Matlab与通信仿真课程设计.docx

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Matlab与通信仿真课程设计

实验一单边带调幅系统的建模仿真

班级：

姓名：

学号：

一、实验目的

1.了解单边带调幅系统的工作原理

2.掌握单边带调幅系统的Matlab和Simulink建模过程

二、实验内容

1、Matlab设计一个单边带发信机、带通信道和相应的接收机，参数要求如下。

（1）输入话音信号为一个话音信号，采样率8000Hz。

话音输入后首先进行预滤波，预滤波器是一个频率范围在[300,3400]Hz的带通滤波器。

其目的是将话音频谱限制在3400Hz以下。

单边带调制的载波频率设计为10KHz，调制输出上边带。

要求观测单边带调制前后的信号功率谱。

（2）信道是一个带限高斯噪声信道，其通带频率范围是[10000,13500]Hz。

要求能够根据信噪比SNR要求加入高斯噪声。

（3）接收机采用相干解调方式。

为了模拟载波频率误差对解调话音音质的影响，设本地载波频率为9.8KHz，与发信机载波频率相差200Hz。

解调滤波器设计为300Hz到3400Hz的带通滤波器。

程序框图：

设计思想：

程序分为三部分：

一：

SSB调制模块

首先从计算机中读入音频信号，作为原信号，读入完成后，对源信号进行参数采集和与滤波处理。

进行与滤波之后，对信号进行希尔伯特变换，将原来的信号和载波相乘，将希尔伯特变换后的信号和载波进行希尔伯特变换后的信号相乘之后两者想减，得到SSB调制后的信号。

二：

信道加噪声模块

通过信道，通过设置信道的信噪比来加入相应的噪声

三：

解调模块：

将SSB调制后的信号通过信道加入噪声以后得到新的信号，并将信号和本地载波相乘进行想干解调，得到输出信号，并通过语句输出到相应的目录下。

2、用Simulink方式设计一个单边带传输系统并通过声卡输出接收机解调的结果声音。

系统参数参照实例5.9，系统仿真参数设置为50KH

系统设计：

总体仿真框图

信号输入：

clc;

clear;

[wavs,fs]=wavread（'GDGvoice8000.wav'）;

t_end=1/fs*length（wavs）;

t=（1/fs:

1/fs:

t_end）';

source=[twavs];

通过workspace编写程序对模块进行信号输入，程序如上

系统参数设置：

首先将系统的仿真步进时长设置为1/50000，即仿真采样频率为50Khz，对信号进行预滤波，这里采用butter带通滤波器频率设置为【3003400】hz。

由于希尔伯特变换需要输入信号离散，所以将信号滤波之后进入一个零阶保持器，将信号离散化，保持器采样时间与系统采样时间相同。

同样的，由于本地载波也需要希尔伯特变换，所以对本地载波也要进行离散化变化参数设置同上。

本地载波频率设置为（10KHz）初相位设置为pi/2（为了得到cos信号），经过希尔伯特变化后进入一个实部和虚部的分离器，然后将二者实部虚部分别相乘之后再相加就可以得到SSB调制信号。

因为输出时需要的是离散化的信号，所以要将乘法器的采样时间设置为1/50000.。

得到调制信号之后就可以进行信道的加入噪声，将信号经过高斯白噪声信道（SNR可以自由设置，越大则对调制信号的影响越小）这里设置为50。

然后对信号进行想干解调，为了能对比结果将想干解调的本地载波设置与源信号的本地载波有所差距，这里设置为9800Hz。

最后通过一个与前一个相同的带通滤波器，最后将解调后的信号输出。

输出：

wavwrite（demod_out,50000,'linkSSbDemod_OUT.wav'）;

这里输出也同样利用编程将信号输出到指定目录下，同时保存文件名为linkSSbDemod_OUT.wav音频文件

显示结果

（1）能观察音频信号和SSB加载后的信号

输入音频信号SSB加载后的信号

（2）能观察音频信号频谱和SSB加载后的信号频谱

（3）解调结果放到.wav音频文件，改变信道信噪比听解调的结果

当高斯白信道噪声为50时，解调后声音会有少量的噪声，但是基本清楚，当信噪比增加时信号会越来越清楚，当信噪比减小时，噪声会盖过源信号的声音，到达很小时就只能听到噪声。

实验总结：

经过本次实验，我了解了单边带调幅系统的工作原理和单边带系统的matlab和Simulink建模的过程，虽然现在还对这些不太懂，但还是学到了一些。

实验二数字通信系统的建模仿真

一、实验目的

1.了解数字通信系统的建模过程

2.了解数字通信系统的仿真过程，并掌握对建模的好坏进行分析

二、实验内容

设计框图：

框图解析：

实验中要求用仿真模块来产生二进制数据源，得到数据源后和本地伪随机码相乘来实现对源信号的扩频，完成之后对信号进行极性变换，然后通过BPsk调制经过信道加入噪声之后，再和本地的载波信号相乘实现对信号的解扩之后进行解调得到一个新的信号，并且可以和原始信号进行比较，计算调制解调过程中产生的误码。

实验结果：

1）建立一个直接序列扩频体制（默认M序列）

观察收发数据波形；并用频谱仪观察原信号、直接序列扩频后的信号频谱、加噪声的信号频谱、解扩后的信号频谱；测试误码率

系统设计

参数设置：

本地二进制产生码源频率设置为100hz，本地M序列产生器设置为2000hz，极性转换设置为2，经过相乘器扩频后到达调制信道，Bpsk每一个码源采样个数设置为400，因为此处的频率是2000.经过高斯白噪声信道加入噪声，SNR可以自由设置（此处设置为20）。

和本地一个频率为300hz，采样时间为2000的单频正弦波相加后进入解调信道之后得到解调后的信号与原信号相比，计算误码率。

实验中各个测量点的图谱如下所示：

图一扩频前图二扩频后

图三加入噪声

图四解扩后图五解调后

图六误码率

从上面刘附图可以看出，原始信号经过扩频后频率范围增加，再加入信道噪声和干扰后，在图像波形中出现脉冲干扰，因为这里的SNR设置的比较大（20），所以这里的误码率接近为零，当减小SNR的时候，信道噪声增加，误码率就会增加，除此之外，信道时延的大小对误码率的影响也很大。

2）对比以Gold序列、m序列（已做）以及随机整数发生器RandomIntegerGenerator作为直接序列扩频码源的传输性能，观察波形、频谱（扩频后、加噪声后、解扩后、解调后）、误码率，比较分析传输性能

这里系统设计大致与1）中的系统相同，只是将本地载波序列的产生模块作调整，m序列已经完成，首先介绍GOLD序列

2.1）GOLD序列

GoldSequenceGenerator用于产生gold的序列，其他参数与M序列时相同，只要将Gold模块的采样时间改为1/2000就好了。

得到结果如下：

扩频前

扩频后

加入噪声

解扩后

解调后误码率

2.2）随机数序列

RandomIntegerGenerator模块产生随机数，其他参数也相同，随机数产生序列改为二进制码，采样时间设置为1/2000.运行后结果如下：

扩频前

扩频后

加入噪声

解扩后

解调后

误码率

比较上面三个不同的伪随机模块产生方法很明显的看出，Gold序列扩频后的信号毛刺很多，而且表面不是很光滑，解扩后的效果也受到影响，幅度变化比其他两者都要明显，输出后信号的是真更高。

随机数虽然表面有毛刺，但是轮廓上比较光滑，相对Gold序列效果还是相对比较好的。

三者当中GOLD序列相对最好，扩频解扩后得到的信号与原信号相差不大，效果最好。

3、建立并测试一个直接序列扩频体制的码分多址传输系统

观察两路CDMA码源的收发数据波形；观察误码率；观察频谱（各自扩频后、加噪声后、各自解扩后、各自解调后）。

码分多址和单序列的区别在于，码分多址是在一个信道上面传递两个以上的信号，因此这里的程序设计框图的设计和之前的单序列扩频的相同，基本设计思想也相同，只是在之前的基础之上加了一路信号。

系统的设计如下所示：

框图中的两个CDMA子系统就是单扩频序列中扩频和调制的部分，后面的模块和单扩频中的模块是一样的。

五个频谱图的观测点分别是扩频后的两路信号，加了噪声的一路信号和解调后的两路信号，这里运行后对所有的结果进行对比。

系统参数设置

因为是基于单序列扩频的基础之上，所以各个模块的参数设置单序列扩频是一样的，有所区别的是，这里是在一个信道上同时传递两路信号。

此外，为了区别对比两路信号，将两路信号的产生种子数设置为61和67，这样在显示接收到的信号时就会有不同的波形出现。

3.1）M序列作为伪随机序列

扩频后对比

解调后对比

加噪声的扩频信号

接收到的信号

4、对比以Gold序列、m序列以及随机整数发生器RandomIntegerGenerator作为直接序列扩频码源的码分多址传输系统

M序列已经完成，GOLD序列和随机整数序列，总体的设计相同，只是将扩频序列稍作改动

1.gold序列

扩频后对比

解调后对比

加入噪声接收到的两路信号

2.伪随机整数序列

扩频后对比

解调后对比

加入噪声之后的信号接收到的两路信号

结果分析：

首先看扩频之后的两路信号，可以看出，gold序列作为随即发生器时，产生的频谱波形整体上的光滑度比随机整数和M序列都要差得多。

其次，看解调之后，解调之后三个频谱图看着都很相近，没有很大的区别。

加入信道噪声之后，可以看出Gold和随机整数的表面都有很明显的毛刺出现，说明噪声对二者的影响还是很大的。

最后看结果图片，每个接收到的波形都有不同程度上的误码。

5）调频扩频传输系统仿真模型

系统模型框图

参数设置：

数据率为100bps，数据调制采用2FSK调制方式，频率间隔为100hz，调频频点为32个，调频频率间隔为50hz。

所以讲二进制数据源采样时间设置为0.01s，然后经过Mfsk模块，参数设置为：

调制码元为2，频率间隔100hz，每个符号采样点为40.pN序列模块采样时间设置为1/250s，并且设置按帧输出，每帧5个码片。

调频的MFSK则设置为调制元数32，频率间隔为50hz，每个符号采样点数为80.扩频经过高斯白噪声信道并且加入150hz的单品正弦波作为干扰源。

输出结果如下图所示：

从左到右从上到下分别是1调频扩频前的信号2加入信道噪声的信号3调频解跳后的信号4跳频扩频后的信号

总结和心得体会：

经过本次实验，了解了通信系统的建模过程和仿真系统并学会了对其的分析，总的来说学的不深，但学会了一些基础。