FDMA通信原理課程設(shè)計(jì)備課講稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。FDMA通信原理課程設(shè)計(jì)-FDMA系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)目的（1）鞏固課本所學(xué)的有關(guān)理論知識(shí)。（2）加深對FDMA通信系統(tǒng)的理解和掌握相關(guān)知識(shí)。（3）掌握帶通濾波器和低通濾波器的設(shè)計(jì)（4）掌握Matlab軟件的基本使用。（5）學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行一些仿真和設(shè)計(jì)。2.課程設(shè)計(jì)要求（1）對所做課題進(jìn)行相關(guān)資料查詢。（2）對課題構(gòu)建框架，理清制作思路。(3）通過MATLAB7.1完成FDMA系統(tǒng)仿真，結(jié)果體現(xiàn)其特點(diǎn)。（4）對結(jié)果進(jìn)行記錄，分析，完成報(bào)告。3.相關(guān)知識(shí)3.1尋址方式的概念為了提高通信系統(tǒng)信道的

2、利用率，通常多路信號(hào)共享同一信道進(jìn)行信號(hào)的傳輸。為此，引入信道多址尋址的概念。多址尋址是指在同一信道上傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種技術(shù)。目前的多址尋址方式是基于常規(guī)通信中的多路復(fù)用模式所創(chuàng)建的，最常用的多路復(fù)用有頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（CDM）。進(jìn)而在多址尋址分類中，按頻帶區(qū)分信號(hào)的方法是頻分多址（FDMA）；按時(shí)隙區(qū)分信號(hào)的方法是時(shí)分多址（TDMA）；按相互正交的碼字區(qū)分信號(hào)的方法是碼分多址（CDMA）。3.2頻分多址的基本工作原理頻分多址（FDMA）是使用最早、目前使用較多的一種多址接入方式，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、一點(diǎn)多址微波通信系統(tǒng)中。FDMA通信系統(tǒng)核

3、心的思想是頻分復(fù)用（FDM），復(fù)用是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可在同一個(gè)信道上傳送的復(fù)合信號(hào)的方法。例如，在電話通信系統(tǒng)中，語音信號(hào)頻譜在3003400Hz內(nèi)，而一條干線的通信資源往往遠(yuǎn)大于傳送一路語音信號(hào)所需的帶寬。這時(shí)，如果用一條干線只傳一路語音信號(hào)會(huì)使資源大大的浪費(fèi)，所以常用的方法是“復(fù)用”，使一條干線上同時(shí)傳輸幾路電話信號(hào)，提高資源利用率。頻分復(fù)用（FDM）是信道復(fù)用按頻率區(qū)分信號(hào)，即將信號(hào)資源劃分為多個(gè)子頻帶，每個(gè)子頻帶占用不同的頻率。然后把需要在同一信道上同時(shí)傳輸?shù)亩鄠€(gè)信號(hào)的頻譜調(diào)制到不同的頻帶上，合并在一起不會(huì)相互影響，并且能再接收端此分離開。4.課程設(shè)計(jì)分析4.1輸入

4、信號(hào)的產(chǎn)生頻分多址（FDMA）輸入模塊如圖4.1所示。圖4.1頻分多址（FDMA）輸入模塊利用Simulink中的三個(gè)信號(hào)發(fā)生器（SignalGenerator），產(chǎn)生幅度為1，頻率為4Hz的正弦信號(hào)，4Hz頻率的方波信號(hào)，以及頻率為3Hz的鋸齒波信號(hào)。4.2調(diào)制與解調(diào)模塊頻分多址（FDMA）調(diào)制與解調(diào)模塊如圖4.2所示。（a）頻分多址（FDMA）調(diào)制模塊（b）頻分多址（FDMA）解調(diào)模塊圖4.2頻分多址（FDMA）調(diào)制與解調(diào)模塊模塊DSBAM（De）ModulatorPassband的作用是雙邊帶調(diào)制/解調(diào)模塊，采用的是正弦載波信號(hào)。這里三個(gè)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的分別是4Hz的正弦、4Hz的方波和

5、3Hz的鋸齒波，因此為了實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用，必須將它們分別調(diào)制到不同的頻段上去，使它們互不重疊，這樣就可以復(fù)用同一信道傳輸，載波頻率分別為40Hz，60Hz，80Hz。4.3帶通濾波器設(shè)計(jì)頻分多址（FDMA）帶通濾波模塊如圖4.3所示。圖4.3頻分多址（FDMA）帶通濾波模塊輸入信號(hào)分別被調(diào)制到40Hz、60Hz、80Hz的頻率上。因此前三個(gè)模擬濾波器（AnalogFilter）的作用是劃分信道，將它們各自的頻帶限制在一定的范圍內(nèi)，避免互相發(fā)生混疊。另一方面，添加了高斯白噪聲的信號(hào)在被解調(diào)前必須分離出來，因此后三個(gè)模擬濾波器的作用就是分別濾出這三個(gè)頻段上的信號(hào)。這樣就能保證各路信號(hào)互不干擾。4.4F

6、DMA系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)在發(fā)射部分，三個(gè)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生正弦信號(hào)，方波信號(hào)，鋸齒波信號(hào)，分別進(jìn)入載頻不同的雙邊帶幅度調(diào)制模塊，然后各自進(jìn)入與調(diào)制模塊載頻相應(yīng)的模擬濾波器模塊。三路信號(hào)在加法器中合成后饋入加性高斯白噪聲傳輸環(huán)境。在接受部分，三路并聯(lián)的和路器分別工作在上述的三個(gè)載頻上，帶通濾波器后面連著載頻與帶通濾波器中心頻率相同的雙邊帶解調(diào)模塊。解調(diào)出信號(hào)在和路器中與各自的原始信號(hào)匯合，然后進(jìn)入示波器。系統(tǒng)框圖如圖4.5所示圖4.5頻分多址（FDMA）系統(tǒng)仿真框圖5.仿真參數(shù)設(shè)置（例）SignalGenerator1信號(hào)發(fā)生器參數(shù)如圖5.1調(diào)制模塊：DSBAMModulatorpassbandDSBA

7、M調(diào)制器參數(shù)如圖5.2解調(diào)模塊：DSBAMDemodulatorpassbandDSBAM解調(diào)器參數(shù)如圖5.2加法器：List：+；采樣時(shí)間;0.002。AWGN通道：Initialseed：67(為初始狀態(tài))Variance：0.01。示波器1:示波器參數(shù)如圖5.3頻譜儀：頻譜儀參數(shù)如圖5.4數(shù)字濾波器例1數(shù)字濾波器參數(shù)如圖5.5結(jié)果分析各模塊組接完成后進(jìn)行功能仿真得到以下結(jié)果SpectrumScope(頻譜儀)仿真圖如圖6.1頻譜儀仿真結(jié)果圖6.1正弦波信號(hào)示波器Scope圖形如圖6.2示波器Scope結(jié)果圖6.2正弦波的基本波形保持一般，幅度損失嚴(yán)重。方波信號(hào)示波器Scope1圖形如圖6

8、.3示波器Scope1結(jié)果圖6.3由圖可以證實(shí)方波信號(hào)損失嚴(yán)重。主要由于信道被濾波器進(jìn)行了限制，所以高頻分量被濾除。同時(shí)方波信號(hào)幅度也損失嚴(yán)重。鋸齒波信號(hào)示波器Scope2圖形如圖6.4示波器Scope2結(jié)果圖6.4鋸齒波相較與方波損失較少，但也有明顯損失。要使方波或鋸齒波損失減小適當(dāng)擴(kuò)大通頻范圍即可，但要注意不要混頻。在本次課設(shè)中遇到的難題如圖6.5仿真錯(cuò)誤結(jié)果圖6.5在本次仿真中開始時(shí)候模塊設(shè)計(jì)是參考MATLAB課本，完成以后，仿真失敗，進(jìn)過自己的實(shí)驗(yàn)查找，發(fā)現(xiàn)DSBAMDemodulatorPassband(通帶DSBAM解調(diào)器)無法接收連續(xù)信號(hào)，所以在其前一端連接一個(gè)Zero-OrderHold原件，仿真至此成功。7.參考文獻(xiàn)1徐明遠(yuǎn)，邵玉斌.MATLAB仿真在通信與電子信息工程中的應(yīng)用M.西安電子科技大學(xué)出版社.2011.8.2樊昌信，曹麗娜.通信原理M第六版,國防工業(yè)出版社.2011.8.3丁宏,向良軍,證林華.現(xiàn)在通信原理M電子工業(yè)出版社.2012.9.4陳慧慧,鄭賓主編.頻分多址接入模型設(shè)計(jì)及MATLAB仿真計(jì)算M第三版.高等教育