SSB調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)與仿真》

1、 摘要調(diào)撥解調(diào)在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。所謂調(diào)制，就是把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。載波調(diào)制就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程。使載波的某一個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。調(diào)制信號(hào)的周期性振蕩信號(hào)稱為載波，它可以是正弦波也可以是非正統(tǒng)小組。載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)，它含有調(diào)制信號(hào)的全部特征。反過來說，解調(diào)（也稱檢波）則是調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來。調(diào)制的方式有多種，根據(jù)調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，載波是連續(xù)還是脈沖序列，相應(yīng)的調(diào)制方式有模擬連續(xù)波調(diào)制（模擬調(diào)制）、數(shù)字連續(xù)波調(diào)制（數(shù)字調(diào)制）、

2、模擬脈沖調(diào)制和數(shù)字脈沖調(diào)制等。基帶信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制是為了實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：一、由于基帶信號(hào)包含的較低頻率分量的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，致使天線過長(zhǎng)而難以實(shí)現(xiàn)。所以，無線傳輸中，信號(hào)以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)相比擬。二、把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道的利用率。三、擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。因此，調(diào)制對(duì)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。SSB調(diào)制與解調(diào)在實(shí)現(xiàn)此些目標(biāo)上，在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，所以，SSB在信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用。下面我們將

3、對(duì)SSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究。關(guān)鍵字： 調(diào)制、解調(diào)、載波、已調(diào)信號(hào)、正弦波、余弦波、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、基帶信號(hào)、帶寬、利用率、有效性、可靠性、SSB調(diào)制 正文一、 設(shè)計(jì)目的：（1）通過本課程設(shè)計(jì)的開展，使學(xué)生能夠掌握通信原理中模擬信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)、數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，模擬信號(hào)的抽樣、量化和編碼與信號(hào)的最佳接收等原理。（2）已知一已調(diào)信號(hào)m（t），通過一載波C（t）并通過一低通濾器得到單邊帶信號(hào)Sssb(t)，再加入高斯白噪聲（可以是大信噪比也可以是小信噪比）經(jīng)過解調(diào)得到解調(diào)信號(hào),運(yùn)用Matlab工具編寫代碼運(yùn)行并得到各信號(hào)的時(shí)域與頻域的波形。實(shí)現(xiàn)SSB的調(diào)制

4、解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。二、 設(shè)計(jì)要求：（1）要求學(xué)生能夠熟練地用matlab語言編寫基本的通信系統(tǒng)的的應(yīng)用程序，進(jìn)行模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)與仿真。（2）系統(tǒng)經(jīng)過的信道都假設(shè)為高斯白噪聲信道。（3）模擬調(diào)制要求用程序畫出調(diào)制信號(hào)，載波，已調(diào)信號(hào)、解調(diào)信號(hào)的波形，數(shù)字調(diào)制要求畫出誤碼率隨信噪比的變化曲線。 三、 設(shè)計(jì)原理：?jiǎn)芜厧д{(diào)制信號(hào)是將雙邊帶信號(hào)中的一個(gè)邊帶濾掉而形成的。根據(jù)方法的不同，產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法有：濾波和相移法。由于濾波法在技術(shù)上比較難實(shí)現(xiàn)所以在此我們將用相移法對(duì)SSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行討論與設(shè)計(jì)。相移法和SSB信號(hào)的時(shí)域表示：SSB信號(hào)的頻域表示直觀、簡(jiǎn)

5、明，但其時(shí)域表示式的推導(dǎo)比較困難，需要借助希爾伯特（Hilbert）變換來表述。為簡(jiǎn)單起見，我們以單頻調(diào)制為例，然后推廣到一般情況。設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為： M(t)=Amcoswmt載波為： C（t）=coswct其雙邊帶信號(hào)DSB時(shí)域表達(dá)式為： SDSB（t）=Amcoswmtcoswct= =1/2Amcos(wc+wm)t+1/2Amcos(wc-wm)t信號(hào)通過一單邊帶低通濾波器：(1) 保留上邊帶信號(hào):SUSB彈(t) =cos(wc+wm)t=1/2Amcoswmcoswct-1/2Amsinwmsinwct(2) 保留下邊帶信號(hào)：SLSB（t）=cos(wc-wm)t=1/2Amco

6、swmcoswct+1/2Amsinwmsinwct由希爾伯特變換：Amcoswmt=Amsinwmt故單邊帶信號(hào)的經(jīng)過希爾伯特變換后得： SSSB(t)=1/2M(t)coswct±1/2M(t)sinwct (1)式中：M(t)是M(t)的希爾伯特變換。 若M（w）是M（t）的傅里葉變換，則M(t)的傅里葉變換M(w)I為： M(w)=M(w)·-jsgnw 即希爾伯特濾波器的傳遞函數(shù)為： Hh(w)=M(w)/M(w)=-jsgnw希爾伯特濾波器實(shí)際上是個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)M(t)中的任意頻率分量均相移/2,即可得到M(t).由（1）式可畫出相移法SSB調(diào)制器的一般模型

7、，如下圖所示：1/2m(t)coswct1/2M(t)coswctSSSB(t)Hh(w)±-/21/2m(t)1/2m(t)sinwct 相移法SSB信號(hào)調(diào)制器相移法是利用相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)載波和調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)南嘁?，以便在合成過程中將其中的一個(gè)邊帶抵消而獲得SSB信號(hào)。相移法不需要濾波器具有陡峭的截止特性，不論載頻有多高，均可一次實(shí)現(xiàn)SSB調(diào)制。四、 調(diào)試過程： （1） 利用相移法來調(diào)制SSB信號(hào)，調(diào)制信號(hào)如下：Fs=100000;%信號(hào)脈沖t=0:1/Fs:0.01;%一個(gè)脈沖的時(shí)間y=cos(300*2*pi*t);%調(diào)制信號(hào)yz=sin(300*2*pi*t);%調(diào)制信號(hào)的希爾

8、伯特變換其時(shí)域波形為： 其頻域波形為： 載波為： C（t）=coswctFc=30000;%載波脈沖c=cos(Fc*2*pi*t);%載波b=sin(2*pi*Fc.*t);%載波正弦變換lssb=y.*c+yz.*b;%保留下邊帶信號(hào)其時(shí)域波形為：（2） 得到SSB信號(hào)并在信道中加入高斯白噪聲（此時(shí)設(shè)加入的高斯白噪聲為大信噪比），得到加入噪聲后的下邊帶信號(hào)：y1=awgn(lssb,30); %調(diào)制信號(hào)加噪聲wsingle=fft(lssb);%其傅里葉變換wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已調(diào)信號(hào)的頻譜frqsingle=0:len

9、gth(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已調(diào)信號(hào)頻譜的w其時(shí)域波形為： 其頻域波形為： （3） SSB信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)镾SB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以，仍需采用相干解調(diào)。通過解調(diào)器后得到的信號(hào)：其時(shí)域波形為： 其頻域波形為： 五、 設(shè)計(jì)代碼與仿真結(jié)果：用matlab語言編寫代碼，并在matlab工具里運(yùn)行得到設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果：編寫代碼如下：Fs=100000; %總共的時(shí)間t=0:1/Fs:0.01;%一個(gè)脈沖的時(shí)間y=cos(300*2*pi*t);%調(diào)制信號(hào)yw=fft(y);

10、%其傅里葉變換yw=abs(yw(1:length(yw)/2+1); %已調(diào)信號(hào)的頻譜frqyw=0:length(yw)-1*Fs/length(yw)/2; %已調(diào)信號(hào)頻譜的wFc=30000; %載波脈沖c=cos(Fc*2*pi*t); %載波b=sin(2*pi*Fc.*t); %載波正弦變換lssb=y.*c+imag(hilbert(y).*b;%在下邊帶信號(hào)利用希爾伯特變換y1=awgn(lssb,30); %調(diào)制信號(hào)加噪聲wsingle=fft(lssb);wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已調(diào)信號(hào)的頻譜frqsing

11、le=0:length(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已調(diào)信號(hào)頻譜的wasingle=ademod(y1,Fc,Fs,'amssb'); %ssb解調(diào)，利用amdmod函數(shù)實(shí)現(xiàn)低通濾波器的作用aa=fft(asingle); %其傅里葉變換aa=abs(aa(1:length(aa)/2+1);frqaa=0:length(aa)-1*Fs/length(aa)/2; %解調(diào)信號(hào)頻譜figure(1) %表格（1）sublot(1,2,1); %創(chuàng)建子表plot(t,y);grid on; %繪出調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形title('調(diào)制信

12、號(hào)時(shí)域波形')subplot(1,2,2); %創(chuàng)建子表plot(frqyw,yw); grid on;%調(diào)制信號(hào)頻譜title('調(diào)制信號(hào)頻譜')%圖表標(biāo)題axis(0 1000 0 max(yw);%表內(nèi)數(shù)值的取值范圍figure(2) %表格（2）plot(t,lssb) %創(chuàng)建子表subplot(2,2,1) %創(chuàng)建子表plot(t,lssb);grid on; %繪出下邊帶信號(hào)波形波形title('下邊帶信號(hào)波形') %圖表標(biāo)題subplot(2,2,2); %創(chuàng)建子表plot(frqsingle,wsingle); grid on;

13、 %調(diào)制后頻譜圖title('下邊帶信號(hào)頻譜') %圖表標(biāo)題subplot(2,2,3); %創(chuàng)建子表plot(t,asingle);grid on;% 解調(diào)后信號(hào)波形title('解調(diào)后信號(hào)波形') %圖表標(biāo)題subplot(2,2,4); %創(chuàng)建子表plot(frqaa,aa);grid on;% 解調(diào)后信號(hào)頻譜title('解調(diào)后信號(hào)頻譜') %圖表標(biāo)題axis(0 3000 0 max(aa); %表內(nèi)數(shù)值的取值范圍figure(3) %表格（3）subplot(3,1,1); %創(chuàng)建子表plot(t,c);grid on;% 載波信號(hào)時(shí)

14、域波形title('載波信號(hào)時(shí)域波形') %圖表標(biāo)題subplot(3,1,2); %創(chuàng)建子表plot(t,b);grid on;% 載波信號(hào)時(shí)域波形title('載波信號(hào)時(shí)域波形') %圖表標(biāo)題程序運(yùn)行后得到表如下：表（1）表（2）表（3）六、 總結(jié)：此次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)多星期的時(shí)間，綜合了這學(xué)期對(duì)通信系統(tǒng)這本教材的知識(shí)，也在圖書館、網(wǎng)上、同學(xué)間中找到了許多借鑒的資料，對(duì)此次設(shè)計(jì)有著很重大的作用。同時(shí)，在過程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡(jiǎn)單的課程制作，可是平心而論，也耗費(fèi)了我們不少的心血。通過這次課程設(shè)計(jì)，我想說：為完成這次課程設(shè)計(jì)我確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂，當(dāng)我們仿真