsfm1=n1+sfm;%生成含高斯白躁声的已调信号（信号通过信道传输）

for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理

diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;end diff_nsfmn1 = abs(hilbert(diff_nsfm1));%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包 %络检波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm1),diff_nsfm1);%绘制含大信噪比高斯白噪声已调信号 %的时域图

xlabel('时间t');title('含大信噪比高斯白噪声已调信号的时域图');subplot(3,1,3);%绘制含大信噪比高斯白噪声解调信号 %的时域图

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('时间t');title('含大信噪比高斯白噪声解调信号的时域图');%******************结 束******************* 七·.项目设计总结

这周的课程设计很短，但收获很多。我用MATLAB进行了AM调制解调及抗噪性的研究。不但又加深了课本的知识，而且也对MATLAB的基本知识有了一定掌握。

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本次课程设计中实现了通信基本知识与MATLAB的结合，并在实际中设计并仿真AM调制解调的过程。

这次课程设计中我不得不对AM原理其设计步骤进行更深一层次的理解，对书中原来学到的只知其果不懂其因的理论，在设计中也有了更深刻的认识。

这次设计需要自己设计而我的MATLAB的基础不是很好。这次课程设计虽然很简单，由于没有基础，查找了很多相关的资料，并且上网搜集了很多的相关设计，但由于很多资料上面对于AM都是只简单介绍了原理以及调制解调，还都不是很全。而且这让我在编译和调试过程中除了很多次错误，这是过程，学习就是在过程中进行的，经过自己几天的劳动，再加上同学们和老师的帮助，不仅对读Simulink了很大提高，更加熟系了MATLAB的应用，也对其中的函数有了大概的了解

总之这次课程设计收获很大，是一场难得的锻炼机会。

八．参考文献

[1] 樊昌信.通信原理（第6版）.国防工业出版社，2006，09 [2] 黎洪松.数字通信原理.西安电子系科技大学出版社，2005，07 [3] 任嘉伟.数字频带通信系统计算机仿真[J].电脑知识与技术，2008，07 [4] 吕跃广 通信系统仿真.电子工业出版社,2010.03 [5] 席在芳等 基于SIMULINK 的现代通信系统仿真分析[J].系统仿真学报

第二篇：通信原理课设（本站推荐）

目

录

一、音频传输系统设计..................................................................................................................1

1.设计目的................................................................................................................................1 2.设计内容................................................................................................................................1 3.实现步骤................................................................................................................................1 4.结论及思考............................................................................................................................5

二、数字传输系统设计..................................................................................................................7

1.设计目的................................................................................................................................7 2.设计内容................................................................................................................................7 3.实现步骤..............................................................................................................................11 4.结论及思考..........................................................................................................................17

三、总结与收获............................................................................................................................18 指导教师意见................................................................................................................................19

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一、音频传输系统设计

1.设计目的

通信的基本形式是在信源和信宿之间建立一条传递信息的通道,通信系统通常由 信源,变换器,信道,反变换器,信宿以及等效噪声等几部分构成.通过这次音频传输系统设计,我们可以深刻体会到信号在通信系统中的传输和处理过程有一个更加清晰的认识和理解,对于模拟通信系统,考查学生对调制技术的理解和使用, 同时,通过音频传输系统的设计,我们更加深刻理解了模拟通信系统设计,以及模拟通信系统下最重要的调制技术的应用和设计,锻炼了我们独立思考和分析工程问题的能力,同时,通过设计和实现,我们对复杂的工程问题会有更加深刻的认识,对一个完整的模拟通信系统会有一个更加清晰和完善的概念.2.设计内容

利用NI-USRP节点设备接收实际的广播信号.结合LABVIEW,实现对音频信号的调制解调,观察接收信号的质量并进行分析.3.实现步骤

音频传输系统包括发送端和接收端: 音频传输系统TX.vi: 发射端主程序的前面板如图,前面板左侧为参数输入图部分。

（1）首先,用NI-USRP Configuration Utility观察确保硬件与电脑连接上，以及硬件的地址。

（2）然后修改发送端前面板的“设备的IP地址”。

（3）可以设置声音文件路径（labview只能识别wav格式音频文件）。

（4）USRP配置各类程序控制参数，包括IQ速率，可以更改，但是发送端与接收端的IQ速率要相同，载波频率就是频点频率。

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此模块的作用是根据输入的路径获取音频文件，对应于程序框图SUBVI OPEN Waveform File.vi，输入是外部音频文件的路径，要求必须是wav格式。如果留空，则会自动选择默认音频文件，输出时声音文件的引用句柄，每次从声音文件中读取的样点数以及任务id。此外，这个子程序还留有一个选择是否同时播放的选项，程序的前面板会有一个勾选框，可以选择是否在发送的同时也播放声音。

2.读取声音波形

这个模块的作用是将打开音频文件模块中得到的声音文件转换成波形数组形式输出，同时，还将波形数据写进声音输出设备，使得在发送端可以听到将要发送的声音，如果在前面板勾选了同时播放声音这个选项，那么就可以通过电脑声卡播放出声音，对应于程序框图中的SubVI Read Waveforem File.vi子程序。

输出是波形数据、任务ID以及文件标示和同时播放声音这个选项。3.进行FM调制

该模块的作用是对音频进行FM调制，对应于Exercises FM Modulation.vi

图1-3FM调制图

该模块的输入是声音波形数据，IQ 采样率和频偏，输出是经过FM调制后的时域波形，调制后的波形数据进入niUSRP Write Tx Data（poly）函数。根据前面板上配置后的各项参数发射到空间中，以供接收端程序，普通的FM收音机或者有FM接收功能的手机接收。

该模块需要分两步完成对声音信号的FM调制。

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4.结论及思考

思考：

1.频偏的意义是什么？它怎样影响调制信号？从听众的角度，能做些什么来解决这些影响，做一些测试验证观点。

mf = 最大频偏低频信号的频率，B = 2*（mf+1）F，影响带宽，而带宽影响噪声，所以同时频偏也影响输出信噪比。

从听众的角度来讲，因为公共广播的频带范围是有限的，为87.5～108MHz，以100KHz为步进搜索电台。我们在使用通信系统时应该避开这些公共频带。

2.找出一些能证明所设计的FM收发机性能优劣的技术指标

采样率的大小：接收机的采样效率越高，相同信噪比下收听效果越好。天线增益：天线增益越小，接收效果越好。结论：

1.利用NI-USRP节电设备，结合LabVIEW，我实现了对音频信号的调制解调，收听到了包含有噪声的音乐。

2.提高接收质量：有很多因素影响FM通信系统的有效性和可靠性，如带宽、频偏、增益和载波频率对FM通信系统的影响较大。经测试，提高增益和减小频偏可以有效改善质量。

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3、信源编码

该模块主要是完成霍夫曼编码—基于有序频率二叉树的编码。

图2-2信源编码

4、信道编码

这里主要是使用的(7,4)分组编码

5、脉冲调制

主要完成添加训练队列以及脉冲成形滤波的功能。其中添加训练序列主要是为了接收端可以频偏校正。

6、信道设置

主要在信道中加入白噪声。

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前面板左下方是接受信号的它的星座图,和误码率曲线。可以通过这些来判断程序是否正确。

图2-5数字传输系统接收端

而对接收端的程序框图进行分析：

1、初始化

实现USRP初始化和配置USRP的参数，此时注意与发送对应。如图所示。

图2-6初始化框图

2、信号检测

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2.设计内容

1）完成信道编码即（7,4）分组编码的过程，此时需要完成Exercises Encode-74.vi，学习（7,4）分组码译码的过程。

2）将脉冲调制模块的QPSK/BPSK程序图补充完整 3）学习信源编码即霍夫曼编译码的过程 3.实现步骤

1）发送端接收端程序结构：

图2-6发送端（1）

图2-7发送端（2）

发送端程序框图：

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设置生成矩阵，然后输入前面板的生成矩阵内，打开程序框图，进行设计。

图2-9分组码程序框图

设计图如下：

输入后将长串输入数据流进行长度为4的分块。也即为4维数组。和G矩阵相乘，之后再转化为一维数组。由于矩阵乘法是数值相加的过程，而分组编码是异或过程，因此需要将矩阵内每个元素除二取余，余数即为正确的异或过程。

分组码译码： 首先设计校验矩阵H。接着设计程序框图如下：

图2-10解调程序框图

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入信号平均能量，将此能量与符号能量相乘乘上信号幅值，得到输出信号

图2-12 BPSK设计

BPSK。BPSK解调如图所示。输入数据流对2取余，输出到下一个框图，0对应1，1对应-1.4）利用USRP设备实现图像发送 首先设置硬件设备，选择好天线，然后打开发送端和接收端。得到结果如下：

图2-13发送和接收图像

在图像传输过程中会出现噪声干扰，通过增大增益可以使噪声减小。

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（备注：此处要求手写，不得拷贝，要有自己的心得体会）

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第三篇：通信原理课设

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摘 要

摘要：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）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。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。

本课程设计主要利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个AM调制与相干解调通信系统，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。经过调制，初步实现了设计目标，并且经过适当的完善后，实验成功。

关键词： MATLAB7.1 ；Simulink仿真平台；AM调制；相干解调

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目录 课程设计目的…………………………………………………………1 课程设计要求…………………………………………………………1 相关知识………………………………………………………………1 课程设计分析…………………………………………………………2 仿真……………………………………………………………………6

6结果分析………………………………………………………………10 参考文献………………………………………………………………12

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1.课程设计的目的

1.掌握模拟系统AM调制和解调原理。2.掌握模拟系统AM调制和解调的设计方法。

3.掌握用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用MATLAB进行编程仿真的能力。

4.熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程。

2.课程设计的要求

利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。

3．相关知识 3.1 AM调制原理

幅度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。幅度调制器的一般模型如图2.1所示。

图3.1—1 幅度调制模型

在图2-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号mt叠加直流A0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅.AM调制器模型如图2-2所示

图3.1—2 AM调制模型

AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A0mtmax，否

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则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。

3.2 相干解调

由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的关键是是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。

4.课程设计分析

4.1双边带幅度调制

在DSB-AM系统中，已调信号的幅度正比与消息信号。这种调制通过使用乘法器完成，将消息信号吗m(t)与载波Accos(2πfct)，如图4.1—1所示，表示为：

u(t)=Acm(t)cos(2πfct)

（1）

图 4.1—1 DSB-AM调制原理结构框图

其中

c(t)=Accos(2πfct)

（2）

是载波，而m(t)是消息信号。若以单频正弦信号调制为例，那么典型波形如图4.1—2所示。

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现取u(t)的傅立叶变换，可以得到DSB-AM信号的频域表示为：

（3）

其中M(f)是m(t)的傅立叶变换。很明显可以看出，这种调制方式将消息信号的频谱进行了搬移，并在幅度上乘以Ac/2，传输带宽Br是消息信号带宽的两倍，也就是说：

Br=2W

（4）

图3显示了一个典型的消息信号的频谱及其相对应的DSB-AM已调信号的频谱。

图4.1—2 消息信号与DSB-AM已调信号的频谱

已调信号的功率为

（5）

其中Pm是消息信号的功率。在DSB-AM通信系统中，信噪比SNR等于基带的SNR，也就是：

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（6）

其中PR是接收到的功率（在接收端已调信号的功率），N0是噪声功率谱密度（假定为白噪声），W是信号噪声的带宽。

4.2双边带抑制载波幅度调制

4.2.1.DSB信号的表达式、频谱及带宽

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，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。

DSB调制器模型如图4.2.1—1所示。可见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

图4.2.1—1DSB-SC调制模型

（7）

（8）

DSB信号的包络不再与

成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即

4.2.2.DSB信号的解调

DSB信号只能采用相干解调，其模型与AM信号相干解调时完全相同，此时，乘法器输出

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经低通滤波器滤除高次项，得

（9）

即无失真地恢复出原始电信号。

抑制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。

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5.仿真

5.1双边带频带幅度调制的系统仿真

图5.1-1双边带频带幅度调制的系统仿真框图

图5.1-2 DSB AM Modulator Passband(双边带频带幅度调制器)的主要参数

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图5.1-3 DBS AM Demodulator Passband(双边带频带幅度解调器)的主要参数

图5.1-4 DBS AM（双边带幅度调制）频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数

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5.2双边带抑制载波幅度调制系统仿真

图5.2-1 双边带抑制载波幅度调制的系统仿真框图

图5.2-2 DSB-SC AM 信号发生器（Signal Generator）的主要参数

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图5.2-3 DSB-SC AM Modualtor Passband(双边带频带抑制幅度调制器)的主要参数

图5.2-4 DSB-SC AM的频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数

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6.结果分析

6.1双边带频带幅度调制的系统仿真结果

图6.1-1双边带频带幅度调制后的频域图

图6.1-2双边带频带幅度调制仿真系统中示波器的波形图

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6.2双边带抑制载波幅度调制系统仿真结果

图6.2-1 双边带频带抑制幅度调制后调制信号的频域图

图6.2-2 双边带抑制幅度调制后调制信号的时域图

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7．参考文献

【1】桑林，郝建军，刘丹，【数字通信】，北京邮电大学出版社，2002 【2】苗云长等主编，【现代通信原理及应用】，电子工业出版社，2005 【3】吴伟铃，庞沁华，【通信原理】，北京邮电大学出版社，2005 【4】张圣勤，【MATLAB7.0实用教程】桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，2002 【5】邵玉斌，【Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析】，清华大学出版社，2008 【6】沈伟慈。【通信电路】，西安电子科技大学出版社，2007

第四篇：通信原理课设文档simulink

《通信原理》课程设计

开机，启动Matlab，在工作窗口Simulink。

模块库——>各个模块 Simulink：基本模块库

Commuinications Blockset：通信模块库 Signal Processing Blockset：信号处理模块库

基本原理：

1． 信源

通信工具箱：Communications Blockset——Comm Sources/Rondom Data Sources 选择：Bernoulli Binary Generator二进制伯努利序列产生器

Random Integer Generator 随机整数产生器 Signal Processing Blockset——signal Processing Sources

Sine Wave正弦波 2． 噪声源

Communications Blockset——Comm Sources/Noise Generators 选择：Gaussian Noise Generator高斯白噪声产生器

Rayleigh Noise Generator瑞利噪声产生器

Uniform Noise Generator均匀噪声产生器 3． 示波器

Simulink——〉Sinks——〉Scope 4． 相加器、增益、相乘器 Simulink——〉Math Operations——〉Add、Gain、Produc 5． 信道

高斯白噪声加性信道

Communications Blockset—〉Comm Sources—〉Noise Generators—〉Gaussian Noise Generator 6． 滤波器

Signal Processing Blockset——〉Filtering——〉Filter Designs——〉Digital Filter Design 低通滤波器的带宽：基带信号的带宽

带通滤波器的带宽：载波频率±基带信号的带宽 7． Relay（抽样判决器）

Simulink——〉Discontinuities——〉Relay 这是一个滞环比较器，一般用来作为调节有波动的系统时的缓冲。

parameters里的设置为：switch on point-阈值上限，switch off point-阈值下限，output when on-阈值上限输出值，output when off-阈值下限输出值。

例如某个信号的阈值上限为1.5，下限为0.5，上限输出为1，下限输出为0.当该信号上升到大于1.5时，relay的输出为1。若信号下一个周期小于1.5，但仍大于0.5时，其输出仍保持为1。只有当信号下降到小于0.5时，才会输出0。

它的意义是使信号调节有一个足够的范围宽度，而不至于因为每个周期都进行调节。8． 眼图、星座图、误码率

Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Discrete-Time Eye Diagram Scope  Samples per symbol：每个符号的采样点数，自己计算1个二进制码元在系统中有多少个采样点，也就是要保证眼图窗口的时间宽度为整数个码元宽度（最好1、2个）。 Offset：非负整数，小于Samples per symbol和Samples per trace的乘积，指定在画第一个点时省略的采样点数。可调。

 Samples per trace：正数，指定每一条轨迹的符号数目。如2，显示两个符号周期。 Traces displayed：叠加的轨迹的数目。

 New traces per display：正整数，小于Traces displayed，指定每一次显示时新轨迹的数目。

 Rendering Properties：线型和颜色设计  Axes Properties：x、y轴范围设计

 Figure Properties：眼图显示的数据类型设计

Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Discrete-Time Scatter Plot Scope Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Error Rate Calculation

第五篇：通信原理课设题目

现代通信原理课设题目

一、基于SystemView的模拟通信系统的仿真设计

1、AM2、DSB3、SSB4、FM5、AM超外差收音机仿真设计；双路FM语音通信系统仿真设计（至少选做一种）

二、基于SystemView的数字通信系统的仿真设计1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

三、基于Matlab的模拟通信系统的仿真设计

1、AM2、DSB3、SSB4、FM5、GUI界面设计（能显示以上信号的时域和频域图形）

四、基于Matlab的数字通信系统的仿真设计1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、GUI界面设计（能显示以上信号的时域和频域图形；也可加入其他数字信号）

五、基于Simulink的数字通信系统的仿真设计1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

六、脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真（此题可采用SystemView软件，也可采用Matlab与Simulink相结合）

1、采样定理的原理仿真

2、PCM编码与解码

3、DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）