1、科信學院通信系統仿真二級項目設計說明書（2012/2013學年第二學期）課程名稱：通信系統仿真二級項目_題 目： 基于 SimulinkSimulink 的模擬通信系統仿真采用 AMAM 調制技術專業班級：通信工程 11-2111-21 班_學生姓名：馮杰、王旋、樊琳琳、李佳會學 號：110312102、110312101、110312103、110312105指導教師： 侯華、任丹萍、張龍設計周數：_述_設計成績 ：_20132013 年 7 7 月 1212 日3目錄1、項目的目的.3.2、項目的內容及要求.3.3、項目設計內容.3.3.1幅度調制及解調原理 .33.1.1 AM信號的表達

2、式、頻譜及帶寬 .33.1.2 AM信號的解調相干解調 .43.1.3高斯噪聲原理 .53.2建立數學模型 .63.3基于Simulink的仿真模塊 .73.4仿真結果. . 73.5結果分析. . 84、參考文獻. . 941、項目的目的通信系統仿真項目是通信工程專業CDIO教學體系中重要的設計內容。它以數字電路、模擬電子線路（低頻部分和高頻部分）、信息論與編碼等課程為基礎，將學生所學理論有機地結合 起來，樹立通信系統的概念，建立通信系統的模型，并通過仿真軟件實現通信系統的模擬仿真。 加強學生利用仿真軟件進行系統的設計、參數調整等基本技能的訓練，培養學生科學運算、繪 圖及分析能力、提高理論聯

3、系實踐的水平。通過本項目的設計讓學生掌握利用仿真軟件進行通信系統的構建及調試的方法。2、 項目的內容及要求（1） 技術要求及原始數據1.對模擬通信系統主要原理和技術進行研究，包括雙邊帶幅度調制（AM及解調技術和高斯噪聲信道原理等。2.建立模擬通信系統數學模型。3.建立完整的基于AM的模擬通信系統仿真模型。4.對系統進行仿真、分析。（2） 主要任務：1.建立模擬通信系統數學模型。2.利用Simulink的模塊建立模擬通信系統的仿真模型。3.對通信系統進行時間流上的仿真，得到仿真結果。4.將仿真結果與理論結果進行比較、分析。3、 項目設計內容3.1幅度調制及解調原理3.1.1 AM信號的表達式、頻

4、譜及帶寬在圖3-1中，若假設濾波器為全通網絡（；門=1）,調制信號，疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規雙邊帶調幅AM調制器模型如圖所示。圖3-1 AM調制器模型5&血+胡（切血叫G）AM信號的時域和頻域表達式分別為-.-I., 皿十叫）+占（山一叫）十一M（皿+叫）+M（皿-式中，5 為外加的直流分量；可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0,即.111。AM信號的典型波形和頻譜分別如圖3-2（a）、（b）所示，圖中假定調制信號卿（的上限頻率為廠一。顯然，調制信號-/ 的帶寬為將出現過調幅現象而帶來失真。AM信號的頻譜.1, -1是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成

5、（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即_-.r _式中，二；為調制信號，的帶寬，二為調制信號的最高頻率。3.1.2 AM信號的解調一一相干解調由AM信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調制信由圖3-2（a）可見,AM信號波形的包絡與輸入基帶信號r成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號但為了保證包必須滿足-二：！：，亠一，否則A.W(ry)1致Q信號的波

6、形和頻譜6號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘運算來實現 解調的原理框圖如圖3-3所示。圖3-3相干解調原理框圖將已調信號乘上一個與調制器同頻同相的載波，得亦&)血心/ =州 +(Ccos2叫f = *州 + 燉&) +*血 +(Ocos2ca/IM由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復出原始的調制信號3.1.3高斯噪聲原理信道噪聲能夠干擾通信效果，降低通信的可靠性。從不同的方面，噪聲有著不同的分類：噪聲按其產生的原因可以分為外部噪聲和內部噪聲。外部噪聲即指系統外部干擾以電磁波 或經電源串進系統內部而引起的噪聲。如

7、電氣設備，天體放電現象等引起的噪聲。內部噪聲一 般包括由光和電的基本性質所引起的噪聲，電器的機械運動產生的噪聲，器材材料本身引起的 噪聲，系統內部設備電路所引起的噪聲。噪聲從統計理論觀點可以分為平穩和非平穩噪聲兩種。在實際應用中，不去追究嚴格的數 學定義，這兩種噪聲可以理解為：其統計特性不隨時間變化的噪聲稱其為平穩噪聲。其統計特 性隨時間變化而變化的稱其為非平穩噪聲。另外，按噪聲和信號之間關系可分為加性噪聲和乘性噪聲：假定信號為s(t),噪聲為n(t)，如果混合迭加波形是s(t)+n(t)形式，則稱此類噪聲為加性噪聲；如果迭加波形為s(t)1+ n(t)形式，則稱其為乘性噪聲。加性噪聲雖然獨立

8、于有用信號，但它卻始終存在，干擾有用信號， 因而不可避免地對通信造成危害。乘性噪聲隨著信號的存在而存在，當信號消失后，乘性噪聲 也隨之消失。加性噪聲的來源是很多的，它們表現的形式也多種多樣。根據它們的來源不同，一般可以 粗略地分為四類，即無線電噪聲，工業噪聲，天電噪聲，內部噪聲。從噪聲性質來區分可有單 頻噪聲，脈沖干擾，起伏噪聲。在通信系統的理論分析中常常用到的噪聲有：白噪聲，高斯噪聲，高斯型白噪聲，窄帶高 斯噪聲，正弦信號加窄帶高斯噪聲。2。相干7高斯噪聲所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數服從高斯分布（即正態分布）的一類噪聲。高斯型白噪聲也稱高斯白噪聲，是指噪聲的概率密度函數滿足正態分布統計特

9、性，同時它 的功率譜密度函數是常數的一類噪聲。這里值得注意的是，高斯型白噪聲同時涉及到噪聲的兩 個不同方面，即概率密度函數的正態分布性和功率譜密度函數均勻性，二者缺一不可。窄帶高斯噪聲當高斯噪聲通過以為中心角頻率的窄帶系統時，就可形成窄帶高斯噪聲。所謂窄帶系統是 指系統的頻帶寬度遠遠小于其中心頻率的系統。窄帶高斯噪聲的特點是頻譜局限在附近很窄的 頻率范圍內，其包絡和相位都在作緩慢隨機變化。如用示波器觀察其波形，它是一個頻率近似 為，包絡和相位隨機變化的正弦波。3.2建立數學模型圖3-4 AM調制信號數學模型圖低通83.3基于Simulink的仿真模塊Eic Edit里池即Jimulatjon

10、F&rmat Jpob tldp31o二 |附曲血二1圖 3-5 仿真模塊3.4仿真結果調制信號：頻率10H Z,振幅1,載波：頻率100HZ,振幅1busier910圖 3-6 仿真結果圖3-6波形分別為:1.原始信號波形2.已解調的信號波形3.頻率為100Hz的載波信號波形4.調制信號波形5.噪聲信號波形6.加入噪聲后的調制信號波形7.第二個載波信號波形（f=100Hz）3.5結果分析（1）原始信號和調制后的信號圖3-8原始和調制信號波形由仿真的結果比對可看出，解調后的信號與原信號大致相同，但有一定的延時，在波形和幅度上均有偏差，幅度上的偏差是由于噪聲和調制系統的性能共同引起的，可

11、以通過增強振幅 恢復至原始狀態。（2）調制信號和加入噪聲后調制信號11圖3-9調制信號波形和加入噪聲之后的調制信號波形第一幅圖的波形分別為：調制信號波形，噪聲信號波形和加入噪聲的調制信號波形圖3-8是調制信號未加噪聲和加入噪聲的分析比對。從圖中可以看出，加入噪聲后，信號的幅值沒有明顯變化，但是相位變化明顯，有好幾處相位發生突變，造成信號略有失真。由此圖分析可知，調制后波形的偏差主要是由噪聲引起，在整個系統中，我們添加了均值為0,方差為1的高斯白噪聲，以模擬現實環境。仿真結果證明，當加入噪聲時，波形偏差如圖所示，當 去掉造聲時，幅度失真仍然存在，但波形失真基本消失，證明噪聲影響波形的相位和變化趨勢， 而不影響它的幅值。4、參考文獻1樊昌興，曹麗娜通信原理，國防工業出版社，20072王立寧,樂光新,詹菲.Matla