SSB系统仿真.doc

沈阳理工大学通信系统课程设计报告 成 绩 评 定 表学生姓名高张宝班级学号1203030133专 业电子信息工程课程设计题目SSB系统仿真评语组长签字：成绩日期 2015 年 3 月 23 日课程设计任务书学 院信息科学与工程专 业电子信息工程学生姓名高张宝班级学号 1203030133课程设计题目SSB系统仿真实践教学要求与任务:运用通信原理的基本理论和专业知识，对SSB系统进行设计、仿真（仿真用程序实现），要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、相干解调之后信号的的波以及已调信号的功率谱密度。如：用matlab产生一个频率为1HZ、功率为1的余弦信源，设载波频率为10HZ，试画出：调制信号，AM信号，载波，解调信号及已调信号的功率谱密度。工作计划与进度安排:2015年 03月19 日 选题目查阅资料2015年 03月20 日 编写软件源程序或建立仿真模块图2015年 03月21 日 调试程序或仿真模型2015年 03月21 日 性能分析及验收2015年 03月22 日 撰写课程设计报告、答辩指导教师： 2015年 3月19日专业负责人：2015年 3月19日学院教学副院长：2015年 3月19日摘 要SSB在通信系统中的使用非常广泛。SSB广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。 本设计主要是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现SSB调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号，相干解调后信号和解调基带信号的时域波形；最后绘出SSB基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。在课程设计中，系统开发平台为Windows 8.1，使用工具软件为MATLAB 7.0。在该平台运行程序完成了对SSB调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。通过该课程设计，达到了实现SSB信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。关键词: SSB；调制解调；MATLAB； 目 录1 课程设计目的12 课程设计要求13 相关知识14 课程设计分析25 仿真36结果分析77 参考文献8II1. 课程设计目的(1)掌握SSB信号调制和解调基本原理。(2)通过MATLAB仿真，加深对SSB系统的理解。(3)锻炼运用所学知识，独立分析问题、解决问题的综合能力。2.课程设计要求运用通信原理的基本理论和专业知识，对SSB系统进行设计、仿真（仿真用程序实现），要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、相干解调之后信号的的波以及已调信号的功率谱密度。如：用matlab产生一个频率为1HZ、功率为1的余弦信源，设载波频率为10HZ，试画出：调制信号，AM信号，载波，解调信号及已调信号的功率谱密度。3. 相关知识单边带信号的产生：双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。因此，我们只需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率。这就是单边带调制（SSBSC）。产生SSB信号有移相法和滤波法。本设计采用滤波法，即，将已产生的双边带信号通过一个带通滤波器，根据该滤波器传递函数的不同，可分别得到下边带信号和上边带信号。SSB信号可表示为： 式中：是m（t）的所有频率成分移相的信号，称为的希尔伯特信号。式中符号取“-”产生上边带，取“+”产生下边带。单边带信号的调制：主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号，实现频率的搬移，使有用信号容易被传播。单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。3-1滤波法产生SSB信号框图单边带信号的解调：采用相干解调法,解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。解调是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样用相乘器与载波相乘来实现。3-2 SSB信号解调框图4.课程设计分析 1. 信号的产生由题意可知，未调信号的频率f=1Hz，功率P=1W，载波频率10Hz。设采用时间为0.001S，频率分辨率为0.1。由于正弦信号的功率与幅值有以下关系： ，可以求出未调信号幅值。所以未调信号表达为：m=Am*cos(2*pi*ft*t)。2. 信号的调制由于SSB是通过滤波法实现。通过公式 实现DSB信号，并通过傅立叶变换得其频谱，然后去除上边频分量得到下边频分量LSSB，再通过傅立叶反变换即可产生携带下边频的单边带调幅信号即u信号。在MATLAB中fft函数可以实现傅立叶变换，iff函数可以实现傅立叶反变换。3. 信号的解调单边带信号的时域表达式为：，将已调信号u与同频同相的载波相乘后可以得到含源信号的表达试，通过截至频率合理的低通滤波器就能将源信号恢复出来。在MATLAB中，低通滤波器可以floor函数实现。5.仿真5.1.MALAB源程序代码t0=1;ts=0.001;fc=50;fs=1/ts;t=-t0+0.0001:ts:t0;m=sqrt(2)*cos(2*pi*t); %定义未调制信号 c=cos(2*pi*fc.*t); %定义载波b=sin(2*pi*fc.*t); v=m.*c+imag(hilbert(m).*b; %下边带已调信号u=m.*c-imag(hilbert(m).*b; %上边带已调信号jit=v.*c; %下边带解调信号jit1=u.*c; %上边带解调信号ht=(2*pi*fc.*sin(2*pi*fc.*t)./(2*pi*fc.*t)./pi; %低通滤波器的时域表达式jt=conv(ht,jit); %下边带解调信号的时域表达式ll=length(jt);l=-ll/2*ts:ts:(ll/2*ts-ts);jt1=conv(ht,jit1); %上边带解调信号的时域表达式ll1=length(jt1);l1=-ll1/2*ts:ts:(ll1/2*ts-ts);figure(1);subplot(2,1,1)plot(t,m(1:length(t);axis(-1,1,-2,2);xlabel(时间); title(未调信号) %未调制信号波形hold on; subplot(2,1,2)plot(t,c(1:length(t); axis(-0.1,0.1,-2,2)xlabel(时间); title(载波); %载波波形figure(2);subplot(2,1,1)plot(t,u(1:length(t);axis(-0.2,0.2,-1.5,1.5); xlabel(时间);title(下边带已调信号) ; %下边带已调信号波形 subplot(2,1,2);plot(t,v(1:length(t);axis(-0.2,0.2,-1.5,1.5); xlabel(时间);title(上边带已调信号); %上边带已调信号波形figure(3)subplot(2,1,1);plot(l,jt,r);axis(-1,1,-1000,1000)xlabel(时间);title(下边带解调信号); %下边带解调信号波形subplot(2,1,2);plot(l1,jt1);axis(-1,1,-1000,1000)xlabel(时间);title(上边带解调信号); %上边带解调信号波形figure(4)V=fftshift(fft(v);V0=abs(V);V1=V0.2;df=0.5;L=length(V);f=-L/2*df:df:L/2*df-df;subplot(2,1,1);plot(f,V1);title(下边带功率谱); %下边带已调信号功率谱xlabel(f/HZ);ylabel(V1); U=fftshift(fft(u);U0=abs(U);U1=V0.2;df=0.5;L=length(U);f=-L/2*df:df:L/2*df-df;subplot(2,1,2);plot(f,U1);title(上边带功率谱); %上边带已调信号功率谱xlabel(f/HZ);ylabel(U1);52.仿真波形 图5-1：未调信号及载波波形从图1上中可以看出，未调信号频率为1Hz.上图分别为未调信号以及载波的波形图5-2：已调信号由抑制载波双边带调幅调制出来的信号是以正弦信号为包络的不等值正弦信号组成的波形，经过滤除上边带后得到图2的携带下边带信号的已调信号，及经过滤除下边带后得到图2的上边带信号的已调信号。图5-3：已调信号功率谱 调制过程就是将信号的频谱进行搬移，将其搬运到载波附近的频率点图3是分别对应上、下边带信号的功率谱。可以清晰地看出，频域信号已经被搬移到载波的附近。从图3功率普密度图中看到，已调信号的功率主要集中在50Hz附近，主要是因为信号频率已经被搬运到载波附件的原因。 图5-4：解调信号波形如图4信号的大致形状已经被恢复，但由于调制和解调的过程中信号产生了相移，所以与未调信号相比，相位发送了较大的变化。6.结果分析从图1上中可以看出，未调信号频率为1Hz。由抑制载波双边带调幅调制出来的信号是以正弦信号为包络的不等值正弦信号组成的波形，经过滤除上边带后得到图2的携带下边带信号的已调信号，及经过滤除下边带后得到图2的上边带信号的已调信号。调制过程就是将信号的频谱进行搬移，将其搬运到载波附近的频率点图3是分别对应上、下边带信号的功率谱。可以清晰地看出，频域信号已经被搬移到载波的附近。图1下为载波信号的波形。从图3功率普密度图中看到，已调信号的功率主要集中在50Hz附近，主要是因为信号频率已经被搬运到载波附件的原因。经过滤波器后，如图4信号的大致形状已经被恢复，但由于调制和解调的过程中信号产生了相移，所以与未调信号相比，相位发送了较大的变化。SSB系统调制属于线性调制，线性调制过程就是将信号的频谱进行搬移，即将调制信号的频谱搬移到载波附近。SSB系统的解调应用相干解调，相干解调就是让已调信号先经过带通滤波器，然后与载波相乘经过低通滤波器，得到原信号。7.参考文献1樊昌信,曹丽娜.通信原理(第6版)M.国防工业出版社,2012.2孙详,徐