matlab課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一 單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的建模仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的工作原理2. 掌握單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的Matlab和Simulink建模過(guò)程二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、Matlab設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶發(fā)信機(jī)、帶通信道和相應(yīng)的接收機(jī)，參數(shù)要求如下。 （1）輸入話(huà)音信號(hào)為一個(gè)話(huà)音信號(hào)，采樣率8000Hz。話(huà)音輸入后首先進(jìn)行預(yù)濾波，預(yù)濾波器是一個(gè)頻率范圍在300,3400Hz的帶通濾波器。其目的是將話(huà)音頻譜限制在3400Hz以下。單邊帶調(diào)制的載波頻率設(shè)計(jì)為10KHz，調(diào)制輸出上邊帶。要求觀(guān)測(cè)單邊帶調(diào)制前后的信號(hào)功率譜。 （2）信道是一個(gè)帶限高斯噪聲信道，其通帶頻率范圍是10000, 13500Hz。要求能夠根據(jù)

2、信噪比SNR要求加入高斯噪聲。 （3）接收機(jī)采用相干解調(diào)方式。為了模擬載波頻率誤差對(duì)解調(diào)話(huà)音音質(zhì)的影響，設(shè)本地載波頻率為9.8KHz，與發(fā)信機(jī)載波頻率相差200Hz。解調(diào)濾波器設(shè)計(jì)為300Hz到3400Hz的帶通濾波器。 2、用Simulink方式設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶傳輸系統(tǒng)并通過(guò)聲卡輸出接收機(jī)解調(diào)的結(jié)果聲音。系統(tǒng)參數(shù)參照實(shí)例5.9，系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置為50KH顯示結(jié)果（1）能觀(guān)察音頻信號(hào)和SSB加載后的信號(hào)（2）能觀(guān)察音頻信號(hào)頻譜和SSB加載后的信號(hào)頻譜（3）解調(diào)結(jié)果放到.wav音頻文件，改變信道信噪比聽(tīng)解調(diào)的結(jié)果三、 實(shí)驗(yàn)要求1.按要求設(shè)計(jì)仿真參數(shù)；2.按計(jì)算所得參數(shù)建立Matlab和SIMULI

3、NK系統(tǒng)模型；3.設(shè)置各模塊參數(shù)及仿真參數(shù)后仿真系統(tǒng)；4.分析仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字通信系統(tǒng)的建模仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解數(shù)字通信系統(tǒng)的建模過(guò)程2. 了解數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真過(guò)程，并掌握對(duì)建模的好壞進(jìn)行分析二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立并測(cè)試一個(gè)直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng)，對(duì)比以Gold序列、m序列以及隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器 Random Integer Generator 作為直接序列擴(kuò)頻的擴(kuò)頻序列的傳輸性能，觀(guān)察兩路CDMA碼源的收發(fā)數(shù)據(jù)波形，測(cè)試誤碼率，并用頻譜儀觀(guān)察直接序列擴(kuò)頻調(diào)制前后和解調(diào)前后的信號(hào)頻譜。三、 實(shí)驗(yàn)要求1.按要求設(shè)計(jì)仿真參數(shù)；2.按計(jì)算所得參數(shù)建立SIMULINK系統(tǒng)模型；3.

4、設(shè)置各模塊參數(shù)及仿真參數(shù)后仿真系統(tǒng)；4.分析仿真結(jié)果。5.撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括：封面；任務(wù)書(shū)；實(shí)驗(yàn)原理；仿真的模型，對(duì)模型的分析及怎樣設(shè)置參數(shù)；結(jié)果分析；對(duì)用Matlab來(lái)進(jìn)行通信仿真的心得體會(huì)。工作內(nèi)容及工作計(jì)劃：1周（14-15）時(shí)間地點(diǎn)工作內(nèi)容6.4科技樓機(jī)房11單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的建模6.5科技樓機(jī)房11單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的仿真6.6科技樓機(jī)房11直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng)建模6.7科技樓機(jī)房11直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng)仿真6.13科技樓機(jī)房11測(cè)試并答辯撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的建模仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告1：實(shí)驗(yàn)原理： 本次實(shí)驗(yàn)采用希爾伯特變換，希爾伯特變換就

5、是將信號(hào)中所以頻率成分的信號(hào)分量移相-p/2而得到的新信號(hào)。實(shí)信號(hào)x(t)的解析信號(hào)y(t)是一個(gè)復(fù)信號(hào)，其實(shí)部為信號(hào)本身，虛部為x(t)的希爾伯特變換。 單邊帶調(diào)幅與解調(diào)的原理：雙邊帶調(diào)幅所產(chǎn)生的上下兩個(gè)邊帶包含的信息相同，所以只需要傳輸其中任意一個(gè)邊帶就可以了。將DSB信號(hào)中的某一個(gè)邊帶去除，所得到的就是單邊帶調(diào)制信號(hào)。單邊帶信號(hào)的突出特點(diǎn)是節(jié)約了傳輸頻帶。另外，對(duì)于話(huà)音信號(hào)的單邊帶解調(diào)，可以不用恢復(fù)載波相位，甚至接收機(jī)的本地載波與發(fā)射機(jī)的發(fā)生載波之間存在少量頻率差，話(huà)音信號(hào)的解調(diào)輸出失真也大。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、Matlab設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶發(fā)信機(jī)、帶通信道和相應(yīng)的接收機(jī)，參數(shù)要求如下。 （1

6、）輸入話(huà)音信號(hào)為一個(gè)話(huà)音信號(hào)，采樣率8000Hz。話(huà)音輸入后首先進(jìn)行預(yù)濾波，預(yù)濾波器是一個(gè)頻率范圍在300,3400Hz的帶通濾波器。其目的是將話(huà)音頻譜限制在3400Hz以下。單邊帶調(diào)制的載波頻率設(shè)計(jì)為10KHz，調(diào)制輸出上邊帶。要求觀(guān)測(cè)單邊帶調(diào)制前后的信號(hào)功率譜。 （2）信道是一個(gè)帶限高斯噪聲信道，其通帶頻率范圍是10000, 13500Hz。要求能夠根據(jù)信噪比SNR要求加入高斯噪聲。 （3）接收機(jī)采用相干解調(diào)方式。為了模擬載波頻率誤差對(duì)解調(diào)話(huà)音音質(zhì)的影響，設(shè)本地載波頻率為9.8KHz，與發(fā)信機(jī)載波頻率相差200Hz。解調(diào)濾波器設(shè)計(jì)為300Hz到3400Hz的帶通濾波器。 2、用Simuli

7、nk方式設(shè)計(jì)一個(gè)單邊帶傳輸系統(tǒng)并通過(guò)聲卡輸出接收機(jī)解調(diào)的結(jié)果聲音。系統(tǒng)參數(shù)參照實(shí)例5.9，系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置為50KH顯示結(jié)果（1）能觀(guān)察音頻信號(hào)、SSB加載后的信號(hào)，解調(diào)后的信號(hào)波形（2）能觀(guān)察音頻信號(hào)頻譜、SSB加載后的信號(hào)頻譜，解調(diào)后的信號(hào)頻譜（3）解調(diào)結(jié)果放到.wav音頻文件，改變信道信噪比聽(tīng)解調(diào)的結(jié)果31仿真模型：3.2流程圖：4：模型分析及參數(shù)設(shè)置：相關(guān)模塊的參數(shù)設(shè)置：1.讀入信號(hào)：在matlab中編寫(xiě)相關(guān)的程序2.對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波：選擇巴特沃斯帶通濾波器，參數(shù)設(shè)置如圖一所示圖一：帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置3.對(duì)原始信號(hào)和基帶信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換：需要零階保持器，參數(shù)設(shè)置仿真時(shí)間為1/50

8、000；analytic signal模塊，參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置；complex to realImag模塊，參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置；乘法器，將基帶信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換之后的實(shí)部與原始信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換之后的實(shí)部相乘，另一個(gè)乘法器為將各自的虛部相乘，需要改的參數(shù)是仿真時(shí)間為1/50000；載波信號(hào)選用sine wave function模塊：參數(shù)設(shè)置如圖二所示：將sin信號(hào)轉(zhuǎn)化為cos輸入信號(hào)的頻率圖二：載波信號(hào)模塊的參數(shù)設(shè)置4.信道模塊：使用高斯噪聲信道，參數(shù)設(shè)置如圖三所示：選擇為有信噪比的信道信道的信噪比為60圖三：信道模塊的參數(shù)設(shè)置將sin信號(hào)轉(zhuǎn)化為cos信號(hào)輸入信號(hào)的頻率5.相干解調(diào)模塊：載波信號(hào)

9、選擇sine wave function模塊：其中頻率與輸入的載波信號(hào)的頻率相同，進(jìn)行同頻相干解調(diào)，參數(shù)設(shè)置圖四所示；圖四：相干解調(diào)模塊中的載波信號(hào)參數(shù)設(shè)置乘法器：將載波信號(hào)與經(jīng)過(guò)信道的信號(hào)相乘，參數(shù)設(shè)置只需要修改仿真的時(shí)間為1/50000；帶通濾波器：使用巴特沃斯帶通濾波器，具體參數(shù)設(shè)置如圖五所示：階數(shù)為3階左右截止頻率的設(shè)置選擇帶通濾波器選擇巴特沃斯濾波器圖五：帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置6.將得到的語(yǔ)音信號(hào)傳送給workspace，在matlab中編寫(xiě)程序，重新寫(xiě)出一個(gè)后綴為wav的音頻文件。4：結(jié)果分析：SSB加載后的信號(hào)頻譜（左）和原信號(hào)頻譜（右）信道的信噪比為60時(shí)得到的仿真結(jié)果：圖六信道

10、的信噪比為10時(shí)得到的仿真結(jié)果：對(duì)比的分析：通過(guò)加大信道中信噪比的參數(shù)可以使解調(diào)出的信號(hào)與基帶信號(hào)更相近，減少了信道中噪聲的干擾。從圖六波形的顯示可以看出，該系統(tǒng)調(diào)制后的信號(hào)與基帶信號(hào)的差別不是很大，但是通過(guò)對(duì)將解調(diào)之后的信號(hào)和基帶信號(hào)進(jìn)行對(duì)比可以看到信號(hào)的幅度明顯減弱了，在用耳機(jī)聽(tīng)解調(diào)之后的音頻信號(hào)也可以驗(yàn)證這一點(diǎn)，相比原始的音頻信號(hào)，解調(diào)出來(lái)的音頻信號(hào)的聲音更尖細(xì)一些。5：心得體會(huì) 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)中的單片帶調(diào)幅系統(tǒng)仿真的練習(xí)提高了我的建立仿真模塊的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我先結(jié)合課本所給出的matlab程序熟悉整個(gè)調(diào)幅系統(tǒng)的仿真過(guò)程和具體的一些參數(shù)設(shè)置。然后結(jié)合matlab的程序畫(huà)出自己理解

11、下的系統(tǒng)流程圖，最后在老師的指導(dǎo)和幫助下完成對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的建模和仿真。在這個(gè)過(guò)程中使得我對(duì)單邊帶調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程有了深入地理解和認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字通信系統(tǒng)的建模仿真1. 實(shí)驗(yàn)原理：直接擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理如下框圖所示：2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：建立并測(cè)試一個(gè)直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng)，對(duì)比以Gold序列、m序列以及隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器 Random Integer Generator 作為直接序列擴(kuò)頻的擴(kuò)頻序列的傳輸性能，觀(guān)察兩路CDMA碼源的收發(fā)數(shù)據(jù)波形，測(cè)試誤碼率，并用頻譜儀觀(guān)察直接序列擴(kuò)頻調(diào)制前后和解調(diào)前后的信號(hào)頻譜。n1、建立一個(gè)直接序列擴(kuò)頻體制 觀(guān)察收發(fā)數(shù)據(jù)波形；并用頻譜儀觀(guān)察原信號(hào)、直接序

12、列擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜、加噪聲的信號(hào)頻譜、解擴(kuò)后的信號(hào)頻譜；測(cè)試誤碼率。n2、對(duì)比以Gold序列、m序列（已做）以及隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器 Random Integer Generator作為直接序列擴(kuò)頻碼源的傳輸性能，觀(guān)察波形、頻譜(擴(kuò)頻后、加噪聲后、解擴(kuò)后、解調(diào)后）、誤碼率，比較分析傳輸性能n3、建立并測(cè)試一個(gè)直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng) 觀(guān)察兩路CDMA碼源的收發(fā)數(shù)據(jù)波形；觀(guān)察誤碼率；觀(guān)察頻譜（各自擴(kuò)頻后、加噪聲后、各自解擴(kuò)后、各自解調(diào)后）；n4、對(duì)比以Gold序列、m序列以及隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器 Random Integer Generator作為直接序列擴(kuò)頻碼源的碼分多址傳輸系統(tǒng) 觀(guān)察波形、頻譜

13、（各自擴(kuò)頻后、各自解調(diào)后）、誤碼率，分析傳輸性能n5、完成跳頻擴(kuò)擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)3. 建立直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的流程圖3.1直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真模型及分析：3.2CDMA Trans子模塊的仿真模型及分析：3.2具體模塊的參數(shù)設(shè)置： CDMA Trans子模塊的參數(shù)分析： 1二進(jìn)制數(shù)據(jù)源：用貝努力序列產(chǎn)生，由于要去輸出的數(shù)據(jù)速率為100bps，所以在smaple time中修改為0.01；其余為默認(rèn)值。2.PN序列模塊：用于產(chǎn)生偽隨機(jī)擴(kuò)頻序列碼，其采樣時(shí)間（sample time）設(shè)置為0.0005，這樣使得輸出的碼片速率為2000chip/s，其余為默認(rèn)值3.單極性轉(zhuǎn)變成雙極性：因?yàn)槭嵌M(jìn)制數(shù)據(jù)源所以參數(shù)

14、設(shè)置為2，同樣的在雙極性轉(zhuǎn)化成單極性模塊中也設(shè)置為2.直接擴(kuò)頻序列仿真模型的具體參數(shù)設(shè)置: 1.信道模塊：為高斯噪聲信道加上單頻干擾源，其中信道中設(shè)置噪聲方差為10。單頻干擾源的頻率設(shè)置為300Hz，并且采樣時(shí)間設(shè)置為1/2000圖一：信道模塊的參數(shù)設(shè)置2.調(diào)制模塊：由于解擴(kuò)信號(hào)的采樣率為2000次/s，而B(niǎo)PSK基帶數(shù)據(jù)信號(hào)速率為100bps，其采樣率為100次/s，故BPSK解調(diào)器中應(yīng)設(shè)置sample per symbol參數(shù)為20.經(jīng)過(guò)單雙極性變換并進(jìn)行速率采樣后送入頻譜儀觀(guān)察。圖二：解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置3.觀(guān)察誤碼率模塊:接收機(jī)中以貝努力二進(jìn)制序列產(chǎn)生與發(fā)送數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)流，并延遲1個(gè)數(shù)據(jù)

15、碼元寬度以補(bǔ)償接受延時(shí)，然后對(duì)比接收解調(diào)數(shù)據(jù)流，顯示數(shù)據(jù)波形并統(tǒng)計(jì)誤碼率。4.解擴(kuò)模塊：是將本地序列經(jīng)過(guò)單雙極性變換后與經(jīng)過(guò)信道的信號(hào)相乘，其中本地序列的參數(shù)設(shè)置與發(fā)射機(jī)中的PN序列相同。3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果收發(fā)數(shù)據(jù)的波形比較如下圖所示：顯示的誤碼率為0.00295直接序列擴(kuò)頻后的頻譜如下圖所示：加入噪聲之后的信號(hào)頻譜如下圖所示：?jiǎn)晤l正弦干擾從圖中可以觀(guān)察到信號(hào)淹沒(méi)在噪聲中解擴(kuò)輸出的信號(hào)頻譜如下圖所示：存在噪聲和干擾4：運(yùn)用GOLD碼，隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器進(jìn)行擴(kuò)頻的仿真模型：相對(duì)于用PN序列進(jìn)行的擴(kuò)頻系統(tǒng)，只需要修改PN序列模塊即可，同樣，在用隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器進(jìn)行擴(kuò)頻也修改PN模塊，另外還需修改4.1利用G

16、OLD碼進(jìn)行擴(kuò)頻: 收發(fā)數(shù)據(jù)的波形如下所示：（顯示的誤碼率為：0.006993）經(jīng)過(guò)信道之后的信號(hào)頻譜如下所示： 解擴(kuò)之后的頻譜如下所示：解調(diào)之后的頻譜如下圖所示：4.2利用隨機(jī)整數(shù)進(jìn)行的擴(kuò)頻：收發(fā)數(shù)據(jù)的波形（誤碼率為：0.008991）經(jīng)過(guò)信道之后的信號(hào)頻譜如下所示： 解擴(kuò)之后的頻譜如下所示：解調(diào)之后的頻譜如下圖所示：比較分析：從誤碼率可以觀(guān)察出PN隨機(jī)序列的傳輸性能最好，其誤碼率最低。其次是GOLD序列，其誤碼率比PN序列的要大，但是仍然比隨機(jī)整數(shù)序列的小。隨機(jī)整數(shù)序列在三者之中傳輸性能最差，誤碼率也是三者中最大的。從頻譜圖中觀(guān)察出，噪聲和干擾對(duì)PN序列的影響最小，其次是GOLD碼序列。在

17、解擴(kuò)出來(lái)的頻譜中也可觀(guān)察到PN序列中信號(hào)的毛刺較少，波形較平滑，其次是GOLD碼，而隨機(jī)整數(shù)序列解擴(kuò)出的信號(hào)毛刺較多，表明受噪聲干擾比較嚴(yán)重。5.直接序列擴(kuò)頻體制的碼分多址傳輸系統(tǒng)模型：5.11具體模塊的參數(shù)設(shè)置: 在CDMA trans模塊中具體的模型和參數(shù)設(shè)置與直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的一樣。但是CDMA trans1中PN序列的初始值要改為0 0 0 0 1 1,貝努力序列的隨機(jī)種子數(shù)要修改為100.這樣兩個(gè)擴(kuò)頻輸出信號(hào)使用了相同m序列的不同相位作為擴(kuò)頻碼。其中信道的噪聲方差改為5.兩個(gè)接收機(jī)中作為對(duì)比的數(shù)據(jù)源的隨機(jī)種子數(shù)也應(yīng)設(shè)置為70和100.結(jié)果分析：兩路的收發(fā)波形比較：第一路信號(hào)（誤碼率為：）

18、 第二路信號(hào)（誤碼率為：）第一路信號(hào)擴(kuò)頻之后的頻譜如下圖： 第二路信號(hào)擴(kuò)頻之后的頻譜如下圖所示：加入噪聲之后的頻譜如下圖所示：第一路解調(diào)之后頻譜如下所示： 第二路解調(diào)之后頻譜如下所示：5.2采用GOLD碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻的碼分多址仿真模型：具體參數(shù)設(shè)置：模塊建立時(shí)只需要修改PN序列部分即可，在采用隨機(jī)整數(shù)序列時(shí)按照一路信號(hào)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中另一路的隨機(jī)種子數(shù)修改為100.其余參數(shù)不需要修改，可參照PN序列的仿真模型。結(jié)果分析第一路信號(hào)的收發(fā)波形如下圖所示： 第二路信號(hào)的收發(fā)波形如下所示：第一路信號(hào)擴(kuò)頻之后的頻譜如下所示： 第二路擴(kuò)頻之后頻譜如下所示：加入噪聲之后的信號(hào)頻譜如下所示：第一路解調(diào)之后信號(hào)的頻譜如下： 第二路解調(diào)之后信號(hào)的頻譜如下：5.3采用隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器進(jìn)行擴(kuò)頻的碼分多址：第一路的收發(fā)波形如下所示： 第二路的收發(fā)波形如下所示：第一路擴(kuò)頻之后信號(hào)頻譜如下： 第二路擴(kuò)頻之后信號(hào)頻譜如下：第一路解調(diào)之后信號(hào)頻譜如下： 第二路解調(diào)之后信號(hào)頻譜如下：6.跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真模型：6.1具體參數(shù)設(shè)置：二進(jìn)制數(shù)據(jù)源采用貝努力序列產(chǎn)生，模塊中采樣時(shí)間為0.01s，然后用MFSK Modulator Baseband進(jìn)行2FSK調(diào)制，其參數(shù)設(shè)置為：調(diào)制元數(shù)為2，頻率間隔為100Hz，