PAM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)

1、PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 1 頁(yè) 共 17 頁(yè)P(yáng)AM 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)及性能分析摘要：在通信系統(tǒng)中， 調(diào)制與解調(diào)是實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞必不可少的重要手段。 所謂調(diào)制是用一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某個(gè)參量， 產(chǎn)生已調(diào)制信號(hào)。 解調(diào)則是調(diào)制的相反過(guò)程，而從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原信號(hào)。 用信號(hào)去控制周期脈沖序列的幅度稱為脈沖幅度調(diào)制（ PAM ）。本課程設(shè)計(jì)主要介紹了 PAM 調(diào)制與解調(diào)過(guò)程，調(diào)制前后發(fā)生的變化，加上噪聲后波形出現(xiàn)的各種變化，通過(guò)星座圖、眼圖、波形圖等來(lái)觀察。在課程設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)為 Windows XP ，程序設(shè)計(jì)與仿真均采用 MATLAB 集成環(huán)境下的 Simulink

2、仿真平臺(tái)，最后仿真詳單與理論分析一致。關(guān)鍵詞： Matlab/Sumulink 仿真平臺(tái)；通信系統(tǒng)；PAM 調(diào)制與解調(diào)；噪聲1 引言1.1 課程設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)我們不僅能加深理解和鞏固理論課上所學(xué)的有關(guān)PAM調(diào)制與解調(diào)的基本概念、 基本理論和基本方法， 而且能鍛煉我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；同時(shí)對(duì)我們進(jìn)行良好的獨(dú)立工作習(xí)慣和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，為今后參加科學(xué)工作打下良好的基礎(chǔ)。1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 2 頁(yè) 共 17 頁(yè)利用 MATLAB 集成環(huán)境下的 Simulink 仿真平臺(tái) , 設(shè)計(jì)一個(gè) PAM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng) . 用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形; 用頻譜分析模塊

3、觀察調(diào)制前后信號(hào)頻譜的變化 ; 加上各種噪聲源 , 觀察波形變化 ; 最后根據(jù)運(yùn)行結(jié)果和波形來(lái)分析該系統(tǒng)性能。2 PAM 基本原理2.1 PAM 調(diào)制信號(hào)的頻譜設(shè)：基帶模擬信號(hào)的波形為m(t)，其頻譜為 M(f)；用這個(gè)信號(hào)對(duì)一個(gè)脈沖載波 s(t)調(diào)幅， s(t)的周期為 T，其頻譜為 S(f)；脈沖寬度為，幅度為 A；并設(shè)抽樣信號(hào) ms(t)是 m(t)和 s(t)的乘積。則抽樣信號(hào) ms( t ) 的頻譜就是兩者頻譜的卷積：M s ( f ) M ( f ) S( f )Asin c(n f H )M ( f 2nfH )T n式中 sinc( n fH) = sin(n fH) / (

4、n fH)2.2 PAM 調(diào)制過(guò)程的波形和頻譜圖m(tM(f)(a)-fH0fHf(b)s(t|S(f)A|fs-3T -2T -T0T 2T 3T t-1/T01/Tf(c)(d)ms(t)fstf(e)-fH(f)PAM的調(diào)制與解調(diào)第3頁(yè)共17 頁(yè)由上圖看出，若s(t)的周期T(1/2 fH) ，或其重復(fù)頻率fs2 fH ，則采用一個(gè)截止頻率為fH 的低通濾波器仍可以分離出原模擬信號(hào)。2.3解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程3PAM 系統(tǒng)的 Simulink 仿真與性能分析3.1 正弦波矩形抽樣建立對(duì)基本正弦信號(hào)的矩形波抽樣(3)原理圖如圖 3-1圖 3-1 正弦函數(shù)矩形波抽樣原理圖（ 2）主要參數(shù)設(shè)置如

5、圖 3-2 ， 3-3PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 4 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-2 矩形波的參數(shù)設(shè)置圖 3-3正弦波的參數(shù)設(shè)置（3）波形如圖 3-4 所示PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 5 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-4 正弦波矩形取樣的波形圖3.2 矩形波調(diào)制建立基本波形是矩形波形的8-PAM的基帶仿真模型并觀察通過(guò)高斯信道傳輸前后的信號(hào)星座圖。（ 1）原理圖，如圖3-5 所示圖 3-5 矩形波調(diào)制原理圖（ 2）主要參數(shù)設(shè)置，傳輸碼元時(shí)隙為 1ms，要求調(diào)制輸出電平最小距離為 2，PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 6 頁(yè) 共 17 頁(yè)高斯信道加入噪聲方差為0.05ms。圖 3-6 矩形波參數(shù)設(shè)置圖 3-7 8-PAM

6、調(diào)制參數(shù)設(shè)置PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 7 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-8高斯信道參數(shù)設(shè)置（ 3）波形仿真結(jié)果如圖 3-9 ，3-10 所示，可見(jiàn)調(diào)制輸出信號(hào)點(diǎn)位于復(fù)平面實(shí)軸方向上， 是一維的，共 8 個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)間最小距離為 2。經(jīng)過(guò)高斯信道后，接收信號(hào)點(diǎn)受到干擾而以高斯分布概率密度函數(shù)規(guī)律以各點(diǎn)發(fā)送信號(hào)為期望散步于發(fā)送信號(hào)附近。 方差約大，接收信號(hào)點(diǎn)的分散程度越高。圖 3-9 矩形波調(diào)制后星座圖PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 8 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-10 矩形波調(diào)制后加高斯噪聲后星座圖3.3矩形波抽樣后解調(diào)將上面調(diào)制的基本矩形波形修改為余弦波，即 g(t)=1-cos(2*pi/T),其余參數(shù)不變，觀察調(diào)

7、制輸出的眼圖，星座圖，等效基帶信號(hào)的波形。（ 1）原理圖圖 3-11上余弦調(diào)制PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 9 頁(yè) 共 17 頁(yè)（ 2）參數(shù)設(shè)置，傳輸碼元時(shí)隙為 1ms，要求調(diào)制輸出電平最小距離為 2，高斯信道加入噪聲方差為 0.05ms。圖 3-12 矩形波參數(shù)設(shè)置圖 3-13 M-PAM調(diào)制PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 10 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-14 正弦波參數(shù)設(shè)置圖 3-15高斯噪聲信道參數(shù)設(shè)置PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 11 頁(yè) 共 17 頁(yè)(3) 波形圖，仿真得出的眼圖如圖 3-16 ，星座圖如圖 3-17 ，升余弦波形如圖 3-18圖 3-16 眼圖波形圖 3-17 星座圖波形設(shè)置PAM 的調(diào)

8、制與解調(diào)第 12 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-18升余弦波形3.4 矩形波解調(diào)在對(duì)矩形波調(diào)制后進(jìn)行解調(diào)（ 1）調(diào)制解調(diào)原理圖 3-19 解調(diào)原理圖PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 13 頁(yè) 共 17 頁(yè)（2）調(diào)制解調(diào)器參數(shù)設(shè)置如圖3-20 ，3-21 ，3-22圖 3-20矩形波參數(shù)設(shè)置圖 3-21調(diào)制器參數(shù)設(shè)置PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 14 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-22 解調(diào)器參數(shù)設(shè)置（ 3）調(diào)制解調(diào)波形如圖 3-23 ，3-24圖 3-23 基帶波形PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 15 頁(yè) 共 17 頁(yè)圖 3-24 PAM 解調(diào)波形PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 16 頁(yè) 共 17 頁(yè)4 結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)在剛開始的過(guò)程

9、中無(wú)從下手，手忙腳亂，時(shí)間又緊迫，不太清楚相關(guān)原理， 不知道做課程設(shè)計(jì)的步驟，后來(lái)通過(guò)查看資料， 但通過(guò)有效的方法，網(wǎng)上查找有關(guān)此課程設(shè)計(jì)所需的資料，了解課程設(shè)計(jì)的核心部分，從而用Matlab/Sumulink 仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真，最后用理論進(jìn)行驗(yàn)證，得到運(yùn)行結(jié)果與理論結(jié)果一致。這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，不僅鍛煉了我的動(dòng)手能力，加深了對(duì) PAM 有關(guān)知識(shí)的了解，也使我對(duì)課程設(shè)計(jì)的流程有了一定的了解，從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提高一些有針對(duì)性的建議和設(shè)想， 檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果， 看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大差距， 并通過(guò)綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃， 更邊學(xué)習(xí)內(nèi)容提供實(shí)踐依據(jù)。 讓我深刻了解到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性， 并且增加了自己的自信， 這次課程設(shè)計(jì)自己獨(dú)立完成， 獲得了成功的喜悅，同時(shí)提高了我的動(dòng)手實(shí)踐和組織能力，這次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際操作能力，并讓我收獲了很多，給我很多啟迪。使我受益匪淺，對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)是一筆寶貴的財(cái)富。PAM 的調(diào)制與解調(diào)第 17 頁(yè) 共 17 頁(yè)參考文獻(xiàn)1 樊昌