【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和阻帶上都有波動(dòng)。 信道噪聲 信道中存在不需要的電信號(hào)統(tǒng)稱為噪聲。通信系統(tǒng)中的噪聲是疊加在信號(hào)上的，沒(méi)有傳輸信號(hào)時(shí)通信系統(tǒng)中也有噪聲，噪聲是永遠(yuǎn)存在于通信系統(tǒng)中的。噪聲可以看成是信道中的一種干擾，也稱為加性噪聲，因?yàn)樗钳B加在信號(hào)之上的。最基本的調(diào)制信道有一對(duì)輸入端和一對(duì)輸出端，其輸入端信號(hào)電壓和輸出端電壓間的關(guān)系可以用下式表示： （11）式中：為信道輸入端信號(hào)電壓；為信道輸出端得信號(hào)電壓；為噪聲電壓。由于信道中的噪聲是疊加在信號(hào)上的，而且無(wú)論有無(wú)信號(hào)，噪聲是始終存在的。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，信道輸出端也有加性干擾輸出。表示信道輸入和輸出電壓之間的函數(shù)關(guān)系。所以在信道數(shù)學(xué)分析時(shí)，可以假設(shè)，即信道的作用相當(dāng)于對(duì)輸入信號(hào)乘一個(gè)系數(shù)。這樣，式（11）就可以改寫為： （12）式（12）就是調(diào)制信道的一般數(shù)學(xué)模型。其數(shù)學(xué)模型圖可以圖（8）所示。是一個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，它反映信道的特征。一般說(shuō)來(lái)，它是時(shí)間t的函數(shù)。圖 8 調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型噪聲又可以分為認(rèn)為噪聲和自然噪聲兩大類。其中以自然噪聲最難處理，而自然噪聲中最重要的噪聲為熱噪聲。由于在一般通信系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)熱噪聲的頻譜是均勻分布的，所以熱噪聲又常稱為白噪聲。由于熱噪聲是由大量自由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其統(tǒng)計(jì)特性服從高斯分布，故常將熱噪聲稱為高斯白噪聲。所以本次設(shè)計(jì)中模擬信道噪聲可以用MATLAB軟件加入一個(gè)隨機(jī)的高斯白噪聲在復(fù)用信號(hào)中。四、仿真及實(shí)驗(yàn)分析 設(shè)計(jì)流程圖濾波 產(chǎn)生三個(gè)不同頻段的信號(hào) 濾波器設(shè)計(jì) 信號(hào)疊加 進(jìn)行DFT變換 還原出原始信號(hào)開(kāi)始結(jié)束 語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域和頻域仿真 信號(hào)的時(shí)域仿真使用MATLAB軟件可以對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析?？梢允褂胹ubplot（m,n,p）或者subplot（m n p）將多個(gè)圖畫到一個(gè)平面上的工具。其中，m表示是圖排成m行，n表示圖排成n列，也就是整個(gè)figure中有n個(gè)圖是排成一行的，一共m行，p則是指要把曲線畫到figure中哪個(gè)圖上。MATLAB中繪圖命令plot(x,y)，其含義是以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)，繪制圖形?？傻玫饺鐖D（9）所示的時(shí)域分析圖圖9 聲音樣本的時(shí)域分析頻域分析主要是將4個(gè)聲音樣本信號(hào)sdsdsd3和sd4用MATLAB軟件進(jìn)行快速傅里葉變換后，再畫出4個(gè)信號(hào)的頻譜圖。其中快速傅里葉變換可以直接用MATLAB中的fft命令，然后通過(guò)abs得到經(jīng)過(guò)快速傅里葉變換后信號(hào)的振幅。最后用MATLAB中stem命令對(duì)于得到的離散序列實(shí)現(xiàn)其頻譜圖的繪制?？梢缘玫饺鐖D（10）所示的聲音信號(hào)頻譜分析圖。 復(fù)用信號(hào)的頻譜仿真在MATLAB軟件中將采樣的3路語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻處理得到4路已調(diào)信號(hào)xxx3和x4，再通過(guò)加法器將3路信號(hào)變?yōu)橐宦窂?fù)用信號(hào)s，通過(guò)MATLAB軟件中stem(t,abs(fft(s)),39。.39。)命令對(duì)復(fù)用信號(hào)s進(jìn)行了頻譜分析，其頻譜分析如圖（11）所示。圖10 聲音樣本的頻譜分析圖11 復(fù)用信號(hào)的頻譜分析我們都知道FDMA通信系統(tǒng)的復(fù)用信號(hào)傳輸是通過(guò)空氣介質(zhì)傳輸?shù)?，?fù)用信號(hào)在空氣傳輸中會(huì)有很多的噪聲，其中主要是以高斯白噪聲為主，所以在信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)仿真中，主要對(duì)復(fù)用信號(hào)加入高斯白噪聲。在MATLAB中可以通過(guò)awgn函數(shù)在某一信號(hào)中加入高斯白噪聲，其調(diào)用方式為：y = awgn(x,SNR)，其意義是在信號(hào)x中加入高斯白噪聲；信噪比SNR以dB為單位，x的強(qiáng)度假定為0dBW。如果x是復(fù)數(shù)，就加入復(fù)噪聲。通過(guò)前面的調(diào)制和信號(hào)復(fù)用設(shè)計(jì)后，得到了復(fù)用信號(hào)s，使用MATLAB中的awgn函數(shù)加入高斯白噪聲后復(fù)用信號(hào)變?yōu)閥s。為了使后面能夠較好的恢復(fù)語(yǔ)音信號(hào)，所以在這里加入白噪聲時(shí)，信噪比不能設(shè)置的太小。仿真發(fā)現(xiàn)大于20dB時(shí)失真比較小。圖（12）為加入高斯白噪聲后，復(fù)用信號(hào)ys的頻譜圖。圖12 加入高斯白噪聲后復(fù)用信號(hào)的頻譜分析 解調(diào)信號(hào)的頻譜仿真 信號(hào)解調(diào)前，首先通過(guò)4個(gè)帶通濾波器對(duì)復(fù)用信號(hào)s進(jìn)行濾波，得到4路調(diào)制的語(yǔ)音信息y然后在對(duì)這三路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)過(guò)程與調(diào)制的過(guò)程相同，使用與原來(lái)調(diào)制載波相同的信號(hào)分別與濾波后的4路信號(hào)相乘。得到4路解調(diào)信號(hào)y0y0y03和y04。然后對(duì)各路信號(hào)使用MATLAB軟件中的快速傅里葉變換函數(shù)fft進(jìn)行變換，并通過(guò)MATLAB軟件，得到的4路解調(diào)信號(hào)的頻譜如圖（13）所示。圖13 解調(diào)后信號(hào)的頻譜圖語(yǔ)音信號(hào)的恢復(fù)就是將前面解調(diào)所得到的4路信號(hào)y0y0y03和y04再通過(guò)低通濾波器使用filter函數(shù)濾波后，分別得到4路恢復(fù)的語(yǔ)音信號(hào)。然后調(diào)用MATLAB中的plot(t,yy1)函數(shù)和subplot函數(shù)對(duì)恢復(fù)的4路語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，其時(shí)域分析波形如圖（14）所示。圖14 恢復(fù)信號(hào)的時(shí)域波形圖15 恢復(fù)信號(hào)的頻譜圖同樣調(diào)用MATLAB中的stem(t,abs(fft(yy1)))函數(shù)和subplot函數(shù)對(duì)恢復(fù)的4路語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，其頻譜如圖（15）所示。程序的最后為語(yǔ)音的再現(xiàn)，與前面語(yǔ)音播放一樣，可以直接使用MATLAB中wavplay(yy1,fs)函數(shù)對(duì)語(yǔ)音1進(jìn)行播放，其它兩路信號(hào)播放方式相同。28五、總 結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是運(yùn)用MATLAB軟件的Simulink工具平臺(tái)進(jìn)行的，對(duì)頻分多路復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行仿真，根據(jù)頻分多路復(fù)用原理得出頻分復(fù)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖，用SIMULINK對(duì)頻分多路復(fù)用通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，輸出個(gè)部分波形。設(shè)計(jì)頻分復(fù)用系統(tǒng)從開(kāi)始幾天的查閱資料到學(xué)習(xí)使用軟件工具，再到建立仿真模型，最后進(jìn)行仿真分析。這個(gè)過(guò)程中學(xué)習(xí)參照知識(shí)和聯(lián)系實(shí)際結(jié)合起來(lái)，一步一步做出了可行的方案。 另外在低通濾波階段，得到的恢復(fù)信號(hào)與原始信號(hào)基本一致，但是頻譜在0Hz附近有所失真，這是由于頻譜混疊所致，各信號(hào)頻譜混疊部分均為高頻部分，即頻率最高的區(qū)域，引起高頻部分失真，這是因?yàn)閭鬏斊陂g引入頻率高于模擬信號(hào)的噪聲，所以如果在完全無(wú)噪聲的環(huán)境中進(jìn)行傳輸，可得無(wú)失真的恢復(fù)信號(hào)。仿真結(jié)果分析表明，信號(hào)在頻分復(fù)用時(shí)還存在著頻間干擾的問(wèn)題，對(duì)此，采用了適當(dāng)加大保護(hù)頻帶的方法，在較大程度上使該問(wèn)題得以解決，至于完全消除頻譜間的干擾，還有待進(jìn)一步研究與完善。 課設(shè)時(shí)也遇到了許多問(wèn)題，比如仿真參數(shù)的設(shè)置，大部分得到了很好的解決。但仍然存在一些問(wèn)題，像有些仿真圖不夠明朗直觀地反映理論結(jié)果，這些都是課程設(shè)計(jì)中的不足，但總的來(lái)看設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以滿足任務(wù)要求，仿真結(jié)果能反映出頻分復(fù)用的優(yōu)越性，它是可行的，在設(shè)計(jì)中經(jīng)過(guò)不斷的修改調(diào)試，在MALTAB上仿真頻分復(fù)用多址通信技術(shù)取得了較好的效果。信號(hào)再經(jīng)過(guò)調(diào)試和解調(diào)后的信號(hào)與原來(lái)相比較為接近。我覺(jué)得仿真的成功關(guān)鍵在于載波頻率的選擇以及帶通和低通濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)。致 謝 在本次《信