声音通过FM系统传输的仿真.doc

2007级学生数字通信原理课程设计 数字通信原理课程设计报告书课题名称语音信号通过FM系统传输性能仿真姓 名学 号院 系物理与电信工程系专 业通信工程指导教师2010年 1 月16日 一、 设计任务及要求：设计目的1. 学习通过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实时通信系统的基本理论、基本算法进行验证。2. 学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法(如：SystemView和Matlab)，使用使用这些软件解决实际系统中的问题。设计要求1. 根据所选的题目建立相应的数学模型。2. 在System View仿真环境下（Matlab中也可以），从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。3. 设置、调整参数，实现系统模拟。设置观察窗口，分析模拟数据和波形。 指导教师签名： 2010年 1 月 15 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2010年 1 月 15 日 三、成绩验收盖章 2010年 1 月 15 日 声音通过FM系统传输的仿真一、 设计目的1. 学习通过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实时通信系统的基本理论、基本算法进行验证。2. 学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法(如：SystemView和Matlab)，使用使用这些软件解决实际系统中的问题。二、 设计要求1. 根据所选的题目建立相应的数学模型。2. 在System View仿真环境下（Matlab中也可以），从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。3. 设置、调整参数，实现系统模拟。4. 设置观察窗口，分析模拟数据和波形。三、 开发环境及其介绍1. 开发环境：SystemView 5.02. 软件介绍：（1） SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系统的设计、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、滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。（2） SystemView借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化合交互式的界面，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。（3） 使用SystemView时，用户只关心项目的设计思想和过程，用鼠标点击图标即可完成复杂通信系统的设计、仿真、测试，而不用花费太多的精力去通过编程来建立通信仿真模型。3. SystemView的特点（1） 能仿真大量的应用系统（2） 快速方便的动态系统设计与仿真（3） 在报告中快速方便的加入SystemView的结论（4） 提供基于组织图结构的设计（5） 多速率系统和并行系统的设计、（6） 完备的滤波器和线性系统设计（7） 先进的信号分析和数据块处理（8） 可扩展性（9） 完善的自我诊断能力四、设计内容1. 设计原理FM解调器就是所谓的积分鉴频器或积分检波器。如图所示，图4.1 FM解调器电路图输入的调频信号被连接到乘法器的一个输入端。经过一个耦合电容与一个LC并联谐振回路组成的移相电路产生正交信号，作为乘法器的另一个输入。电容及谐振回路的相移可以用简单的延迟电路来产生。该延迟电路可以产生相当于载波信号四分之一周期的延迟。2. 设计模型本模型是将一个声音文件（.WAV）表示的信号通过FM调制，再经过一个具有高斯噪声的信道传输，然后用延迟积分鉴频器将声音解调出来。其仿真电路原理图如下：图4.2 FM系统传输仿真图3. 模块说明及参数设置(1) 模块0：Source Library说明：该模块是一个信号源，通过外部文件输入一个.wav的音频信号，然后被系统重新采样3倍后输出。 WAV 1ch：Windows XP 电话拨入声.wav16-bit WAV 1channel 16位的1声道wav文件Audio Rate=22050Hz 音频22050HzAudio Player=Off 关闭播放器Pad=3 samples 每节拍3倍采样频率Pad with last valueStart sample=1 Token=0(2) 模块5：Operator Library说明：该模块是一个巴特沃思低通滤波器，截止频率为5000Hz，将输入的波形滤掉高频部分后输出。 Linear Sys Butterworth Lowpass IIR 3 PloesFc=5000Hz 截止频率为 5000HzQuant bits=none Init cndtn=TransientDsp mode disabled 数字调制Token 5(3) 模块1：Function Library说明：该模块是一个FM调制器，将输入的信号进行频率调制，从而获得10倍的增益输出。Freq modAmp=1v 振幅为1vFreq=5000Hz 频率为5000HzPhase=0 degMod Gain=10 Hz/v 调制增益为 10Hz/V Output 0=quadrature(sin) t6 Output 1=In-Phase(Cos)Token 1(4) 模块7：Gauss Noise说明：该模块是一个加噪模块，给信道中加入高斯噪声，模拟实际生活中的信号传输。Std Dev=0.001v 标准差为0.001v Mean=0v 均值是0vToken 7(5) 模块9：Multiplier 说明：该模块是一个乘法器，将输入的信号相乘后输出。Non ParametircInputs from 6 and 8 输入信号为 模块6到8的输出Outputs to 10 输出到模块10 Token 9(6) 模块8：Operator Library说明：该模块是一个延迟模块，根据积分鉴频器的原理，给输入信号一个250ms的延迟，然后输出DelayInterpolatingDelay=250e-6 sec 250ms的延迟Output 0= delay t9 输出0 Output 1= delay-dt 输出1Token 8(7) 模块2：Sink Library说明：该模块是一个音频信号输出模块，积分鉴频器最后解调出来的信号通过一个巴特沃思滤波器滤波后输出到该模块，最后以音频文件的形式输出。Received voiceWav 1ch:VoiceOut.wav8-bit Wav 1 channel 8位的1声道wav波形Audio rate=(set at run time)Audio player=on 打开播放器Input from t4 output port 0 t4端口输入，0口输出Token 2五、仿真结果 图5.1 接收声音波形图图5.2 输入声音经FM调制波形图图5.3 加入延迟后输出波形图图5.4 接收信号功率谱图图5.5 接收波形直方图六、心得体会 自从因特网把我们领进信息时代开始，人类的历史翻开了璀璨的一页。随着信息的飞速发展，对通信专业的人才需求也越来越多。从而，使得培养新世纪的通信技术人才显得分外重要。在学习通信原理课程理论的同时，我没开设了实验和课程设计，目的是让我们更深刻的理解通信原理这门课，并且把所学的理论与实践相联系。这次的课程设计我们都是每个人一个题目，单独完成。从熟悉SystemView软件到建模，仿真，我都是一步一步的认真完成的。这次课程设计，我学会了很多东西。熟悉了通信仿真软件SystemView的使用方法。学会了基本的通信系统建模方法。加深了对理论知识的理解。增强了自己的动手能力。参考文献1 吴伟陵,续大我,庞沁华通信原理M北京邮电大学出版社，200