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1、天津理工大学通信工程专业设计- 1 -专业设计专业设计题题目目：基于 MATLAB-SUMLINK 的调相（PM）通信系统仿真学学 院院 计算机与通信工程学院 专专 业业 通信工程 学学 号号 20081668 姓姓 名名 刘荔华 指指导导老老师师 赵建 天津理工大学通信工程专业设计- 2 -2011 年年 11 月月 目录(一) 前言 .3(二) 设计内容及说明 .3(三) 设计工具简介 .41.MATLAB 简介.42.Simulink 简介 .4(四) 设计中涉及的概念原理说明 .51. 模拟通信系统 .52.相位调制与解调.61) 调相信号.62) 调制原理.73) 调相信号的解调相干
2、解调.7(五) MATLAB 中 M 函数实现的仿真.81. 源代码 .82. 结果显示 .11(六) MATLAB 中 SIMULINK 实现的仿真.121.所用模块及参数.122. 结果显示 .16(七) 心得体会 .17(八) 参考文献 .18天津理工大学通信工程专业设计- 3 -(一一)前言前言随着人类社会步入信息化社会，电子信息科学技术正以惊人的速度发展，开辟了社会发展的新纪元。从 20 世纪 90 年代开始至今，通信技术特别是移动通信技术取得了举世瞩目的成就。在通信技术日新月异的今天，学习通信专业知识不仅需要扎实的基础理论，同时需要学习和掌握更多的现代通信技术和网络技术。通信技术正
3、向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。全面、系统地掌握通信系统基本理沦、基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法，并将重点放在数字通信系统上。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理包括模数转换、基本信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与译码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM 与 IS95 数位蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信
4、还是在通信系统中占有很大的比重。(二二)设计内容及说明设计内容及说明本设计是基于 MATLAB 的模拟相位（PM）调制与解调仿真，主要设计思想是利用 MATLAB 这个强大的数学软件工具，其中的通信仿真模块通信工具箱以及M 文件等，方便快捷灵活的功能实现仿真通信的调制解调设计。还借助 MATLAB可视化交互式的操作，对调制解调处理，降低噪声干扰，提高仿真的准确度和可靠性。要求基于 MATLAB 的模拟调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB、simulink 文件、M 文件等，方便快捷的实现模拟通信的多种调制解调设计。基于 simulink 对数字通信系统的调制和解调建模。并编写相应的
5、m 文件，得出调试及仿真结果并进行分析。天津理工大学通信工程专业设计- 4 -(三三)设计工具简介设计工具简介1.MATLAB 简介MATLAB 是美国 MathWorks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其它需要进行复杂数值计算的领域得到了广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的训算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MAT
6、LAB 可以在几乎所有的 PC 机和大型计算机上运行，适用于 Windows、UNIX 等多种系统平台。MATLAB 作为一种科学计算的高级语言之所以受欢迎，就是因为它有丰富的函数资源和工具箱资源，编程人员可以根据自己的需要选择函数，而无需再去编写大量繁琐的程序代码，从而减轻了编程人员的工作负担。被称为第四代编程语言的 MATLAB 最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。具体地说 MATLAB 主要有以下特点： (1) 库函数资源丰富(2) 语言精炼，代码灵活(3) 运算符多而灵活(4) 面向对象，控制功能优良(5) 程序设计自由(6) 图形功能强大(7) 程序的兼容性好(8)
7、 源代码开放(9) 形形色色的工具箱2.Simulink 简介SIMULINK 是 MATLAB 软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与 MATLAB 语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于 Windows 的天津理工大学通信工程专业设计- 5 -模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。在 simulink 环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真。它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析
8、的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的系统仿真。Simulink 为用户提供了一个图形化的用户界面，对于用方框图表示的系统，通过图形界面，利用鼠标点击和拖拉方式，建立系统模型就像用铅笔在在纸上绘制系统的方框图一样简单，它与用微分方程和差分方程建模的传统仿真软件包相比，具有更直观、更方便、更灵活的优点，它不但实现了可视化的动态仿真，也实现了与 MATLAB、C 或 FORTRAN语言，甚至和硬件之间的数据传送，大大的扩展了它的功能。而所谓模型化图形输入是指 SIMULINK 提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知
9、道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl 文件进行存取） ，进而进行仿真与分析。SIMILINK 模块库按功能进行分类，包括以下 8 类子库： Continuous（连续模块） ，Discrete（离散模块） ，Functionif nargin=2 n1=0; %nargin 为输入参量的个数else n1=fs/df;endn2=length(m);n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2); %nextpow2(n)取 n 最接近的较大 2 次幂M=fft(m
10、,n); dmKAtspd)(2)()(2)(tmAKtmp o)2cos1 ( )()(22sin2)(tdmKAtAtscpcp天津理工大学通信工程专业设计- 9 -%M 为信号 m 的傅里叶变换，n 为快速傅里叶变换的点数，及基 n-FFT 变换m=m,zeros(1,n-n2); %构建新的 m 信号df=fs/n; %重新定义频率分辨率上述 m 文件以“fftseq.m”保存。在实现相位解调时要调用两个子函数，分述如下：%求信号相角的子函数，这是调频、调相都要用到的方法function v,phi=env_phas(x,ts,f0)if nargout=2 %nargout 为输出变
11、数的个数z=loweq(x,ts,f0); %产生调制信号的正交分量phi=angle(z); %angle 是对一个复数求相角的函数endv=abs(hilbert(x); %abs 用来求复数 hilbert(x)的模上述 m 文件以“env_phas.m”保存。%产生调制信号的正交分量function x1=loweq(x,ts,f0)t=0:ts:ts*(length(x)-1);z=hilbert(x); %希尔伯特变换对的利用-通过实部来求虚部x1=z.*exp(-j*2*pi*f0*t); %产生信号 z 的正交分量，%并将 z 信号与它的正交分量加在一起上述 m 文件以“loweq.m”保存%主程序t0=1; %信号的持续时间,用来定义时间向量ts=0.001; %抽样间隔天津理工大学通信工程专业设计- 10 -fs=1/ts; %抽样频率fc=100; %载波频率,fc 可以任意改变t=-t0/2:ts:t0/2; %时间向量kf=100; %偏差常数df=0.25; %所需的频率分辨率，用在求傅里叶变换时，它表示 FFT 的最小频率间隔m=cos(pi*10*t); %调制信号，m(t)可以任意更改i
