通信系统设计

1、通信系统仿真设计课程名称：MATLAB仿真与应用学院：电气信息工程学院班级：通信工程07-2班姓名：陈俊如学号：2号指导教师：王钢目录1 .实习目的32 .实习任务43 .实习要求44 .实习进程65 .实习体会106 .参考文献10MATLAB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、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部份SimuIink是Matlab中的一种可视化仿真工具，它为用户提供了仿真用方框图进行建模的图形接口，与传统的仿真软真包括用微分方程和差分方程建模

2、相较，具有更直观、方便、灵活的长处。专门是用Simulink创建的模型能够具有递阶级次结构，即允许用户成立自己的子系统。Simulink面向不同应用领域提供了不同的模块库，本文主要采用Simulink的输入源、接收源和数学运算等大体模块库来进行系统建模和仿真。一、实习目的系统建模和仿真技术己经日趋成为现代理工科各专业进行科学探索、系统可行性研究和工程设计不可缺少的重要环节。传统的仿真技术基于C语言等运算机专业编程工具，编程的工作量极大，仿真程序的可读性、可重用性、靠得住性都很难适应大型复杂通信系统仿真的需要。通信与电子工程师和科研工作者迫切需要一种仿真工具，以摆脱繁杂的编程工作，将精力和时刻集

3、中到解决科学问题、提出和验证创新思想和算法。通过实习掌握一些通信系统的大体原理，了解一些大体应用.在此基础上,利用MATLAB软件实现变成。掌握MATLAB界面的各主要窗口、主菜单和控制按钮的用途，并能熟练操作。熟悉SIMULINK仿真集成环境，学会模块的参数设置、成立模型并仿真。二、实习任务任务一：调幅广播系统的仿真米用接收滤波器AnalogFilterDesign模块，在同一示波器上观察调幅信号在未加入噪声和加入噪声后通过滤波器后的波形。采用另外两个相同的接收滤波器模块，别离对纯信号和纯噪声滤波，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，用Disply显示结果。任务二：调

4、幅的包络检波和相干解调性能仿真比较按照通信理论，以解调输出信噪比衡量的同步相干解调性能老是优于包络检波性能。在输入高信噪比条件下，包络检波接近同步相干解调的性能，而随着输入信噪比逐渐降低，包络检波性能也逐渐变坏,当输入信噪比下降到某一值时，包络检波输出信噪比将急剧下降，这种现象称为包络检波的门限效应。三、实习要求任务1:对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标如下。1 .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。2 .载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初相位设为0,频率为5501605KHz内可调。3 .接收机选频放大滤波器带宽为12KHz,中心频率为10

5、00kHzo4 .在信道中加入噪声。当调制度为时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB,要求计算信道中应该加入噪声的方差，并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。任务2：以实例1为传输模型，在不同输入信噪比条件下仿真测量包络检波解调和同步相干解调对调幅波的解调输出信噪比，观察包络检波解调的门限效应。图1-2所示的仿真模型用于测量包络检波的门限效应，发送的调幅波参数和仿真步进与实例1相同。第一，调幅信号通过AWGN信道后，别离送入包络检波器和同步相干解调器。包络检波器由Saturation模块来模拟具有单向导通性能的检波二极管，模块的上下门限别离设置为inf和0。同步相干所利用的载波是理想

6、的，直接从发送端载波引入。两解调器后接的低通滤波器相同。解调后的两路信号送到示波器显示，同时送入信噪比测试模块，即图中的子系统SNRDetection,其内部如图1-3所示。在SNRDetection模块中，输入的两路解调信号通过滤波器将信号和噪声近似分离，以别离计算信号和噪声分量的功率，进而计算信噪比。两个带通滤波器参数相同，其中心频率为1000Hz,带宽为200Hz,对应于发送基带测试信号频率，其输出近似视为纯信号分量。两个带阻滤波器参数也相同,其中心频率为1000Hz,带宽为200Hz,其输出可近似为信号中的噪声分量。以后，通过零阶维持模块将信号离散化，再由buffer模块和方差模块计算

7、出信号和噪声的功率，buffer缓冲区长设置为+005个样值，如此将在内进行一次统计计算。最后，由分贝转换模块dBConversion和Fen函数模块计算出两解调器的输出信噪比。计算输出Display显示的同时，也送入工作空间，以便能够编程作出两解调性能曲线，ToWorkspace模块设置为只将最后一次仿真结果以数组(Array)格式送入工作空间，变量名为SXR_out,它含有2个元素，即两个解调输出信号的检测信噪比。当设置信道噪声方差等于1时，执行仿真所取得的解调信号波形如图1-4所示。能够看出，相干解调输出波形中，噪声成份相对要小一些。四、实习进程任务1：参数分析系统工作最高频率为调幅载波

8、频率1605KHZ,设计仿真采样率为最高工作频率的10倍，因此取仿真步长为w =i= 6.23x10-85(1-1)相应的仿真带宽为仿真采样率的一半，即W = != 8025.7Kz2叩(1-2)载波为 c (t)=cos2 Ji fct,设基带测试正弦信号为m(t)=Acos2JiFt,则调制度为0的调制输出信号s(t)为s(f)=(1+macos2zFt)cos2冗fj(1-3)容易求出，s(t)的平均功率为(1-4)设信道无衰减，其中加入的白噪声功率谱密度为N0/2,那么仿真带宽(-W,W)内噪声样值的方差为a2=-x2W=N(yV(1-5)设接收选频滤波器的功率增益为1，带宽为B,则选

9、频滤波器输出噪声功率为N=也乂28=刀(1-6)因此，接收选频滤波器输出信噪比为ppPSNR=_=一=-(1-7)优“NNBb8/W己知：SNR=20DB=100,由此N二，由(1-6)N0=N/B=*10-6所以信道中的噪声方差为(1-8)PWxSNR.B所以噪声方差二任务1:画图形仿真图任务2：画图形Fen子图:R exl_2/SubsysteB 13回区仿真图五、实习体会一个通信系统的仿真，除要求对整个系统有比较全面的了解，也要求咱们对其中仿真算法的设计有比较高的要求。因为通信仿真的结果是成立在概率论和随机进程的基础之上的，这必然要求大规模的统计计算。比如在本系统的仿真中，当仿真的要求误

10、比特率达到10e-4时，通常需要取十万个点以上，可是一次仿真只能代表本次信源样本的误码特性，为了要使最后的仿真结果具有统计意义，就必需取多个信源的样本。如此就会使仿真程序的计算量大增，因此利用Matlab矩阵计算的优势，通过合理设计数据结构和相应的算法来减小计算量就显得十分必要。在通信系统中，误比特率和信噪比的曲线是咱们最关心的。因此,如何理解SNR和Eb/NO是一个比较重要的问题。通过这次设计，掌握了调幅广播系统仿真的工作原理及调幅广播系统的工作进程，学会了利用仿真软件MATLAB及Simulink建模环境，并学会通过应用软件仿真来实现各类通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了必然的作用，增强了动手能力和学业技术。整体来讲，这次实习我收获颇丰。在试探该如何设计电路使之实现所需功能的进程中特别有趣，培育了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。