单边带(SSB)调幅与解调

数字通信原理课程设计数字通信原理课程设计 课题名称课题名称单边带 单边带 SSBSSB 调幅与解调 调幅与解调 姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 专专 业业 指导教师指导教师 20102010 年年 1 1 月月 1515 日日 20072007级学生数字通信级学生数字通信 原理课程设计原理课程设计 一 一 设计任务及要求 设计任务及要求 1 实现单边带调幅和解调 2 用 MATLAB 软件将此次设计在电脑上实现 观察输出的波形 3 要求有各种需要的信号波形输出 并记录 指导教师签名 2010 年 1 月 15 日 二 指导教师评语 二 指导教师评语 指导教师签名 2010 年 1 月 15 日 三 成绩 三 成绩 验收盖章 2010 年 1 月 15 日 单边带 单边带 SSBSSB 调幅与解调 调幅与解调 0712401 19 王少林 湖南城市学院物理与电信工程系通信工程专业 益阳 413000 1 设计目的 1 通过本课程设计的开展 使我们能够掌握通信原理中模拟信号的调制和 解调 数字基带信号的传输 数字信号的调制和解调 模拟信号的抽样 量化 和编码与信号的最佳接收等原理 2 加深对 数字通信原理与技术 及 MATLAB 课程的认识 进一步熟 悉 M 语言编程中各个指令语句的运用 进一步了解和掌握数字通信原理课程设 计中各种原理程序的设计技巧 掌握宏汇编语言的设计方法 掌握 MATLAB 软件的使用方法 加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用 加强对 于电路图的描绘技能 巩固独立设计实验的实验技能 提高实践动手能力 2 设计的主要内容和要求 1 采用 matlab 或者其它软件工具实现对信号的单边带 SSB 调幅和解调 并且绘制相关的图形 通过编程设置 对参数进行调整 可以调节输出信号的 显示效果 所有设计要求 均必须在实验室调试 保证功能能够实现 2 系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道 3 模拟调制要求用程序画出调制信号 载波 已调信号 解调信号的波形 数字调制要求画出误码率随信噪比的变化曲线 3 整体设计方案 单边带调制信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的 根据方法的 不同 产生 SSB 信号的方法有 滤波和相移法 由于滤波法在技术上比较难实现所以在此我们将用相移法对 SSB 调制与解 调系统进行讨论与设计 相移法和 SSB 信号的时域表示 SSB 信号的频域表示直观 简明 但其时域表示式的推导比较困难 需要 借助希尔伯特 Hilbert 变换来表述 为简单起见 我们以单频调制为例 然 后推广到一般情况 设单频调制信号为 3 1 twAtM mmcos 载波为 3 2 twtC c cos 其双边带信号 DSB 时域表达式为 twwtwwAttwAtS mcmcmcmmDSB cos 2 1 cos 2 1coscos 3 3 信号通过一单边带低通滤波器 保留上边带信号 twwAtwwAtwwtS cmmcmmcmUSB sinsin2 1coscos2 1 cos 3 4 保留下边带信号 twwAtwwAtwwtS cmmcmmmcLSB sinsin2 1coscos2 1 cos 3 5 由希尔伯特变换 3 6 twAtwA mmmm sincos 故单边带信号的经过希尔伯特变换后得 3 7 twtMtwtMtS ccSSB sin 2 1cos 2 1 3 7 式中 是的希尔伯特变换 tM tM 若是的傅里叶变换 则的傅里叶变换为 wM tM tM wM 3 8 tM sgn w jwM 即希尔伯特滤波器的传递函数为 3 9 w jwMwMwHhsgn 希尔伯特滤波器实际上是个宽带相移网络 对中的任意频率分量均相移 tM 2 即可得到 tM 由 3 7 式可画出相移法 SSB 调制器的一般模型 如图 3 1 所示 图 3 1 相移法 SSB 信号调制器 相移法是利用相移网络 对载波和调制信号进行适当的相移 以便在合成 过程中将其中的一个边带抵消而获得 SSB 信号 相移法不需要滤波器具有陡峭 的截止特性 不论载频有多高 均可一次实现 SSB 调制 4 调试过程 利用相移法来调制 SSB 信号 调制信号如下 Fs 100000 信号脉冲 t 0 1 Fs 0 01 一个脉冲的时间 y cos 300 2 pi t 调制信号 yz sin 300 2 pi t 调制信号的希尔伯特变换 subplot 2 1 1 plot t yz 图 4 1 时域波形为 图 4 2 频域波形为 载波为 C t coswct Fc 30000 载波脉冲 c cos Fc 2 pi t 载波 b sin 2 pi Fc t 载波正弦变换 lssb y c yz b 保留下边带信号 subplot 2 1 1 plot c lssb 其时域波形为 图 4 3 载波信号余弦时域波形 图 4 4 载波信号正弦时域波形 得到 SSB 信号并在信道中加入高斯白噪声 此时设加入的高斯白噪声 为大信噪比 得到加入噪声后的下边带信号 y1 awgn lssb 30 调制信号加噪声 wsingle fft lssb 其傅里叶变换 wsingle abs wsingle 1 length wsingle 2 1 已调信号的频谱 frqsingle 0 length wsingle 1 Fs length wsingle 2 已调信号频谱 w subplot 2 1 1 plot y1 Fs 图 4 5 时域波形 图 4 6 频域波形 SSB 信号的解调和 DSB 一样 不能采用简单的包络检波 因为 SSB 信 号也是抑制载波的已调信号 它的包络不能直接反映调制信号的变化 所以 仍需采用相干解调 通过解调器后得到的信号 图 4 7 解调后时域波形 图 4 8 解调后频域波形 5 软件设计 用 matlab 语言编写代码 并在 matlab 工具里运行 Fs 100000 总共的时间 t 0 1 Fs 0 01 一个脉冲的时间 y cos 300 2 pi t 调制信号 yw fft y 其傅里叶变换 yw abs yw 1 length yw 2 1 已调信号的频谱 frqyw 0 length yw 1 Fs length yw 2 已调信号频谱的 w Fc 30000 载波脉冲 c cos Fc 2 pi t 载波 b sin 2 pi Fc t 载波正弦变换 lssb y c imag hilbert y b 在下边带信号利用希尔伯特变换 y1 awgn lssb 30 调制信号加噪声 wsingle fft lssb wsingle abs wsingle 1 length wsingle 2 1 已调信号的频谱 frqsingle 0 length wsingle 1 Fs length wsingle 2 已调信号频谱的 w asingle ademod y1 Fc Fs amssb ssb 解调 利用 amdmod 函数实现低 通滤波器 aa fft asingle 其傅里叶变换 aa abs aa 1 length aa 2 1 frqaa 0 length aa 1 Fs length aa 2 解调信号频谱 figure 1 表格 1 sublot 1 2 1 创建子表 plot t y grid on 绘出调制信号时域波形 title 调制信号时域波形 subplot 1 2 2 创建子表 plot frqyw yw grid on 调制信号频谱 title 调制信号频谱 图表标题 axis 0 1000 0 max yw 表内数值的取值范围 figure 2 表格 2 plot t lssb 创建子表 subplot 2 2 1 创建子表 plot t lssb grid on 绘出下边带信号波形波形 title 下边带信号波形 图表标题 subplot 2 2 2 创建子表 plot frqsingle wsingle grid on 调制后频谱图 title 下边带信号频谱 图表标题 subplot 2 2 3 创建子表 plot t asingle grid on 解调后信号波形 title 解调后信号波形 图表标题 subplot 2 2 4 创建子表 plot frqaa aa grid on 解调后信号频谱 title 解调后信号频谱 图表标题 axis 0 3000 0 max aa 表内数值的取值范围 figure 3 表格 3 subplot 3 1 1 创建子表 plot t c grid on 载波信号时域波形 title 载波信号时域波形 图表标题 subplot 3 1 2 创建子表 plot t b grid on 载波信号时域波形 title 载波信号时域波形 图表标题 6 系统仿真 由上面的程序运行得出结果图 图 6 1 调制信号时域波形 图 6 2 调制信号频谱 图 6 3 下边带信号波形和频谱 图 6 4 解调后信号波形和频谱 图6 5载波信号时域波形 7 心得体会 我们应当注意实验中的问题 要思考问题来源及如何去解决 这样会有助于 我们进一步的进入状态 完成设计 在我们动手制作之前应先告诉我们应先熟 练掌握相关软件指令 和原理 掌握如何编写程序的方法 总之 这次通信原理的课程设计刚好在我们考试前夕 时间紧迫 还是有一 些做的不足的地方 但还是做出了努力 并且比较认真的付出了 这是值得自 己欣慰的 我们认真学习相关的函数 通过设计前后的分析 大大提高了自己 解决问题的能力 而在设计过程中通过对错误的改正 也加强了自己对相关知 识的理解 这将对以后的学习工作有着很大的帮助 参考文献参考文献 1 王兴亮 寇宝明 数字通信原理与技术