第一篇：肖朝军通信原理课程设计详解（大全）
目录
绪论....................................................0 第一章、Systemview软件简介..............................2
1.1 System view软件简介........................................2
1.2 System view软件的特点......................................2 1.3 System View的图标库........................................3 1.4 System View的系统设计窗口..................................3
第二章 最小频移键控（MSK）系统的设计.....................5
2.1 MSK的基本原理..............................................5 2.2 MSK的调制原理..............................................6 2.3 MSK的解调原理..............................................9
第三章 正交振幅（QAM）系统的设计........................12
3.1 MSK的基本原理.............................................12 3.2 QAM的调制解调原理.........................................14 3.3 16QAM解调模块的模型建立与仿真.............................16
3.3.1 相干解调............................................16 3.3.2 锁相环解调...........................................16
小结...................................................21 参考文献...............................................22
绪论
数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。
随着数字通信的迅速发展，各种数字调制方式也在不断地改进和发展，现代通信系统中出现了很多性能良好的数字调制技术。目前实际通信系统中常使用的几种现代数字调制技术首先有几种恒包络调制，主要包括偏移四相相移键控（OQPSK）、π/4四相相移键控（π/4-QPSK）、最小频移键控（MSK）和高斯型最小频移键控（GMSK）；然后是正交幅度调制（QAM），它是一种不恒定包络调制。最后是多载波调制，其中最重要的是正交频分复用（OFDM）。
本文主要介绍MSK和QAM的原理，System View的使用方法，以及通过System View仿真软件对QAM、MSK数字调制及解调电路各功能模块的工作原理进行分析，提出QAM、MSK数字调制及解调电路的设计方案，选用合适的模块对所设计系统进行仿真并对仿真结果进行分析。
第一章、Systemview软件简介
1.1 System view软件简介
SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便
SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真
SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。
1.2 System view软件的特点 能仿真大量的应用系统
能在DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频／模拟功能模块。快速方便的动态系统设计与仿真
使用用户熟悉的Windows界面和功能键（单击、双击鼠标的左右键），SystemView可以快速建立和修改系统，并在对话框内快速访问和调整参数，实时修改实时显示。只需简单用鼠标点击图符即可创建连续线性系统、DSP滤波器，并输入／输出基于真实系统模型的仿真数据。不用写一行代码即可建立用户习惯的子系统库（MetaSystem）。提供基于组织结构图方式的设计
通过利用SystemView中的图符和MetaSystem（子系统）对象的无限制分层结构功能，SystemView能很容易地建立复杂的系统。多速率系统和并行系统
SystemView允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化FIR 滤波器的执行。这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的通信系统的设计与仿真，有利于提高整个系统的仿真速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可降低对计算机硬件配置的要求。完备的滤波器和线性系统设计
SystemView包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，还包含大量的FIR/IIR滤波类型和FFT类型，并提供易于用DSP实现滤波器或线性系统的参数。6 先进的信号分析和数据块处理
SystemView提供的分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一个能对仿真生成数据进行先进的块处理操作的接收计算器。
7完善的自我诊断功能
SystemView能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图符。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。
1.3 System View的图标库
图标是System View仿真运算,处理的基本单元,共分为三大类;第一类包括信号源库,它只有输出端没有输入端;第二个类包括观察窗库,它只有输入端没有输出端;第三类包括其他所有图表库,这类图标都有一定个数的输入端和输出端.在设计窗口的左边有一个图标库区，一组是基本库（Main Libraries），共8个。另一组是可选择的专业库（Optional Libraries）,如通信库、数字信号处理库、逻辑库、射频/模拟库等，支持用户自己用C/C++语言编写源代码定义图标以完成所需自定义功能的用户自定义库（Custom），及可调用、访问Matlab的函数的M-Link库，以及CDMA、DVB、自适应滤波器库等。
信源库加法器逻辑库算子库函数库乘法器新宿库 图1-1 基本库图标
在上述八个图符中，除双击加法器和乘法器图符按钮可直接使用外，双击其他按钮会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上面的主库开关按钮“Main”，将出现选择开关按钮“Option”下的库（user）、通信库（comm）、DSP库、逻辑库(LOGIC)、射频/模拟库(RF/ANALOG)和数学库（MATALAB）选择按钮，可分别双击他们选择调用。在设计窗口中间的大片区域就是工作区域，用户可以在这里放置、定义和连接各种图符，建立新的系统。
1.4 System View的系统设计窗口
1.主菜单栏
系统视窗第一行为《主菜单栏》它含有几个下拉式菜单，通过这些菜单可以访问重要的SystemView功能，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和
帮助（Help）。用鼠标选择各菜单都会下拉显示若干选项。新建或打开设计文件的操作步骤与其它软件相同。
图1-2 系统设计窗口
2.快捷功能按钮
设计窗口中菜单行的第二行为《工具栏》，它是由16个常用快捷功能按钮组成的动作条。它包含了在系统设计、仿真中可能用到的各种操作按钮。各按钮的功能如下：
图1-3 快捷功能按钮
第二章 最小频移键控（MSK）系统的设计
2.1 MSK的基本原理
MSK(Minimum Frequency Shift Keying)又称快速移频键控(FFSK)，是2FSK的改进形式。所谓“最小”是指这种调制方式能以最小的调制指数(0.5)获得正交信号，“快速”是指在给定同样的频带内，MSK能比2PSK的数据传输速率更高，且在带外的频谱分量要比2PSK衰减的快。
MSK是恒定包络连续相位频率调制，其信号的表示式为
sMSK(t)cosctaktk,k1TstkTs,ak12Ts
ωc为载波角频率，Ts为码元宽度，ak为第k个输入码元，取值为±1；φk为第k个码元的相位常数，在时间kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不变，其作用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。ak(t)tk令 k则信号的表示式为
sMSK(t)cosctk(t)2Ts
1 当ak1时:f1c;22Ts
1当ak1时:f2c 22Ts 1ffff调制指数h0.5 122Tsfs
MSK信号的时间波形如图所示
图2-1 MSK信号的时间波形图
2.2 MSK的调制原理
由MSK信号的一般表示式可得
因为 所以
令 则
根据上式，可采用正交调幅方式产生MSK信号，其调制的方框图如下所示。
图2-2 MSK调制的方框图
由上图可知，MSK信号产生的过程为： 1)对输入数据序列进行差分编码；
2)把差分编码器的输出数据用串/并变换器分成两路，并相互交错一个比特宽度Ts；
3)用加权函数cos(πt/2Ts)和sin(πt/2Ts)分别对两路数据进行加权； 4)用两路加权后的数据分别对正交载波cosωct和sinωct进行调制； 5)把两路输出信号进行叠加。
根据以上的MSK调制原理框图，在Systrmview上设计的仿真调试图如下图-1
1所示：
图2-3 system view MSK调制仿真图
采样器（63）：按设定的采样速率采样，输出的结果是输入信号在采样宽度内的线性组合。原理图中的采样速率为10HZ。
保持器（1.2.65）：用于采样或抽样后返回系统采样率。增益（64）： 对输入信号进行放大。
延时（5.6.17）：延时规定各单位的时间。
异或们（60）：两个或两个以上的逻辑信号异或操作。脉冲信号（0,3）：用于产生相应的脉冲信号
首先由信号源产生一个伪随机序列（0），此伪随机序列的幅度为1V，频率为10HZ，电平为2。伪随机序列的信号波形如下图2-4所示：
图2-4
将其信号通过采样器后输入到异或们中，并将通过异或们输出的一路信号通过增益后输回到异或们，和原信号进行异或，然后在通过保持器，并输入到波形观察分析器65中，从而形成输入差分码，波形如下图2-5所示：
图2-5 将拆分编码先进行并串/变换，分为两路信号Q和I（如图---14）。I延迟T时间后与一载波频率只有基带信号频率0.25倍的载波进行相乘，然后再通过相乘器与一个载波频率等于200HZ，相位移相90度的载波进行相乘。而Q路信号，先和频率只有基带信号频率0.25倍的载波相乘，然后再和一个没有经过移相的载波频率等于200HZ的载波相乘。Q路信号和I路信号通过相加器相加，从而得到我们需要的MSK信号。MSK波形信号如图2-6所示
图2-6
图2-7 2.3 MSK的解调原理
MSK信号属于数字频率调制信号，因此可以采用相干解调的方法进行解调，采用一般鉴频器方式进行解调误码率性能不太好，因此在对误码率有较高要求时大多采用相干解调方式。
MSK解调的原理图如下图2-8所示：
图2-8 MSK解调的原理框图
基于这MSK解调的原理框图，在Systemview上对其进行系统的设计的结构如图2-9所示：
图2-9 正弦信号源（18.19）：产生正弦载波信号。
巴特沃斯滤波器（20.21）：低通滤波器用于滤除乘载波时产生的高频分量 模拟比较器（45,46）用于将并行信号转换成串行信号。
将调制出的MSK信号首先与一幅度为1V，频率为2.5HZ和频率为200HZ的载波进行相乘，再经过巴特沃斯滤波器后进行滤波，将采样后的波形与模拟比较器相比较，将信号进行并串转换，即可得到Q路信号和I路信号输出。其波形如图2-10所示。
图2-10 将得到的Q/I路信号与脉冲信号源提供的频率为5HZ，幅度为1V的脉冲波通过延时器相乘后，将得到解调后的差分码（如图2-11）.10
图2-11 将此差分码分为两路。一路延迟后送往异或门（35），一路直接送往异或门（35）从而得到我们调制所得到的原基带信号波形（如图2-12）.图2-12
第三章 正交振幅（QAM）系统的设计
3.1 MSK的基本原理
正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。
所谓正交振幅调制是用两个独立的基带波形对两个互相正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。在这种调制中，已调载波的振幅和相位都随两个独立的基带信号变化。采用多进制正交振幅调制，可记为MQAM（M>2）。增大M可提高频率利用率，也即提高传输有效性。下面介绍MQAM的基本原理。MQAM信号表示式可写成
其中，Ai和Bi是振幅，表示为
(3.1.1)(3.1.2)其中，i,j=1,2,…，L，当L=1时，是4QAM信号；当L=2时，是16QAM信号；当L=4时，是64QAM信号。选择正交的基本信号为
在信号空间中MQAM信号点
(3.1.3)
(i,j=1,2,…,L)(3.1.4)图3.1是MQAM的星座图，这是一种矩形的MQAM星座图。
图3-1 MQAM信号星座图
为了说明MQAM比MPSK具有更好的抗干扰能力，图2.1.2示出了16PSK和16QAM的星座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为：
2DPSK
16QAM
结果表明，d2>d1，大约超过1.64dB。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM的相邻信号距离超过16PSK约4.19dB。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM 方式抗噪声干扰能力优于16PSK。
图3-2 16QAM和16PSK的星座图
MQAM的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图的形式不同，信号点在空间距离也不同，误码性能也不同。MQAM和MPSK在相同信号点数时，功率谱相同，带宽均为基带信号带宽的2倍。
3.2 QAM的调制解调原理
MQAM的调制解调框图如图2.2.1所示。在发送端调制器中串/并变换使得信息速率为Rb的输入二进制信号分成两个速率为Rb/2的二进制信号，2/L电平转换将每个速率为Rb/2的二进制信号变为速率为Rb/（2lbL）的电平信号，然后分别与两个正交载波相乘，再相加后即得MQAM信号。在接收端解调器中可以采用正交的相干解调方法。接受到的信号分两路进入两个正交的载波的相干解调器，再分别进入判决器形成L进制信号并输出二进制信号，最后经并/串变换后得到基带信号。
MQAM调制
图3-3MQAM调制框图
调制这个过程在Systemview的仿真设计框图如下图所示
图3-4 信号源（50）：用于产生脉冲信号。
随机信号发生器(51):用于产生一个随机信号列。
串并转换系统（64.96.128）:用于将信号进行串并转换。串并转换系统如下图所示:
图3-5 调制的过程是信号源产生脉冲波形幅度为2V，频率为1000HZ的二进制脉冲波形，经过随机数列后产生输入的波形如下图所示：
图3-6 产生的随机信号经过串并转换电路后，产生两路四进制信号与正弦信号相乘得正交信号如下图所示：
图3-7
两路信号相叠加即得调制的信号如下图所示：
图3-8 3.3 16QAM解调模块的模型建立与仿真
16QAM解调原理框图如图4.1所示，解调器实现的核心在于4//2电平判决模块及并串转换模块。在本次仿真中，载波恢复输出的同频同相波是直接由调制模块中的载波提供的，也就是说在仿真实验中并没有做载波恢复。3.3.1 相干解调
系统先前所得的16QAM调制信号通过高斯白噪声信道以后便可以解调了。本系统所采用的解调器原理为相干解调法，即已调信号与载波相乘，送入到低通滤波器，其对应原理图中信号输入并与载波相乘后通过LPF的部分，输出送入到判决器判决，在这里，低通滤波器的设计很重要，在Systemview中提供了一些滤波器，我们可以加以利用，但它的参数设定对后续判决产生误差有很大关系，所以要对该滤波器的参数设定要慎重。在本实验中涉及的仿真滤波器均选择贝塞尔低通滤波器。这里对LPF的参数设定如下，而输出波形如图4.10所示。下面为解调部分总电路和低通滤波器的参数值设置：
图3-9 3.3.2 锁相环解调
电路说明：
1、这部分电路分为直接用与调制端相同的载波进行解调和用设计的锁相环进行锁相之后进行解调两个部分。将两个结果进行对比。
2、锁相环t164内部具体电路如下，FM参数见图中所示。Fm为调频器。将其内部参数的频率值设定为5KHz与调制载波频率相同。两路输入均为经过调制后的信号。将其与Fm输出的同相和正交分量进行相乘，然后会得到高频分量，经过低通滤波器后将高频分量滤除，就会得到相应的相位信息，再将两路相位信息相乘经过环路滤波器，该相位信息反映了输入信号与Fm产生的载波的相位差，从而可以调整Fm的输出信号的相位。具体数学模型见下：
图3-10 在这里，我们假设t172输入的信息表达式为，经过与Fm输出的载波相乘后得到,经化简可得，再经过低通滤波器后将的频率滤除，得到和。这两个信号经过t171相乘器后得到。再经过带通滤波器后得到相位信息。该相位信息由在Fm调频器中反映出Fm的输出信号相位情况。其输入经过积分就可以改变Fm输出载波的相位，从而达到调节相位的作用。
说明：FM为调频器，所以其频率初始应与接收信号调制时的设置不同以表现其调频作用，这里设为5002Hz，调制增益为7.2Hz/V。同时两个低通滤波器的参数设置进行了变化。定位900Hz，能够达到滤波的作用。T169截止频率设定为300Hz，将得到的压控信号进行再次滤波，是环路滤波器的作用。
图3-11 锁相环内部结构电路及参数设置。
下图为systemview电路连接。各个器件的参数设置如下，可以从中看出两个时钟的脉宽与前面分析的一致。
图3-10 systemview并串转换子系统
所以，当输入脉冲序列为0时，选择器输出第一路信号；当输入脉冲序列为1时，选择器输出第二路信号。这样本次仿真经并串转换以后便最终实现了16QAM信号的解调，其并变串波形如下，t246为并变串的输出，应该与前面进行2-4电平转换时输入的t56相对应。可见并变串是正确的。这只是4-2电平变换后的并串转换波形。对于另一路4-2电平变换的并串转换也可用同样的子系统。
图3-11 将最后得到的两路信号在进行并串转换即可。
图3-12
该电路图部分中t440和t721实现的就是上面的经过四二电平转换和波形整形后进行的并串转换子系统。
在t1002中再次调用并串转换子系统，即可将最后的两路并行信号转换成串行信号。但是要注意此时的两个时钟信号脉宽设定。由于t440和t721的输出信号码元周期已经发生变化，所以按照之前设定的比例，就要重新设定两个脉宽。具体设定如下：
图3-13 经最后的转换输出波形应与最初的信源波形一样，也就是t808要与信源t55相同。我们看下面的波形即可：
图3-14 分析：
上图中，两个信号分别为信源输出波形和解调输出波形，从波形上来看，第二路输出结果是正确的，但是存在时间上的延时，但整体来讲解调得到的信号是完全正确的。
16QAM的星座图如下图所示：
图3-15
小结
本次课设的主要任务就是用System View 软件仿真MSK和QAM的调制与解调系统，经过一段时间的努力，终于把这个系统仿真完了。
1.对16QAM和MSK调制解调系统基本原理进行了较为深入地理解与分析，并且根据其原理构建了Systemview的仿真模型。
2.较为熟悉地掌握了Systemview软件在通信系统设计与仿真的基本步骤与方法。
3.利用Systemview 实现了16QAM调制与解调系统的设计，实现与仿真，并得到相应的调制解调波形，发现解调信号波形与输入信号波形存在一定时延，所以该系统的实时性有不足，但并不影响对误码率的检测，以及系统能够的抗噪声性能。
参考文献
[1]樊昌信，曹丽娜.《通信原理》，国防工业出版社
[2]青 松,等．《通信系统仿真与分析》.北京航空航天大学出版社，2001 [3]李东生.《SystemView系统设计及仿真入门与应用》,电子工业出版社
[4]杨翠蛾.《高频电子线路与课设SystemView部分》,哈尔滨工程大学出版社 [5]陈萍.《现代通信实验系统的计算机仿真》,国防工业出版社
[6]罗伟雄,韩力,原东昌编著.《通信原理与电路》,北京理工大学出版社
[7]李哲英主编.SystemView动态分析与设计软件学习中文手册,内部资料,1997
第二篇：通信原理课程设计
目录
一、设计目的和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
二、设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.2FSK的介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
2.2FSK的产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.2FSK滤波器的调解及抗噪声性能„„„„„„„„„„„„„„„„4
4.2FSK解调原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、详细设计步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„^7 1.信号产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.信号调制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.信号解调„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
四、设计结果及分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.信号产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.信号调制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.信号解调„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.课程设计程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
五、心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
六、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
2FSK的调制解调仿真实现
一、设计目的和意义
1.熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用； 2.了解信号处理系统的设计方法和步骤；
3.理解2FSK调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK的调制解调，画出各个阶段的波形；
4.学习信号调制与解调的相关知识；
5.通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用，掌握2FSK调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣。
二、设计原理
1.2FSK的介绍
二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率f1和f2，f1对应数字信息“1”，f2对应数字信息“0”。二进制数字信息及已调载波如图2-1所示。
图2-1 2FSK信号
2.2FSK的产生
在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续2FSK信号。相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生，如图2-2所示：
图2-2 2FSK信号调制器
两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。调制器各点波形如图2-3所示：
图2-3 2FSK调制器各点波形
由图2-3可知，波形g是波形e和f的叠加。所以，二进制频率调制信号2FSK可以看成是两个载波频率分别为f1和f2的2ASK信号的和。由于“1”、“0”
统计独立，因此，2FSK信号功率谱密度等于这两个2ASK信号功率谱密度之和，即
（2-1）
2FSK信号的功率谱如图2-4所示：
图2-4 2FSK信号的功率谱
由图2-4看出，2FSK信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两个载波频率f1和f2处，连续谱分布在f1和f2附近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，显然2FSK信号的带宽为
（2-2）为了节约频带，同时也能区分f1和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信号的带宽为
（2-3）当|f1-f2|=fs时，图2-4中2FSK的（2-4）对于功率谱是
功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为
单峰的2FSK信号，可采用动态滤波器来解调。此处介绍功率谱为双峰的2FSK信号的解调。
3.2FSK滤波器的调解及抗噪声性能
2FSK信号的解调也有相干解调和包络解调两种。由于2FSK信号可看做是两个2ASK信号之和，所以2FSK解调器由两个并联的2ASK解调器组成。图2-5为相干2FSK和包络解调。
图2-5 2FSK信号调解器
相干2FSK抗噪声性能的分析方法和相干2ASK很相似。现将收到的2FSK信号表示为（2-5）当发送数字信息为“1”时，2FSK信号的载波频率为f1，信号能通过上支路的带通滤波器。上支路带通滤波器的输出是信号和窄带噪声ni1(t)的叠加(噪声中的下标1表示上支路窄带高斯噪声)，即
（2-6）此信号与同步载波cos2πf1t相乘，再经低通滤波器滤除其中的高频成分，送给取样判决器的信号为
（2-7）上式中未计入系数1/2。与此同时，频率为f1的2FSK信号不能通过下支路中的带通滤波器，因为下支路中的带通波器的中心频率为f2，所以下支路带通滤波器的输出只有窄带高斯噪声，即
πf2t相乘，再经低通滤波器滤波后输出为
（2-8）此噪声与同步载波cos2（2-9）上式中未计入系数1/2。定义
（2-10）取样判决器对x(t)取样，取样值为为
（2-11）其中，nI1、nI2都是均值为0、方差的高斯随机变量，所以x是均值为a、方差为的高斯随机变量，x的概率密度函数为 概率密度曲线如图2-6所示：
（2-12）
图2-6 判决值的函数示意图
判决器对x进行判决，当x>0时，判发送信息为“1”，此判决是正确的； 当x<0时，判决发送信息为“0”，显然此判决是错误的。由此可见，x<0的概率就是发“1”错判成“0”的概率，即（2-13）
当发送数字信号“0”时，下支路有信号，上支路没有信号。用与上面分析完全相同的方法，可得到发“0” 码时错判成“1”码的概率P(1/0)，容易发现，此概率与上式表示的P(0/1)相同，所以解调器的平均误码率为
Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)=P(0/1)［P(1)+P(0)］=P(0/1)(2-14)所以
(2-15)式中
注意，式中无需“1”、“0”等概这一条件。
4．2FSK解调原理
2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下：
图2-7 解调原理框图
输入的信号为：S（t）=[∑аn*g(t-nTs)]cosω1t+[ān*g(t-nTs)]cosω1t（ān是аn的反码）来设计仿真。
三、详细设计步骤
1．信号产生：二进制随机序列和两列频率不等的载波
1)利用matlab 库函数产生10个二进制随机数，也就是我们的基波调制信号a。并画出其波形。
2)产生两列余弦波tuf1和tuf2，频率分别为f1=20hz,f2=100hz；并画出其波形。
2．信号调制：产生2FSK信号和加入高斯噪声后的2FSK信号
1)用二进制序列a去调制f1和f2，产生2fsk信号，具体做法是用以a生成的方波信号g1a直接与tuf1相乘，用a取反后的方波g2a与tuf2相乘，再将两列信号相加。并画出其波形。
2)调用matlab 库函数产生高斯噪声no，并与2fsk信号相加得到加入噪声后的sn信号。并画出其波形。
3．信号解调：
1)对于两列让sn通过两个带通滤波器H1和H2，他们分别以f1和f2为中心频率，并画出经过带通滤波器后的波形。
2)对这两列波形分别相干解调乘以与他们同频同相的余弦波tuf1和tff2，画出此时的波形。
3)让这两列波形再通过低通滤波器sw1和sw2得到这两列基带调制波形g1a和g2a.画出其波形。
4)最后将两列波g1a和g2a通过抽样判决器，画出其波形st，并与之前调制后的波形sn做对比。
四、设计结果及分析
1．信号产生 波形figure(1)
图4-1 figure(1)
figure(1)分析：第一幅图现实了此时产生的二进制序列是1011011011，第二和第三幅图片是频率为20hz的载波tuf1和频率为100hz的载波tuf2的波形。2．信号调制 波形figure(2)
图4-2 figure(2)
figure(2)分析：由于产生的随即序列是1011011011，对比上面figure2可以看出，波形较疏的是tuf1，波形较密的是tuf2，上图呈现的序列是：1011011011，与调制波相符。3.信号解调 波形figure(3)
图4-3 figure(3)
figure(3)分析：经过带通滤波器之后滤出了频率为f1和f2的载波，从figure(2)和figure(3)的对比可以看出这一步做对了。波形figure(4)
图4-4 figure(4)
figure(4)分析：这是两列信号经过相干解调乘以同频同相的载波之后得到的波形，可以看出figure(4)比figure(3)的波形更密了。波形figure(5)
图4-5 figure(5)figure(5)分析：经过低通滤波器之后，调制信号被滤出来了，第一幅为tuf1，滤波后的序列为：1011011011，与之前的调制信号相同。第二幅图为：0100100100，与调制信号相反，这是因为在程序中队调制信号取反之后才和tuf2相乘的。波形figure(6)
图4-6 figure(6)figure(6)分析：经过抽样判决之后，恢复出来的基带信号是：1011011011，与调制信号一样，从原始波形也可以看出，解调后的波形与调制信号相同。2FSK调制解调实现。4.课程设计程序： fs=2000;%抽样频率 dt=1/fs;f1=20;%定义两列载波的频率 f2=100;a=round(rand(1,10));%产生二进制随机序列 g1=a;g2=~a;g11=(ones(1,2000))'*g1;%产生方波信号 g1a=g11(:)';g21=(ones(1,2000))'*g2;g2a=g21(:)';t=0:dt:10-dt;t1=length(t);tuf1=cos(2*pi*f1.*t)tuf2=cos(2*pi*f2.*t)
subplot(311)n=0:9;x=square(1,50);stem([0:9],a*x);grid;xlabel('二进制随机序列')ylabel('幅度')
subplot(312);plot(t,tuf1);title('频率为f1的余弦波')ylabel('幅度')
subplot(313);plot(t,tuf2);title('频率为f2的余弦波')ylabel('幅度')
figure(2)fsk1=g1a.*tuf1;fsk2=g2a.*tuf2;fsk=fsk1+fsk2;no=0.01*randn(1,t1);%噪声 sn=fsk+no;subplot(211);plot(t,fsk);title('2fsk波形')ylabel('幅度')
subplot(212);plot(t,sn);title('加入高斯噪声后的2fsk波形')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')
figure(3)%FSK解调
b1=fir1(101,[10/800 20/800]);b2=fir1(101,[90/800 110/800]);%设置带宽参数
H1=filter(b1,1,sn);%b1为分子，1为分母，sn为滤波器输入序列 H2=filter(b2,1,sn);%噪声信号同时通过两个滤波器 subplot(211);plot(t,H1);
title('经过带通滤波器H1后的波形')%画出经过H1滤波器后的波形 ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,H2);%画出经过滤波器二后的波形 title('经过带通滤波器H2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;%相干解调乘以同频同相的载波 sw2=H2.*H2;%经过相乘器
figure(4)subplot(211);plot(t,sw1);title('经过相乘器h1后的波形')%画出乘以同频同相载波后的波形 ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);13
title('经过相乘器h2后的波形')ylabel('.幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,[2/800 10/800]);%经过低通滤波器
figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('经过低通滤波器sw1后的波形')%ylabel('幅度')%subplot(212);plot(t,st2);title('经过低通滤波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')%判决
for i=1:length(t)if(st1(i)>=st2(i))st(i)=0;else st(i)=st2(i);end end
figure(6)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title('经过抽样判决器后的波形')%ylabel('幅度')14
经过低通滤波器，滤出频率为f1,f2的基带调制信号波形 画出经过抽样判决的波形
subplot(212);plot(t,sn);title('原始的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')
五、心得体会
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个课程设计过程做一下简单的总结。第一，查资料室做课程设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆或上网找相关资料虽说是比较原始的方式，但也有可取之处。不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。第二，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所给的课程也大概有了一些了解，这一步就在这样的基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第三，有了研究方向，就该动手实现了。其实以前的两步都是为这一步作的铺垫。
本次课程设计主要涉及到了通信原理和MATLB的相关知识与运用，主要有基带信号的调制原理及方法、低通和带通滤波器等等，加深了对上述相关知识的了解，使自己更深刻理解了调制与解调的原理和实现方法，以及基本掌握了MATLAB的基本应用。因为是以所学理论为基础，所以在课程设计的过程中，我又重温2FSK的调制与解调等知识，更加熟悉了MATLB里面的Simulink工具箱，学会了独立建立模型，分析调制与解调结果，和加入噪声之后的情况，通过自己不断的调试，更好的理解加入噪声对信道的影响。
这次课程设计对我的自身能力有了进一步了解。第一点，这进一步端正了我的学习态度，学会了实事求是、严谨的作风，提高了动手能力。也要对自己严格要求，不能够一知半解，要力求明明白白。浮躁的性格对于搞设计来说或者学习是致命的，一定要静下心来，踏实的做事。第二点，我觉得动手之前，头脑里必须清楚应该怎么做，这一点是很重要的，所谓三思而后行。
在这次课程设计中我们遇到了许多的困难，由于粗心大意出了一些简单的错误，浪费了许多时间去改正。还好在同学和老师的帮组下，给我指出了错误的原因以及改正的方法，我们组才顺利的完成了本次课程设计。通过这次课程设计，15
我学到了很多书本上没有的知识。锻炼了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。而且本次设计有自己和本组成员共同完成。加强了和别人沟通的能力以及团队精神，对我们走向社会是个很好的锻炼。这个课程设计完成仓促，在编程过程中，我发现自己的程序还有很多地方可以完善，其中若有不足之前，请老师指出，我将及时改正。
六、参考文献
[1] 王兴亮 编著，《数字通信原理与技术》，西安电子科技大学出版社，第二版
[2] 徐明远 邵玉斌 编著，《MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用》，西安电子科技大学出版社，2005 [3] 孙屹 吴磊编著, 《Simulink通信仿真开发手册》,国防工业出版社,2003 [4] 黄葆华 牟华坤编著，《通信原理》，先电子科技大学出版社
第三篇：通信原理课程设计
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
1.课程设计目的
（1）掌握抑制载波调幅信号(AM)的调制原理。（2）学会Matlab仿真软件在通信中的应用。（3）掌握AM系统在同步检波下的性能分析。（4）根据实验中的波形，学会分析实验现象。
2.课程设计要求
（1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰。
（2）利用Matlab软件进行AM仿真及程序设计，并对性能进行分析。
3.相关知识
3.1开发工具和编程语言
开发工具：
基于MATLAB通信工具箱的线性分组码汉明码的设计与仿真 编程语言：
MATLAB是一个交互式的系统，其基本数据元素是无须定义维数的数组。这让你能解决很多技术计算的问题，尤其是那些要用到矩阵和向量表达式的问题。而要花的时间则只是用一种标量非交互语言(例如C或Fortran)写一个程序的时间的一小部分。.名称“MATLAB”代表matrix laboratory（矩阵实验室）。MATLAB最初是编写来提供给对由LINPACK和EINPACK工程开发的矩阵软件简易访问的。今天，MATLAB使用由LAPACK和ARPACK工程开发的软件，这些工程共同表现了矩阵计算的软件中的技术发展。
3.2AM调制原理
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波上，沈阳理工大学通信系统课程设计报告
再由信道传送出去。这里的高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制就是有调制信号去控制载波信号的振幅。
幅度调制(Amplit ude Modulation ,AM)简称调幅 ,是正弦型高频载波的幅度随调制信号幅度变化的一种调制方式 ,为全世界传统模拟中短波广播技术所采用。中短波广播 AM 信号主要靠地波和天波传播,这种传播路径属于典型的随参信道传播。随参信道对信号传输的影响是不确定的 ,故信号的影响比较严重。随参信道中包含着除媒质外的其他转换器(解调器),但从对信号传输的影响来看 ,传输媒质的影响较为主要,而转换器特性的影响较为次要。本文主要讨论不同情况下 AM 系统的抗噪声性能。鉴于 AM 信号的传输特性 ,在分析其抗噪声性能时 ,主要应考虑加性噪声对 AM 系统的影响。加性噪声独立于有用信号 ,但却始终干扰有用信号 ,它是一种随机噪声 ,相对于 AM 系统的高频载波而言 ,可以看作是窄带随机过程。加性噪声被认为只对信号的接收产生影响 ,故 AM 系统的抗噪声性能往往利用解调器的抗噪声能力来衡量,而抗噪声能力通常用信噪比和调制制度增益来度量。
4.课程设计分析
4.1 AM系统性能分析模型
图 1 给出了分析 AM 解调器性能的模型。
模型输入端的 AM 信号用 sAM(t)表示,信道用相加器表示,而加性噪声用 n(t)表示,噪声在经过带通滤波器后变为带通型噪声 ni(t), 相对于 AM 信号的载波 ,它是一个窄带随机过程 ,可以表示成:ni(t)= nc(t)cos(ω c t)-ns(t)sin(ω c t)(1)式中: nc(t)和 ns(t)分别称为 ni(t)的同相分量和正分量。由于 ni(t), nc(t)和 ns(t)均值都为零 ,方差和平均功率都相同 ,于是取统计平均有:
如果解调器输入的噪声 ni(t)具有带宽 B , 则可规 定输入的噪声平均功率为:
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式中: no 是一个实常数 ,单位为 W/ Hz ,表示噪声单边功率谱密度 ,它在通带 B 内是恒定的。根据图 1 ,解调后的有用信号为 mo(t),输出噪声为no(t), 则解调器输出的信噪比为:
由求得的解调器输入及输出信噪比 ,可以对该解调器的抗噪声性能作出评估。为此 ,定义解调器的调制制度增益为输出信噪比与输入信噪比的比值 G:
G表示检波器能够得到的信噪比改善值,其值越大 ,表明解调器的抗噪声性能越好。
4.2 同步检波下的 AM系统性能
AM 信号可用同步检波(实际上是同步检测)和包络检波两种方法解调。因为不同的解调方将可能有不同的信噪比,所以分析 AM 系统的性能应根据不同的解调方法来进行。先分析同步检波下的 AM 系统性能。设 AM 信号:sAM(t)= [ A + m(t)]cos(ω c t)(6)式中: A 为载波的幅度;m(t)是直流分量为零的调制信号,且 A ≥| m(t)| max。输入噪声可用式(1)表示。则:解调器输入的信号功率为:
解调器输入的噪声功率为:
同步检波时的相干载波为cos(ω c t),则解调器的输出信号为:
式 中: A/ 2[ A + m(t)]cos(2ω c t), nc(t)/ 2cos(2ω c t), ns(t)/ 2sin(2ω c t)和直流分量 A/ 2 都被滤波器滤除[5 ]。显然 ,解调器的输出信号功率为:
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解调器的输出噪声功率为:
所以 ,在采用同步检波法进行解调时,AM 信号的调制制度增益为:
可见 ,同步检波时的调制制度增益并不受噪声的影响。当用正弦型信号进行 100 %调制时有
, 代入式(11)可得: G = 2/ 3 这就是同步检波器能够得到的最大信噪比改善值。
5.仿真
程序：
clc;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));figure(2)subplot(2,1,1);
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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;
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figure(6)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 6.结果分析
程序运行的结果如图：
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7.参考文献
[1] 飞思科技产品研发中心．神经网络理论与MATLAB7实现．电子工业出版社，2005.3 [2] 韩力群.人工神经网络理论、设计及应用:第二版.化学工业出版社，1990.1
[3] 闻新，周露，李翔，张宝伟.MATLAB神经网络仿真与应用.科学出版社，2003.7
[4 ] [美] Alan V Oppenheim.信号与系统[M].2 版.西安:西安交通大学出版社 ,1998.[5 ] 刘长年 ,李明 ,职新卫.数字广播电视技术基础[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.[6 ] 郑君里.信号与系统 [ M ].2 版.北京: 高等教育出版社 ,2000.[7 ] 王春生.广播发送技术[ M ].安徽:合肥工业大学出版社 ,2006.[8 ] 陈晓卫.全固态中波广播发射机使用与维护[M].北京:中国广播电视出版社 ,2002.[9 ] 刘洪才.现代中短波广播发射机[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.[10 ] 高福安.广播电视技术管理与教育[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.
第四篇：通信原理课程设计
数字信号处理课程设计
学院：信息工程学院 专业：09通信工程
姓名：伍国超
学号： 0967119224
指导老师：张超
第一章...............................................................................................3 第二章...............................................................................................5 第三章...............................................................................................7 第四章.............................................................................................10 第五章.............................................................................................15
第一章
(2)x(n)=(0.9)n [sin(0.25πn)+cos(0.25πn)] A=0.9;w=pi/4;n=-5:5;y=A.^n.*[sin(w.*n)+cos(w.*n)];stem(n,y);
1.510.50-0.5-1-1.5-2-5-4-3-2-1012345
(4)已知x(t)=e –2 tu(t), y(t)=e-tu(t), 求：x(t)* y(t)t=0:0.01:5;u=(t>=0);x=exp(-2.*t).*u;y=exp(-1.*t).*u;q=1:1001;z=conv(x,y);plot(q,z);
302520******0
第二章
11． 利用DFT计算序列x(n)u(n)的频谱；
2n
N=60;n=0:N-1;u=(n>=0);x=(1/2).^n.*u X=fft(x,N);omega=2*pi/N*(n-N/2);subplot(2,1,1);stem(omega,abs(fftshift(X)));axis([-pi,pi,0,4]);ylabel('Magnitude');xlabel('Frequency(rad)');subplot(2,1,2);stem(omega,angle(fftshift(X)));axis([-pi,pi,-1,1]);ylabel('Phase');xlabel('Frequency(rad)');
43210-1Magnitude-0.500.511.5Frequency(rad)22.5310.5Phase0-0.5-1-1-0.500.511.5Frequency(rad)22.53
3． 有限长序列x(n)cos(频谱。要求：
(1)确定DFT计算的各参数；
(2)进行理论值与计算值比较，分析各信号频谱分析的计算精度；
(3)详细列出利用DFT分析离散信号频谱的步骤；
(4)写出实验原理。
N1=32;N2=60;N3=120;n=0:31;n1=0:N1-1;n2=0:N2-1;n3=0:N3-1;x=cos(3*pi/8*n);X1=fft(x,N1);omega1=2*pi/N1*(n1-N1/2);subplot(6,2,1);stem(omega1,abs(fftshift(X1)));ylabel('Magnitude');xlabel('Frequency(rad)');subplot(6,2,2);stem(omega1,angle(fftshift(X1)));ylabel('Phase');xlabel('Frequency(rad)');X2=fft(x,N2);omega2=2*pi/N2*(n2-N2/2);subplot(6,2,3);stem(omega2,abs(fftshift(X2)));ylabel('Magnitude');xlabel('Frequency(rad)');subplot(6,2,4);stem(omega2,angle(fftshift(X2)));ylabel('Phase');xlabel('Frequency(rad)');X3=fft(x,N3);omega3=2*pi/N3*(n3-N3/2);subplot(6,2,5);stem(omega3,abs(fftshift(X3)));ylabel('Magnitude');xlabel('Frequency(rad)');subplot(6,2,6);stem(omega3,angle(fftshift(X3)));ylabel('Phase');xlabel('Frequency(rad)');
38n)，0≤n≤31，分别用N=32，N=60，N=120点DFT计算其
第三章
1.已知一个LTI系统的差分方程为：
y[n]-1.143*y[n-1]+0.4128*y[n-2]=0.0675*x[n]+0.1349*x[n-1]+0.0675*x[n-2]
1、(1)初始条件y(-1)=1,y(-2)=2，输入x(n)=u(n)，计算系统的零输入响应 N=11;n=0:N-1;x=[n>=0];b=[0.0675,0.1349,0.0675];a=[1,-1.143,0.4128];zi=filtic(b,a,[1,2]);y=filter(b,a,zi);stem(y)
(2)当下面三个信号分别通过系统，分别计算系统的响应：
1.输入信号x1[n]=cos((pi/10)*n)*u[n] N=11;n=0:N-1 x1=cos((pi/10)*n)b=[0.0675,0.1349,0.0675];a=[1,-1.143,0.4128];zi=filtic(b,a,[1,2]);y=filter(b,a,x1)stem(n,y)n = 0
x1 =
Columns 1 through 9
1.0000
0.9511
0.8090
0.5878
0.3090
0.0000
-0.3090
-0.5878
-0.8090 Columns 10 through 11-0.9511
-1.0000 y = Columns 1 through 9
0.0675
0.2762
0.5383
0.7142
0.7489
0.6426
0.4253
0.1395
-0.1709 Columns 10 through 11-0.4659
-0.7124
2.输入信号:x2[n]=cos((pi/5)*n)*u[n] N=11;n=0:N-1 x2=cos((pi/5)*n)b=[0.0675,0.1349,0.0675];a=[1,-1.143,0.4128];zi=filtic(b,a,[1,2]);y=filter(b,a,x2,zi)stem(n,y)n = 0
x2 =
Columns 1 through 8
1.0000
0.8090
0.3090
-0.3090
-0.8090
-1.0000
-0.8090 Columns 9 through 11
0.3090
0.8090
1.0000 y = Columns 1 through 8
0.3849
0.2166
0.2862
0.3132
0.1644
-0.1389
-0.4707
-0.3090-0.6782
Columns 9 through 11
-0.6563
-0.3948
0.0172
3.输入信号:x3[n]=cos((7*pi/10)*n)*u[n] N=11;n=0:N-1 x3=cos((7*pi/10)*n)b=[0.0675,0.1349,0.0675];a=[1,-1.143,0.4128];zi=filtic(b,a,[1,2]);y=filter(b,a,x3,zi)stem(n,y)n = 0 x3 = Columns 1 through 9
1.0000
-0.5878
-0.3090
0.9511
-0.8090
-0.0000 0.3090 Columns 10 through 11 0.5878
-1.0000 y = Columns 1 through 9
0.3849
0.1224
-0.0517
-0.1267
-0.0707
-0.0734-0.0157 Columns 10 through 11
（3）系统特性分析
b=[0.0675,0.1349,0.0675];a=[1,-1.143,0.4128];z=roots(b)p=roots(a)
0.8090-0.0548-0.9511 0.0127
zplane(b,a)
此系统为因果稳定系统
第四章
2.分别使用矩形窗、哈明窗、海宁窗设计一个N=10的FIR低通和高通滤波器，截频为c3rad。
1)作出各滤波器的单位脉冲响应
2)作出各滤波器的幅频响应并比较各滤波器的通带纹波和阻带纹波。
3)若当输入为x(n)12cosn4cosn2，计算各滤波器的输出并作出响应波形。
N=10;M=N-1;wc=pi/3;
% LP % rectangular window
b1=fir1(M,wc/pi,boxcar(N));[H1,w]=freqz(b1,wc,512);H1_db=20*log10(abs(H1));
% hamming window
b2=fir1(M,wc/pi,hamming(N));
[H2,w]=freqz(b2,wc,512);H2_db=20*log10(abs(H2));
% hanning window
b3=fir1(M,wc/pi,hanning(N));[H3,w]=freqz(b3,wc,512);H3_db=20*log10(abs(H3));
figure(1)c=plot(w,H1_db,w,H2_db,'y',w,H3_db,'r');
figure(2)subplot(3,1,1);stem(n1,real(h1));axis([0 25-0.2 0.2]);subplot(3,1,2);stem(n1,real(h2),'y');axis([0 25-0.2 0.2]);subplot(3,1,3);stem(n1,real(h3),'r');axis([0 25-0.2 0.2]);
% HP % rectangular window
b4=fir1(M,wc/pi,'high',boxcar(N+1));[H4,w]=freqz(b4,wc,512);
H4_db=20*log10(abs(H4));
% hamming window
b5=fir1(M,wc/pi,'high',hamming(N+1));[H5,w]=freqz(b5,wc,512);H5_db=20*log10(abs(H5));
% hanning window
b6=fir1(M,wc/pi,'high',hanning(N+1));[H6,w]=freqz(b6,wc,512);H6_db=20*log10(abs(H6));
figure(3)c=plot(w,H4_db,w,H5_db,'y',w,H6_db,'r');figure(4)subplot(3,1,1);stem(n1,real(h4));axis([0 25-0.2 0.2]);subplot(3,1,2);stem(n1,real(h5),'y');axis([0 25-0.2 0.2]);subplot(3,1,3);stem(n1,real(h6),'r');axis([0 25-0.2 0.2]);
x=1+2*cos(pi/4*n1)+cos(pi/2*n1);y1=conv(x,h1);y2=conv(x,h2);
y3=conv(x,h3);y4=conv(x,h4);y5=conv(x,h5);y6=conv(x,h6);figure(5)subplot(3,2,1);stem(n2,y1);axis([0 50-0.2 1]);subplot(3,2,2);stem(n2,y2);axis([0 50-0.2 1]);subplot(3,2,3);stem(n2,y3);axis([0 50-0.2 1]);subplot(3,2,4);stem(n2,y4);axis([0 50-2 2]);subplot(3,2,5);stem(n2,y5);axis([0 50-2 2]);subplot(3,2,6);stem(n2,y6);axis([0 50-2 2]);
200-20-40-60-80-10000.511.522.533.5
0.20-0.20.20-0.20.20-0.20510******
100-10-20-30-40-50-60-7000.511.522.533.5
0.20-0.20.20-0.20.20-0.20510******
10.50010.50020-21020304050-220-***03040502010.******04050
第五章
1．某随机信号由两余弦信号与噪声构成：
x[k]= cos(20πk)+cos(40πk)+ s [k]，s[k]为均值为0，方差为1的高斯白噪声。(1)绘出此随机信号的时域波形；
(2)试分别用周期图法、平均周期图法和Welch法分析该序列的功率谱估计。Fs = 1000;% 抽样频率 t = 0:1/Fs:1;% 抽样时间
xn = cos(20*pi*t)+ cos(40*pi*t)+ randn(size(t));
%粗略地估计xn的功率谱，做N=1024点FFT：
Pxx = abs(fft(xn,1024)).^2/1001;subplot(3,3,1);plot(t,xn);xlabel('随机信号');grid on;subplot(3,3,2);plot([0:1023]*Fs/1024,10*log10(Pxx));xlabel('利用公式');grid on;window=boxcar(1001);[Pxx1,F1] = periodogram(xn,window,1024,Fs);subplot(3,3,3);plot(F1, 10*log10(Pxx1));xlabel('利用函数periodogram');grid on;noverlap=500;[Pxx2,F2] = psd(xn, 1024,Fs, window, noverlap);subplot(3,3,4);plot(F2, 10*log10(Pxx2));xlabel('利用函数psd');grid on;noverlap=500;[Pxx3,F3] = pwelch(xn, window', noverlap, 1024,Fs);subplot(3,3,5);plot(F3, 10*log10(Pxx3));xlabel('利用函数pwelch');grid on;50-5500-500-50-10000.5随机信号10500利用公式10000500利用函数periodogram500-500-50-1000利用函数psd5000500利用函数pwelch
第五篇：通信原理课程设计
课设一
一、设计题目
信号特性分析（如正弦波信号的波形与频谱）
二、设计目的
通信原理课程设计是《通信原理》理论课的辅助环节。着重体现通信原理教学知识的运用，培养学生主动研究的能力.它以小型课题方式来加深、扩展通信原理所学知识。其主要通过 matlab 仿真进一步深化对通信原理知识的学习。
三、设计内容
采用matlab产生不同频率，不同幅度的两种正弦波信号，并将这两个信号叠加为一个信号，观察这三个信号的波形。对叠加后的信号用FFT作谱分析。要求：
1、绘出正弦信号的时域波形
2、掌握傅立叶变换及其逆变换
3、利用傅立叶变换绘出正弦信号的频谱
四、实验原理
正弦序列
x(n)As2ifnn/Fs()，在MATLAB中n0:N1xA*sin(2*pi*f*n/Fsfai)
将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。对信号进行频谱分析，往往对其进行傅里叶变换，观察其频谱幅度与频谱相位。对于信号来说，分模拟信号与数字信号。对于模拟信号来说，往往对其进行抽样，然后进行快速傅里叶变换（fft），然后对其幅度（abs）和相位（angle）的图像进行分析。对于数字信号，则可直接进行快速傅里叶变换。
五、程序截图
六、源程序代码
clear all clc;f1=100;%信号频率Hz f2=150;%信号频率Hz fs=1000;%采样频率Hz N=20;%采样点数
t=(0:N-1)/fs;%采样时间s x1=5*sin(2*pi*f1*t);%信号采样值 x2=10*sin(2*pi*f2*t);%信号采样值 subplot(231);stem(t,x1,'.')
subplot(232);stem(t,x2,'.');subplot(233);stem(t,x1+x2,'.');y1=fft(x1,512);subplot(234);plot(abs(y1).^2);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');y2=fft(x1,512);subplot(235);plot(abs(y2).^2);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');y3=fft(x1+x2,512);subplot(236);plot(abs(y3).^2);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');
课设二
一、设计题目
1、正弦波信号的波形与频谱分析
2、AM模拟调制
二、设计目的
1、熟悉matlab的编程环境及使用；
2、学会利用matlab进行信号处理及分析；
3、掌握傅立叶变换及其逆变换；
4、学会利用傅立叶变换绘出正弦信号的频谱；
5、学会用matlab产生特定频率及功率的正弦信号；
6、学会利用matlab对信号进行载波、解调处理；
三、设计要求
1、信号特性分析（如正弦波信号的波形与频谱）
采用matlab产生不同频率，不同幅度的两种正弦波信号，并将这两个信号
叠加为一个信号，观察这三个信号的波形。对叠加后的信号用FFT作谱分析。
要求：
1、绘出正弦信号的时域波形
2、掌握傅立叶变换及其逆变换
3、利用傅立叶变换绘出正弦信号的频谱
叠加后的正弦信号经傅立叶变换后的频谱8642-4-3-2012f(KHz)傅立叶逆变换后得到原信号-134|S(f)|(V/KHz)a(t)(V)50-5-1-0.8-0.6-0.4-0.20t(ms)0.20.40.60.81
四、源程序代码
%% waveform and spectrum of sin signal close all k=10;f1=1;f2=2;N=2^k;dt=0.01;
%ms df=1/(N*dt);
% KHz T=N*dt;
% 截短时间 Bs=N*df/2;
% 系统带宽 f=[-Bs:df:Bs-df];
%频域横坐标 t=[-T/2:dt:T/2-dt];
%时域横坐标 s1=2*sin(2*pi*f1*t);s2=3*sin(2*pi*f2*t);s=s1+s2;[f,S]=T2F(t,s);
% S是s的傅氏变换 [t,a]=F2T(f,S);% a是S的傅氏反变换 a=real(a);as=abs(S);f0=max(f1,f2);
figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,s1);grid axis([-2*f0,+2*f0,min(s1),max(s1)])xlabel('t');ylabel('s1')title('正弦信号s1')subplot(3,1,2);plot(t,s2);grid axis([-2*f0,+2*f0,min(s2),max(s2)])xlabel('t');ylabel('s2')title('正弦信号s2')subplot(3,1,3);plot(t,s);grid axis([-2*f0,+2*f0,min(s),max(s)])xlabel('t');ylabel('s')title('叠加后的信号s')
figure(2)subplot(2,1,1)%输出的频谱
plot(f,as,'b');grid axis([-2*f0,+2*f0,min(as),max(as)])xlabel('f(KHz)');ylabel('|S(f)|(V/KHz)')
title('叠加后的正弦信号经傅立叶变换后的频谱')subplot(2,1,2)plot(t,a,'black')
%输出信号波形画图 grid axis([-2/f0,+2/f0,-5,5])xlabel('t(ms)');ylabel('a(t)(V)')title('傅立叶逆变换后得到原信号')
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