通信原理课程设计报告-电信081班-裴颖.doc

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芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄袁袁莄莀袀羃膇虿羀肅莃薅罿膈膅蒁羈袇莁莇薄肀膄莃薄膂葿蚂薃袂节薈薂羄蒇蒃薁肆芀荿薀腿肃蚈虿袈艿薄蚈羁肁蒀蚈膃芇蒆蚇袂膀莂蚆羅莅蚁蚅肇膈薇蚄腿莃蒃蚃衿膆荿螂羁莂芅螂肄膅薃螁袃莀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁螈膀芁蚀螇袀肄薆袆羂艿蒂袆肅肂莈袅螄芈芄袄羆肁 通信原理课程设计报告中波调幅广播传输系统设计学 院： 机电学院 年级专业： 电信081班 学 号： 08808019 姓 名： 裴 颖 组 员： 詹 金 敏 指导教师： 吴婷婷 合作指导教师： 秦立峰 完成时间： 2011-7-15 中国 陕西 杨凌 中波调幅广播传输系统设计摘 要本文主要是利用Simulink来实现中波调幅广播系统的仿真设计。该设计模块包含信源（基带信号、载波信号），调制，噪声模块，滤波器模块，信道及计算信噪比模块。设计中为各个模块进行相应的参数设置，观测发送调幅信号以及接收机输出，并改变噪声，分析噪声对输出的影响，在此基础上熟悉MATLAB及Simulink的功能及操作,最后通过观察仿真图形进行系统的性能评价。关键词： Simulink；调幅；噪声；滤波器The Am radio transmission medium wave system designAbstractThis paper is mainly using Simulink medium-wave radio system to realize the am design simulation of. This design module contains source (baseband signal, carrier signal), modulation, noise module, filter modules, channel and calculation SNR module. Design for each module for the corresponding parameter Settings, observation and send amplitude modulated signal output, and change the noise receiver, analysis of the influence of the noise output, and based on this, familiar with MATLAB and Simulink function and operation of the last through the observation, the simulation of the performance evaluation system.Keywords: Simulink; The am; Noise; Filter 目录1.引言11.1 设计目的11.2 课程设计内容及任务要求12.中波调幅幅广播系统的模型及仿真环境12.1.MATLAB及Simulink建模环境简介12.2调幅广播系统介绍22.3 中波调幅广播传输系统模型参数指标23. 中波调幅广播传输系统的建立与仿真33.1仿真参数设计33.2系统中仿真模块参数的设置43.3 Scope 端的最终波形图及其比较级54 总结与体会11参考文献121.引言1.1 设计目的1学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；2学习现有流行通信系统仿真软件simulink的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题；3.通过系统仿真加深对通信课程理论的理解；4.用simulink 完成调幅广播系统的仿真。1.2 课程设计内容及任务要求用MATLAB及simulink进行仿真设计一个中波调幅广播传输系统，其参数要求有： 1)基带信号：音频，最大幅度1；频率：1006000Hz可调2)载波：幅度一定，正弦波，5501605KHz可调；3)接收机带宽：12KHz，中心频率1000Hz；在对中波调幅广播传输系统的设计中，其具体要求有以下几点： 1）设计噪声模块，噪声可调； 2)计算系统工作参数，设置仿真参数；3)建立仿真模型，观测发送条幅信号以及接收机输出；分析结果；4)改变噪声，分析噪声对输出的影响。2.中波调幅幅广播系统的模型及仿真环境2.1.MATLAB及Simulink建模环境简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。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MATLAB中的一种可视化仿真工具，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。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 2.2调幅广播系统介绍模拟幅度调制是无线电最早的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信号控制高频率正弦信号的幅度，并以幅度变化的高频率正弦信号放大后经过天线发射出去，成为电磁波辐射。波动的信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地将信号接收过来，需要天线的长度至少达到波长的四分之一。声音转换成电信号后其波长为1515000km之间，实际中不能造出这样长度的天线进行有效的信号收发。因此需要将像声音信号这样的低频信号搬到较高的频段上去，以便通过较短的天线发射出去，如：移动通信所使用的900MHz频率段上的电磁波信号长度约为0.33米，其收发天线的尺寸应为波长的四分之一，即约8cm左右。而调幅广播中波范围为5501605kHz，短波约为330MHz，其波长范围在几十米到几百米，相应的天线要长一些。人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为2020kHz。大量实验发现，人耳对语音频率敏感区域约为3003400Hz,为了节约频带带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为3003400Hz。调幅广播除了传输语音之外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为1006000Hz。2.3 中波调幅广播传输系统模型参数指标基带信号：音频最大幅度为1。基带测试信号频率在1006000Hz内可调。载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初始相位设为设为0，频率为5501605kHz可调。接收机选频滤波器带宽为12kHz，中心频率为1000 kHz。信道中加入噪声。当调制度为0.3时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB。要求设计信道中应加入噪声的方差，并能够测量接收选频滤波器实际输出信噪比。系统工作最高频率为调幅载波频率1605kHz，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍左右，因此取仿真步长为相应的仿真带宽为仿真采样频率的一半，即设基带测试正弦信号为 ，载波为，则调制度为为 的调制输出信号 为显然，的平均功率为设信道无衰减，其中加入的白噪声功率谱密度为，那么仿真带宽内噪声的方差为设接收选频滤波器的功率增益为1，带宽为B，择选通滤波器的输出噪声功率为因此，接收选通滤波器输出信噪比为故信道中的噪声方差为3. 中波调幅广播传输系统的建立与仿真3.1仿真参数设计按照中波调幅广播系统的物理参数及要求建立数学模型，同时建立系统模型。根据相干方式的原理图利用MATLAB的Simulink建立系统的模拟仿真图。如下图1所示：图1 中波调幅广播传输系统仿真参考模型3.2系统中仿真模块参数的设置l Signal Generator: 信号发生器，产生基带信号Wave form: sineAmplitude: 0.8或0.9或1等Frequency: 1000l Signal Generator1: 信号发生器，产生载波信号Wave form: sineAmplitude: 1Frequency: 1000e3l Random Number: 随机噪声发生器，产生高斯正态分布随机信号，这里用来构造高斯白噪声信道Mean: 0Variance: 3.4945等可调l Analog Filter Design：模拟滤波器设计，三个模拟滤波器分别用于纯信号，纯噪声以及信号和噪声混合信号的滤波Design method: ButterworthFilter type: BandpassLower passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6-6e3)Upper passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6+6e3)l Zero-Order Hold: 零界保持器Sample time: 6.23e-8l Variance: 计算向量的方差即信号及噪声功率选中Running variancel dB Conversion: 分别对纯信号和混合信号做对数变换求分贝值Convert to: Db Input signal: Power l Fun: 运算函数Expression: u(1)-u(2)l Display: 显示SNR的结果Format: short3.3 Scope 端的最终波形图及其比较级（1） 在系统仿真模型图中，用加法器和乘法器实现调幅，用 Random Number为4.4945 产生高斯白噪声噪声样值序列，并用加法器实现AWGN通道。为了测量输出信噪比，以参数完全相同的三个滤波器模块分别对纯信号，纯噪声以及信号和噪声混合信号的滤波，最后利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率，继而计算输出信噪比。1）根据各参数的设置及噪声方差的计算公式在MATLAB中求得Random Number 产生噪声样值为： clear all； SNR_dB=20; %设计要求的输出信噪比（dB） SNR=10.(SNR_dB/10); ma=0.8; %调制度 p=0.5+(ma2)/4; %信号功率 W=8025.7e3; %仿真带宽HZ B=12e3; %接收选频滤波器的带宽HZ sigma2=p/SNR*W/B %计算结果，信道噪声方差sigma2 = 4.41412）scope波形 某次仿真执行后，测试信噪比为19.98dB，与设计值 20dB相符。按接收滤波器输出的调幅信号以及发送调幅信号的波形对比仿真结果如图2所示： 图2 接收滤波器输出调幅信号以及发送调幅信号的波形及仿真3）Floating Scope的波形图 对整个采样过程的输出信噪比用一个离散示波器进行全程跟踪采样，可以得到以下的离散采样值如图下图3所示图3 输出信噪比的离散采样值（2)同上，在系统仿真模型图中，用加法器和乘法器实现调幅，用 Random Number为8 产生高斯白噪声噪声样值序列，并用加法器实现AWGN通道。