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1、!-长沙理工大学通信原理课程设计报告 杨健芳 院 系 城南学院 专 业 通信工程 班 级 通信0902 学 号 200985250206 学生姓名 杨健芳 指导教师 胡双红 课程成绩 完成日期 2012年3月16日课程设计成绩评定院 系 城南学院 专 业 通信工程 班 级 通信0902 学 号 200985250206 学生姓名 杨健芳 指导教师 胡双红 完成日期 2012年3月16日 指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果学生掌握课程内容的程度课程设计完成情况课程设计动手能力文字表达学习态度规范要求课程设计论文的质量指导教师对课程设计的评定意见综合成绩
2、 指导教师签字 年 月 日课程设计任务书计算机与通信工程 系 通信工程 专业 课程名称数字信号处理课程设计时间20112012学年第二学期12周学生姓名杨健芳指导老师胡双红题 目吹管音乐滤波去噪使用BOHMANWIN设计的FIR滤波器主要内容： 从网站上下载一段吹管乐器演奏音乐，绘制波形并观察其频谱特点，加入一个带外单频噪声，用BOHMANWIN窗设计满足指标的FIR滤波器，对该音乐信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后波形和频谱并进行分析，根据结果和学过的理论得出合理结论。与不同信源相同滤波方法的同学比较各种信源的特点，与相同信源不同滤波方法的同学比较各种滤波方法性能优劣。要求：（1）滤波器指标
3、必须符合工程实际。（2）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标。（3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。（4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。应当提交的文件：（1）课程设计学年论文。（2）课程设计附件（主要是源程序）。吹管音乐滤波去噪使用OHMANWIN的FIR滤波器 黑小4学生姓名：杨健芳 指导老师：胡双红宋小4，行距1.5 空行 摘 要 本课程设计主要内容是设计利用OHMANWIN设计一个FIR滤波器，对一段含噪语音信号进行滤波去噪处理并根据滤波前后的波形和频谱分析滤波性能。本课程设计仿真平台为MATLAB7.0，开发工具是M语言编程。首先利用*工具录制一段语音信号
4、，加入一单频噪声，对信号进行频谱分析以确定所加噪声频率，设计滤波器进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。由分析结果可知，滤波器后的语音信号与原始信号基本一致，即设计的FIR滤波器能够去除信号中所加单频噪声，达到了设计目的。分号摘要要求：你希望做什么？如何做的？结果如何？黑小4 空行 关键词 滤波去噪；FIR滤波器；三角窗；MATLAB结尾无标点符号 空行 1级小节，黑3粗居中1 引 言小节后无点号本课程设计主要解决在含噪情况下对语音信号的滤波去噪处理，处理时采用的是利用窗口设计法选择三角窗设计的FIR滤波器1。2级小节黑4粗居左。（略）。以下为院里给的通用模板未经修改每个1、2
5、级小节前空1行，不允许出现3级小节1.1 课程设计目的参考文献顺序标记，小4上标在程序设计中，可以用两种方法解决问题：一是传统的结构化程序设计方法，二是更先进的面向对象程序设计方法2。每段起始空2个中文字符在结构化程序设计中关键是如何将问题域中的行为（即操作）抽取出来，作为C+程序中的函数。由于多个函数均需要访问某些数据，这些数据常被设计为全局变量。而在面向对象程序设计中关键是如何将问题域中的实体（即日常所见的概念）抽取出来，作为C+程序中的类，而属性与行为作为类的两类要素通常是必不可少的，甚至还应考虑类必须满足的约束。格式要求：（1）页面设置为：上：2cm，下：2cm，左：3cm，右：2cm
6、（2）1级标题为：黑3粗；2级标题为：黑4；不允许出现3级标题（3）正文字体为：宋小4；行距为：1.5倍（4）所有英文和数字为：“Times New Roman”字体（5）所有图、表必须有文字说明、编号和名称（6）所有参考文献必须顺序注明引用编号内容要求：（1）正文页面在10页以上（2）参考文献必须达到6篇或以上（3）正文必须4个1级小节或以上，每个1级小节不少于1页（4）正文内源程序段不允许超过20行（5）正文内源程序必须有设计说明、程序功能说明、算法说明、流程图、主要变量说明、调试说明等（6）源程序行中文注释必须达到50以上（7）正文内必须有程序运行截图（8）主要源程序代码作为附录表格前必
7、须有文字说明每小点起始空2个中文字符；黑小4。（略）。（4）常用的流输入/输出函数输入、输出流类库函数的数量非常多，相对常用的如表3-1所示。表3-1 常用输入、输出流类库函数函数声明功能声明黑小4Int get();黑小4粗，表名在上读入下一个字符，带回其int型码值(0-0xff)相当于C语言中的getchar()。Int peek();功能同上，但并不后移其指针，所以若连续多次用peek()将读入同一个字符。istream &get(char&);功能同上，但值以引用型字符带回。istream &read(char *, int);读入一个字串，长度由int给出。ostream &put
8、(char);输出指定的字符。ostream &write(char*, int);以第二参数的值为长度输出首参数地址的字符。（略）。4.2 异常处理程序在执行时经常会出现一些违反设计期望的异常情况（如除零），过去的解决方法是利用操作系统中断代为处理。由于这种解决方法强行中止了应用程序的运行，一些大型的应用系统的开发人员提出，可以在允许的范围内由应用程序自身来处理一般性的程序运行错误。C+语言异常处理由三个部分构成。异常检测的触发、异常检测的捕获和异常检测的处理3。它们分别对应了“try”、“throw”和“catch”三个关键字。这三者的关系如图4-1所示。图前必须有文字说明判断框为菱形，有
9、Y和N黑小4，图名在下图4-1 C+异常处理流程图被throw语句扔出的数据实际上被压入了相应层的catch语句所对应的堆栈内，最后才被catch语句捕获到的。当try语句出现嵌套时，情况可能会更加复杂。（略）。5 结束语以上两个程序中面向对象的程序的优点是显而易见的。首先程序2避免了使用全局变量，而在程序1中函数select_menu()也同样可以访问全局变量quantity和amount（当然为了避免这种情况发生我们也可以利用文件模块实现封装与信息隐藏）。（略）。参考文献序号居左黑3粗居中1G.Perry. C+程序设计教程. 北京：清华大学出版社，19942李文军，李师贤，周晓聪. C+
10、作为计算机专业程序设计入门语言的实践与探讨. 计算机科学，1999，26（4）：80833F.Brokken and K.Kubat. C+ Annotations. Version 4.4.0m，ICCE，University of Groningen，Netherlands，1990. 250280有多个作者时，中间用“，”分开4周晓聪，李文军，李师贤. 面向对象程序设计实践与提高. 中山大学计算机科学学院讲义，19995粟利民，孙强. 如何用VC+和Visual Foxpro进行ActiveX数据通讯. 程序太平洋网站，http:/ 作者1，作者2. 译者. 书名. 版次. 出版地：出版
11、社，出版年期刊文献格式：序号 作者. 文献名称. 期刊名称，出版年，卷（期）：页页网站文献格式：序号 作者. 文献名称. 网站名称，网址：发布或查阅日期附录1：语音信号滤波去噪设计源程序清单黑小4居左附录另起新页% 程序名称：voicenoisefilter.m% 程序功能：采用基于三角窗的窗口设计法，设计FIR滤波器对含噪语音进行滤波去噪处理。必须有程序说明注意MATLAB中的注释必须以%开头% 程序作者：谢枫/% 最后修改日期：2012-3-1x,fs,bits=wavread(e:yuyin.wav); % 输入参数为文件的全路径和文件名，输出的第一个参数是每个样本的值，fs是生成该波形
12、文件时的采样率，bits是波形文件每样本的编码位数。sound(x,fs,bits); % 按指定的采样率和每样本编码位数回放N=length(x); % 计算信号x的长度fn=2100; % 单频噪声频率，此参数可改t=0:1/fs:(N-1)/fs; % 计算时间范围，样本数除以采样频率x=x; y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t); sound(y,fs,bits); % 应该可以明显听出有尖锐的单频啸叫声ASK与PAM混合信号的相干解调系统仿真学生姓名：杨健芳 指导老师：肖红光 摘 要 本课程设计主要用Simulink平台仿真一个ASK与PAM混合信号的相干解调系统，分别在理想
13、信道和非理想信道中运行。并用图形输入法设计相关电路，用示波器和频谱模块分析系统性能。在课程设计中，首先根据原理画出图形，然后构建调制解调电路，再在Simulink中调出各元件组成电路，接着设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能 。通过波形分析，了解到本课程设计非常成功。关键词 Simulink；ASK；PAM；调制；解调；仿真。目录1 引 言61.1 课程设计目的61.2 课程设计具体要求71.3 设计平台72 Simulink简介82.1 Simulink仿真平台简介83 设计原理93.1 ASK调制与解调原理93.2 PA
14、M调制与解调原理104 具体实现134.1 ASK与PAM混合调制144.2 PAM与ASK相干解调184.3加入高斯噪声的ASK与PAM混合信号的相干解调195 遇到的问题及解决的办法24结束语25参考文献261 引 言通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。可
15、以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复
16、杂程度大大降低。同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。因此，数字通信的应用必将越来越广泛。本课程设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个ASK与PAM混合信号的相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。1.1 课程设计的目的通信原理课程设计是重要的实践性教学环节。在进行了专业基础课和通信原理课程教学的基础上，设计或分析一个简单的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。通过课程设计，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、
17、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使我们在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。同时通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。而在同时也能加深对MATLAB开发环境的另一作用的了解，Simulink功能强大，界面友好，是一款很不错的仿真工具1，在这次设计中，我们用到了此环境的Simulink平台，这个平台是我们以前较少接触过的。因此在这次课设中，我们了解了MATLAB 的Simulink这个系统的功能。为我们以后做数字通信系统方面提供了更多的基
18、础知识和经验。1.2 课程设计具体要求1）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。3）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，噪声源的方差适当设置，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。 4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。1.3 设计平台此设计平台是MATLAB集成环境下的Simulink平台。Simuli
19、nk是基于Matlab的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通信系统、船舶及汽车等，其中包括了连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等。Simulink提供了利用鼠标拖放地方法来建立系统框图模型的图形界面，而且还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块机集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码即完成整个动态系统的建模工作。除此之外，Simulink还支持 Stateflow,用来仿真事件驱动过程【4】。Simulink是从底层开发的一个完整的仿真
20、环境和图形界面，是模块化了的编程工具，它把Matlab的许多功能都设计成一个个直观的功能模块，把需要的功能模块用连线连起来就可以实现需要的仿真功能了。2 Simulink简介2.1 Simulink仿真平台简介Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提
21、供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB® 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。设计仿真模型时，从模型库中选中模块
22、，单击鼠标右键，选择Add to untitled，或直接把模块拖到仿真模型中，即可加入模块。Simulink模型库窗口还提供了查找功能，单击按钮，在弹出的模块查找对话框中输入模块名称关键字，单击Find Next即可自动搜索整个模型库。在过去几年中，Simulink已经成为院校和工程领域中广大师生和研究人员用来建模和方针动态系统的软件包。Simulink鼓励人们去尝试，可以用它轻松的搭建一个系统模型，并设置模型参数和方针参数，并且立即观察到改变后的方针结果。3 设计原理3.1 ASK调制与解调原理一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此有两种基本调制方法
23、：一是可以把数字信号当成特殊的模拟信号处理；二是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制，称之为键控法3。 调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）、二进制移相键控（2PSK）三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。 ASK是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度有无分别对应二进制信息“1”和“0”。2ASK信号的产生方法有两种：
24、模拟调制法和键控法。本次设计采用模拟调制。2ASK解调也有两种方法，分别为非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）3。2ASK信号可表示为： 式中,为载波角频率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列 其中，g(t)是持续时间为、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数； 为二进制数字 。ASK信号的产生的两种方法（调制方法），如图所示。图(a)是一般的模拟幅度调制方法；图(b)是一种键控方法，这里的开关电路受控制。图(c)给出了及的波形示例。二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处于断开状态，故又常称为通断键控信号（OOK信号）。 图3.1 ASK信号的产生方法ASK信号解调的常用
25、方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。而在本设计当中仅用到了相干检测法，其原理图见图3.2。调制信号经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号。低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。 图3.2 2ASK的相干解调原理框图在选择数字调制和解调方式时，还应考虑它的最佳判决门限对信道特性的变化是否敏感。在2FSK系统中，不需要人为地设置判决门限，它是直接比较两路解调输出的大小来作出判断的。在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限电平为零，与接收机输出信号的幅度有关。因此，它不随信道特性
26、的变化而变化。这时，接收机容易保持在最佳判决门限状态。对于ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2 （当时），它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度a将随着发生变化；相应地，判决器的最佳判决门限电平也将随之改变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，从而导致误码率增大。因此，就对信道特性变化的敏感性而言，ASK性能最差。当信道存在严重的衰落时，通常采用非相干接收，因为这时在接收端不易得到相干解调所需的相干载波。当发射机有严格的限制时，可考虑采用相干接收。因为在给定的码元传输速率及误码率的条件下，相干接收所要求的信噪比要比非相干接收3.2 PAM调制与解调原
27、理PAM类似于AM，用二进制脉冲序列作为载波受控于基带信号的幅度，就是取样定理。而解调只需通过相关的低通滤波器，滤出基带信号。(1) 幅度调制原理 设脉冲载波以s(t)表示，它是由脉宽为秒、重复同期为Ts秒的矩形脉冲串组成，其中Ts是按抽样定理确定的，即有Ts=1/(2)秒。其产生方框图为3.3(a)所示，基带信号的波形及频谱如图3.3(b)所示；脉冲载波的波形及频谱如图3.3(c)所示；已抽样的信号波形及频谱如图3.3(d)所示。图3.3 矩形脉冲为载波调制原理与波形和频谱因为已抽样信号是与的乘积，所根据频率卷积定理，可以写出相应的频域表达式： (3-6)式(3-6)中是的频谱函数，根据信号
28、的定义可以认为，表示的矩形脉冲串是由脉宽为秒的门函数与周期性冲激函数卷积得到，根据频率卷积定理，其相应的时域和频域表达式分别如下：(3-7)(2) PAM的解调原理图3.4 矩形脉冲为载波解调原理图分析式(3-7)可以发现，当 = 0时得到的频谱函数为，与信号的频谱函数进行比较，只是差一个比例常数，因此，采样频率只要满足，就可以用一个带宽满足的理想低通滤波器，把的成分取出来，以不失真地恢复的波形如图3.4所示。4 具体实现利用Simulink仿真平台构造出的ASK与PAM混合信号的相干解调系统如4.1所示。图4.1 ASK与PAM混合信号的相干解调仿真图如仿真图所示，系统设置了四个示波器，分别
29、表示ASK调制，ASK和PAM混合调制,ASK与PAM混合调制后解调和加入三种噪声后的输出信号。此外，系统中在相应部分接入若干频谱分析模块，便于比较调制前后的信号的频谱变化。仿真系统架构，不仅要找对每个对应的模块，还要对每个模块进行正确的参数设置。在这里主要列举相干解调的三个主要模块的参数设置图，如图4.2、4.3、4.4、4.5所示。 图4.2 带通滤波器参数设置 图4.3低通滤波器1的参数设置 图4.4低通滤波器2的参数设置 图4.5抽样判决电平值设置4.1 ASK与PAM混合调制在仿真系统中，用“Bernoulli Binary Generator”模块产生随机二进制脉冲序列；用“Sin
30、e Wave”函数产生正弦波作为载波。此时需将载波频率设为相对高频，具体如下图。 图4.6 随机二进制脉冲序列参数设置 图4.7 正弦波参数设置再从相应模块调出乘法器“product”。脉冲与载波两者通过乘法器相乘，即可获得ASK调制信号。用“Power Spectral Density”分析，ASK调制前后的信号频谱如图4.8与图4.9所示；ASK调制的全过程则通过示波器1观察，如图4.10所示。 图 4.8 ASK调制前频谱图 图4.9ASK调制后频谱图从以上两幅频谱图可以看出，调制前后的功率谱波形基本一致，但是存在一定的延时，由此可得出结论：调制成功。图 4.10 ASK调制波形图通道1
31、是ASK信号的原始波形，通道2是标准正弦波，通道3是调制后的波形，经过对波形的观察，可以知道该调制过程是成功的。因为是混合调制，所以将ASK调制信号作为PAM调制的基带信号处理。另外从Simulink树状图中调出“Pulse Generator”，用来产生二进制脉冲，具体参数设置如图4.11。两者通过乘法器相乘后，即可得出混合调制信号。PAM调制前后的信号频谱如图4.12和4.13所示。混合调制过程则通过示波器2观察得出，如图4.14所示。图 4.11 二进制脉冲参数设置图 图4.12 PAM调制前频谱图 图4.13 PAM调制后频谱图通过对以上两幅图进行比较，调制前后的功率谱波形一致，所以调
32、制成功。图4.14 混合调制过程图图4.14中通道1 是ASK调制后的波形图，通道2是二进制脉冲产生的PAM原始波形图，通道3是混合调制波形图，通道4是混合调制后的信号经过带通滤波器之后的波形，从图中可以看出该调制过程很成功。4.2 PAM与ASK相干解调将调制信号进行相干解调，为了无失真地恢复原始基带信号，调制信号需要与相同频率的载波相乘，经过低通滤波器去除低频分量，可得到原始的基带调制信号。相干解调信号模型如图4.15。具体电路图如上图4.1，相关参数设置如图4.2、4.3、4.4、4.5所示。图4.15 相干解调信号的模型由模型以及结合本设计要求得到的波形图如图4.16所示，通道一为基带
33、信号，通道二为混合信号解调后的波形，通道三为混合信号经过PAM解调后的波形，通道四为混合信号经过PAM解调后再滤波的波形，通道五为第二次解调后的信号波形，通道六为第二次解调后再通过低通滤波器滤波后的信号波形。同时我们可以看出通道四的经过PAM解调再滤波的波形与图4.10的通道三调制后的ASK波形一致。而且通道二的调制后波形与通道一的基带信号相对比，除了产生延时情况之外，波形与基带信号相同，而延时是不可避免的。由此看出，做出的模型成功。图4.16 相干解调波形图4.3 加入高斯噪声的ASK与PAM混合信号的相干解调所谓高斯白噪声是指由于热噪声是由大量自由电子的运动产生的，其统计特性服从高斯分布的
34、这类热噪声，其高斯白噪声的参数设置如图3.17。图3.18是加入高斯白噪声的原理图，则在调制信道与相干解调信道之间，加入高斯白噪声，将调制信号与白噪声相加即可。图4.17 高斯噪声参数设置图4.18 加入高斯白噪声的ASK与PAM的混合信号的相干解调防真图图4.18中通道1 是ASK调制后的波形图，通道2是二进制脉冲产生的PAM原始波形图，通道3是混合调制波形图，通道4是混合调制后的信号加上高斯白噪声再经过带通滤波器之后的波形，对比此图的通道4与图4.14的通道4可以看出高斯白噪声对信号产生了一定影响。解调模块抽样判决器设置如图4.20，其他设置与理想状态下一致。图4.20 加入高斯噪声后抽样
35、判决器设置图4.21 加入方差为50的高斯噪声后相干解调的相关波形加入方差为50的波形，如图4.21所示，通道一为基带信号，通道二为混合信号解调后的波形，通道三为混合信号经过PAM解调后的波形，通道四为混合信号经过PAM解调后再滤波的波形，通道五为第二次解调后的信号波形，通道六为第二次解调后再通过低通滤波器滤波后的信号波形。把此图与理想状态下的图4.16比较，通道三、四、五的波形都出现了部分失真以及幅度的变化，所以说高斯白噪声对信号产生了部分影响。方差改为1000高斯白噪声后，得到图4.27，由此可以看出，信号出现的失真现象更明显，这表明高斯白噪声的方差越大，对信号产生的失真越明显。图4.27
36、 加入方差为1000高斯噪声后相干解调的相关波形从下图4.23和4.24功率谱密度分析 图4.23 理想信道输出频谱 图4.24 高斯噪声输出频谱图中第一个波形表示历史时间，第二个波形显示为功率谱，第三个表示为频率。对比理想信道输出的功率谱与加入1000方差的高斯噪声的功率谱知：加入高斯白噪声解调波形的功率谱发生了一定的变化，同时存在着一定的延时；对此，虽然实际中噪声的影响不可避免，但是我们应该尽量减小噪声的影响，使得信号传输更加地清晰与完整。正弦波加窄带高斯噪声的包络分布与信噪比有关。由此可见，我们要在可能的条件下尽量地提高系统的信噪比，让传输信号最大不失真。5 遇到的问题及解决办法初次接触
37、Simulink仿真时不知从何下手，而且又全是英文界面，根本看不懂，而且都没有接触过这方面的内容，以致我不知道怎样开始者个项目以及到哪里去找相关模块。后来通过向老师询问以及上网上图书馆查阅资料，开始了解到了函数库的分布和内容，为我们下面的设计打下了很好的基础。本次课程设计遇到的最大问题也是花费时间最长的就是相关仿真器件的属性和连接以及器件参数设置拿捏不准，在岗连接时总是连几根后就要修改，因为线路太多太混乱自己有时候容易把线连接到错误的位置，比如显示器的连接错误就会没有波形，比如滤波器的频率高低，参数大小都不确定，不合适的频率、参数大小将导致信号失真。调试时需要自己一个一个的慢慢调节再加上老师的
38、指导，我开始在设置参数时就因为设置错误出不了图，金瓯来在老师的指导下才完成，最后根据示波器观察的波形多次改变得出准确结果。在做相干解调部分时，没有正确区分相干解调和非相干解调，在做PAM解调时漏掉了乘法器，从而导致波形失真，无法正确显示。经老师指点，加上乘法器，通过相应的调节，改变各元件的参数，终于得到正确的波形。观察波形进行比较时，要将所比较的信号放到同一个示波器内进行观察，当所需的信号波形都一一比较真确后，再从新连好图形。当理想信号和噪音信号在进行比较时，也可以用到这种方法。噪音的加入要从最小的开始，我刚开始做的时候因为一开始加入的噪音太大都不能形成很好的对比。结束语在这次为期2周的课程设
39、计中，我主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台上设计一个ASK与PAM混合信号的相干解调的通信系统。大二就已经学习了MATLAB这一强大应用工具，可是却没有进一步的学习，通过这次课程设计使我不仅对数字信号频带传输系统的学习理解更深刻了，也发现了自己的许多不足，如理论知识不全面还存在很多漏洞，还不能很好的把理论与实践相结合，钻研精神不够，动手能力以及查阅资料能力都得到了提高。在以前的课内学习中，我主要是把学习和解题联系在一起，并没有想过理论在实践中的作用，根本不懂得怎样去运用这些知识。本次课程设计对我的上机实践是一个很好的训练，我对MATLAB的运用更加熟练了，也了解了这项工
40、具在专业方面的作用，加强我对理论知识的理解并提升了实际操作能力。我通过最初的构思，然后根据ASK和PAM调制解调原理框图，正确连接框图中的各个模块得到ASK和PAM混合调制与想干解调在理想和非理想信道中的传输仿真模型，最终在Simulink仿真平台上进行系统功能仿真。这一路做走过来，我翻阅了有关参考书，再网络上参考了很多实践经验，也多次请教了老师，从最初的原理框图绘制仿真模型图，到最终的信号比较，我借助老师和同学的帮助，通过自己的独立思考，遇到问题再解决问题然后再发现问题再解决在这一过程的循环往复中我发现了思考和学习的乐趣，明白了任何问题只要自己敢于去发现敢于去面对就没有困难了，问题也就不是问
41、题了。在课程设计短短的两个星期中，我觉得自己对通信的认识更加深刻，对通信原理的应用更加明确，以及对自己的学习方向更有定义。我从最初面对众多困难的困扰到最后收获成功的喜悦，其中的过程现在回想起来还很是清晰，虽然比较辛苦，最开始甚至不再多怎么入手，不知道怎样起步。但最后的结果所得证明那是值得的，我的付出能够开花结果，看到波形出来得到老师肯定的时候我的心事欢喜的，我经过自己的努力所得的总是分外珍贵。我相信这次课程设计对今后的学习或者是毕业以后的工作是很有帮助的，它教会了我要独立思考，要将理论更好地和实践相结合。这次课程设计能取得成功，我要感谢身边所有帮助过我的人，在此，我衷心的向各位老师老师和身边的
42、同学表示感谢！在今后的学习过程中我会更加努力，争取更大的成功！参考文献1动态系统仿真工具MatlabSimulink简介.维库电子市场2 达新宇通信原理实验与课程设计北京：北京北京邮电大学出版社，20033樊昌信，曹丽娜. 通信原理. 国防工业出版社，2008年4孙屹，李妍. MATLAB通信仿真开发手册.国防工业出版社，2005年1月5邵玉斌.Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析. 北京：清华大学出版社，2008x,fs,bits=wavread(D:MATLAB7work3.wav); sound(x,fs,bits); N=length(x); fn=2300; t=
43、0:1/fs:(N-1)/fs; x=x; y=x+sin(fn*2*pi*t); plot(t,x); xlabel(t ins);ylabel(x); sound(y,fs,bits); X=abs(fft(x); Y=abs(fft(y); X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2); deltaf=fs/N; f=0:deltaf:fs/2-deltaf; subplot(2,2,1);plot(t,x);xlabel(时间(单位s);ylabel(幅度); title(原始音乐信号x); subplot(2,2,2);plot(f,X);xlabel(频率(单位Hz);ylabel
44、( 幅 度 谱 );title( 原 始 音 乐 信 号 幅 度 谱 X);axis(0,4000,0,250); grid on; subplot(2,2,3);plot(t,y);xlabel(时间(单位s);ylabel(幅度);title(加干扰后的音乐信号y); grid on; subplot(2,2,4);plot(f,Y);xlabel(频率(单位Hz);ylabel(幅度谱);title(加干扰后的音乐信号幅度谱Y);axis(0,4000,0,250); grid on; fpd=2200;fsd=2250;fsu=2350;fpu=2400;Rp=1;As=40; fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-f