【正文】 仿真模型的設(shè)計(jì) ...................................... 7 通信系統(tǒng)的基本模型 ........................................................................................... 7 通信系統(tǒng)模型的分類 ........................................................................................... 8 通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 .................................................................................... 9 4 基本通信系統(tǒng)主要模塊的建模與分析 ............................ 11 濾波器的設(shè)計(jì) ............................................... 11 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)模塊 ................................... 15 幅度調(diào)制以及 MATLAB 的仿真 .................................. 16 信源模型 ................................................... 22 5 設(shè)計(jì)實(shí)例分析 調(diào)幅廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 ......................... 24 結(jié) 論 ................................................... 26 致 謝 ................................................... 27 參考文獻(xiàn) ................................................... 28 附 錄 ............................................... 29 9 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒論 通信系統(tǒng)研究的背景 隨著社會的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高度的信息化已成為主流，信息與通信控制著現(xiàn)代社會的命脈。在通信系統(tǒng)的相關(guān)知識學(xué)習(xí)中引入 MATLAB仿真軟件可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，同時也可以讓學(xué)習(xí)者在邊練邊學(xué)邊設(shè)計(jì)的環(huán)境下，完成對通信系統(tǒng)枯燥的理論知識的學(xué)習(xí)。本設(shè)計(jì)主要闡述了基于 MATLAB 工具的建設(shè)通信系統(tǒng)概念模型的原理以及具體的講述了幾個主要的通信系統(tǒng)的模塊，對信號源、濾波器和信號的調(diào)制與解調(diào)作用進(jìn)行分析。當(dāng)前，在不同的研究領(lǐng)域中許多研究者指出了關(guān)于信息的不同且具有代表意義的定義。信號的調(diào)制、解調(diào)過程過于復(fù)雜難以計(jì)算影響對其結(jié)果的分析和應(yīng)用。在通信系統(tǒng)的相關(guān)知識學(xué)習(xí)中引入 MATLAB 仿真軟件可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，同時也可以讓學(xué)習(xí)者在邊練邊學(xué)邊設(shè)計(jì)的環(huán)境下，完成對通信系統(tǒng)枯燥 的理論知識的學(xué)習(xí)。 Simulink 系統(tǒng)的簡介 Simulink 是用于建立系統(tǒng)動態(tài)模型、仿真和分析的一種工具包， simulink 工具包能夠調(diào)用 MATLAB 的函數(shù)庫，它可以將代碼程序構(gòu)造的模型轉(zhuǎn)化為比較直觀的圖形化模型。如圖 21 所示。命令歷史窗口同時也顯示出運(yùn)行語句的時間記錄，也可以右擊所選程序語句進(jìn)行操作，命令歷史操作窗口如圖 23 所示。消息是信息的表達(dá)形式，當(dāng)消息附著在載波上就成為了信號，例如：附著在物理量上的信號被稱為電信號。常見的發(fā)送設(shè)備有麥克風(fēng)、攝像機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、編碼器、功率放大器、調(diào)制器、濾波器等等。其概念模型圖如圖 32 所示。 通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 通信系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)過程可以分為分層、設(shè)計(jì)、描述和開發(fā)四個階段。由于模型中的模塊在某些通信系統(tǒng)中并非都是通用的，可見我們在選擇和劃分子系統(tǒng)方框時是可以根據(jù)系統(tǒng)的需要來定義的。在研究通信系統(tǒng)的模型中只需對需要研究的部分模塊進(jìn)行分析仿真即可，不必對整個系統(tǒng)的模塊進(jìn)行建模與仿真。沖擊響應(yīng)為一個離散序列 h(k)的濾波器稱為數(shù)字濾波器，用 Z 變換 H(z)表示其傳遞函數(shù)。 濾波器設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù) MATLAB 軟件中提供了設(shè)計(jì)巴特沃斯濾波和切比雪夫 2 型濾波器、橢圓型模擬濾波器或數(shù)字濾波器的四個函數(shù)，本次設(shè)計(jì)以最常用的巴特沃斯濾波器為例加以分析。返回值 b、 a 為傳遞函數(shù) H(z)或 H(s)分子、分母多項(xiàng)式的系數(shù)矩陣。 f_p=2100。 figure(1)。 axis([0 4000 40 1])。 plot(f, angle(H_z))。 圖 43 設(shè)計(jì)模型概念圖 圖 44 仿真波形圖 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)模塊 調(diào)制是通信系統(tǒng)中十分重要的一個概念，它是一種數(shù)字信號處理技術(shù)。以雙邊帶抑制載 波調(diào)幅（ DSBSC）、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅（ AM）、單邊帶調(diào)制（ SSB）為例，分別對這些信號進(jìn)行仿真及研究。 圖 47 DSB 解調(diào)信號頻譜 由示波器顯示出的四路信號波形如圖 48 所示，分別為調(diào)制信號、載波信號以、已調(diào)信號和解調(diào)恢復(fù)信號，由波形分析得 DSB 信號的包絡(luò)并非再和調(diào)制信號形成正比，并且已調(diào)信號的相位在調(diào)制信號的過零點(diǎn)處出現(xiàn) 180176。 在 AM 調(diào)制器模型中，輸出的 AM 信號的頻譜由上、下兩個對稱的邊帶及畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 載頻分量組成。實(shí)際上傳輸過程中只需傳輸一個邊帶，因此，雙邊帶調(diào)幅傳輸降低了頻帶的利用率浪費(fèi)了其中一個邊帶所占用的頻段，單邊帶調(diào)制概念的提出就是為了克服雙邊帶調(diào)制中所出現(xiàn)的這個缺點(diǎn)。 通過對其時域和頻域波形分析，可以得到理論值與仿真結(jié)果完全一致，把比較抽象的調(diào)制與解調(diào)概念以圖形的形式更為直觀的表現(xiàn)出來。同步檢波 就是將相近的兩個或多個信號準(zhǔn)確的分離出可用的信號，主要用于 DSB 和 SSB 信號的解調(diào)，有疊加型和乘積型兩種類型。 偽隨機(jī)碼源 在 Simulink 通信模塊中偽隨機(jī)碼源包括數(shù)據(jù)信源和偽隨機(jī)碼產(chǎn)生源兩種類型。其函數(shù)的調(diào)用方法如： y = random(’name’,A1,A2,A3,m,n)。 采用 Simulink 中的 Filter Design 模塊進(jìn)行模擬仿真，使未加入噪聲的信號和含有噪聲的信號在同一個示波器上顯示出來以便于觀察其仿真波形。 中波調(diào)幅廣播系統(tǒng)參考模型如下圖 51 所示。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 致 謝 在 論文的準(zhǔn)備 過程中 ， 雖然遇到很多專業(yè)相關(guān)的問題，但經(jīng)過鄭老師悉心的指導(dǎo)以及自己大量的查閱資料，最終解決了林林總總的問題。至此，大學(xué)的生活將要畫上句號，在這里我要把 敬意獻(xiàn)給鄭麗丹老師，是她的悉心指導(dǎo)和不懈的支持讓我完成了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，還有我同組的同學(xué)，是他們營造了一個良好的氛圍。 此次的 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 能夠順利的完成，讓 我 明白了一個深刻的道理，就是 在今后的 工作或 學(xué)習(xí) 的實(shí)踐過程中，必須 要不懈 的 努力， 在困難面前絕不低頭、永不后退 ，一定要 細(xì)心仔細(xì) 的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后 要有耐心的對其問題進(jìn)行解決。最后以中波調(diào)幅廣播傳輸系統(tǒng)仿真為例做出了Simulink 仿真模型，通過實(shí)例感受 mat lab 在通信系統(tǒng)的運(yùn)用。 接收端的濾波器設(shè)置參數(shù)為： 12KHz 的帶寬和 1000KHz 的中心頻率。通過對低頻率信號段搬移到高頻率段上的技術(shù)解決實(shí)際生活中信號傳輸?shù)膯栴}，大大提高了發(fā)送信號和接收信號的效率。 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生源主要有 PN 序列發(fā)生器模塊、 Hadamard 碼發(fā)生器、 Barker 碼發(fā)生器、 Gold 碼發(fā)生器、 Walsh 碼發(fā)生器和 OVSF 碼發(fā)生器等。本節(jié)介紹 Simulink 中通信模塊的一般常用的信源。包絡(luò)檢波是信號處理的一種方法，對故障信號的識別能力最為突出，是濾波檢波的基本體現(xiàn)。 圖 413 單邊帶調(diào)制信號的仿真模擬圖 圖 414 單邊帶波形圖 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 圖 415 單邊帶調(diào)制輸出仿真圖 上圖所示為單邊帶調(diào)制輸出的仿真圖， SSB 信號頻譜圖像中：上邊帶是由藍(lán)色曲線表示；下邊帶是由紅色曲線表示；原調(diào)制信號頻譜由黑色曲線表示。 圖 410 AM 仿真模型圖 圖 圖 411 AM 信號調(diào)制端波形 圖 412 AM 信號解調(diào)端波形 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 圖 411 是 AM 信號調(diào)制端波形圖，圖中三路波形分別是原調(diào)制信號、載波信號以及已調(diào)信號，由波形可得出，隨著調(diào)制信號幅度的變化 AM 信號的幅度發(fā)生變化。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的模型圖如圖 49 所示。 DSB 仿真模型結(jié)構(gòu)圖如圖 46 所示。 在通信系統(tǒng)中，為使抽象的調(diào)制的過程便于理解及應(yīng)用，借助 MAT LAB/Simulink 模塊對調(diào)制解調(diào)過程結(jié)果形象化，同時由 MATLAB 軟件對其實(shí)現(xiàn)仿真。ylabel(39。ylabel(39。 z=exp(j*2*pi*f./(f_N))。 Ws=f_s/(f_N/2)。例如指令[freqs]和 [freqz]分別用于計(jì)算、繪制連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)。 濾波器傳遞函數(shù)的計(jì)算 由上所述可求出濾波器的階數(shù)和 3dB 截止頻率，然后可以用 MATLAB 函數(shù)計(jì)算出濾波器傳遞函數(shù)的分子與分母的系數(shù)。本節(jié)介紹如何在 MATLAB 操作環(huán)境下設(shè)計(jì)模擬低通濾波器。按照性質(zhì)的不同，濾波器可分為線性的、非線性的、時變得、時不變的、連續(xù)的、離散的、無限脈沖響應(yīng)、有限脈沖響應(yīng)等等?？傮w分析，在本階段為保證執(zhí)行仿真的效率應(yīng)采用簡單的傳遞函數(shù)模型來表達(dá)子系統(tǒng)的功能。通信網(wǎng)絡(luò)是由多個中繼節(jié)點(diǎn)串