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1、课课程程设设计计任任务务书书学生姓名：学生姓名： 吕义斌 专业班级：专业班级： 电信 1102 班 指导教师：指导教师： 桂 林 工作单位：工作单位： 武汉理工大学 题 目：信号分析处理课程设计基于 MATLAB 的模拟信号单边带幅度调制（SSB）与解调分析初始条件：初始条件：1. Matlab6.5 以上版本软件； 2. 先修课程：通信原理等；要求完成的主要任务：要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、利用 MATLAB 中的 simulink 工具箱中的模块进行单边带幅度调制（SSB）与解 调，观察波形变化； 2、画出程序设计框图，编写程序代码，
2、上机运行调试程序，记录实验结果（含计 算结果和图表等） ，并对实验结果进行分析和总结； 3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写，具体包括： 目录； 理论分析； 程序设计； 程序运行结果及图表分析和总结； 课程设计的心得体会（至少 800 字，必须手写。 ） ； 参考文献（不少于 5 篇） 。时间安排：时间安排：周一、周二查阅资料，了解设计内容；周三、周四程序设计，上机调试程序； 周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日目目 录录1. 概述.12. 设计方案.12.1 SSB 调制
3、原理12.1.1 滤波法12.1.2 相移法22.2 解调原理.42.2.1 相干解调42.2.2 2 级单边带调制解调43. SSB 调制与解调的 MATLAB 程序实现.43.1 函数的使用.43.2 MATLAB 程序实现 53.3 模拟仿真结果分析.94. SSB 系统的 Simulink 仿真104.1 Simulink 工作环境.104.2 SSB 信号调制114.2.1 调制模型构建与参数设置 114.2.2 仿真结果及分析114.3 SSB 相干解调144.3.1 相干解调模型构建与参数设置 144.3.2 仿真结果及分析154.4 加入高斯噪声的 SSB 调制与解调174.4
4、.1 模型构建174.4.2 仿真结果及分析185. 心得体会.23参考文献25武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书001.1. 概述概述本课程设计是实现 SSB 的调制与相干解调，以及在不同噪声下对信道的影响。信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程，即是将已经调制的信号还原成基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性户传输可靠性有很大的影响。调制与解调方式往往决定了一个通信系统的性能。单边带 SSB 信号的解调采用相干解调法，这种
5、方式被广泛应用在载波通信和短波电话通信中。新版的 MATLAB 增强了图形处理功能，并在 WINDOWS 环境下运行。现今，MATLAB 的发展已大大超出了“矩阵实验室”的范围，它的配备了涉及到自动控制、信息处理、计算机仿真等种类繁多的工具箱（Tool Box） ，这些工具箱有数理统计、信号处理、系统辨识、最优化、稳健等等。本次课程设计主要利用 MATLAB 软件对通信原理中的模拟信号进行进行抑制双边带调制的仿真分析，即 SSB 信号调试与解调的仿真分析。设计中主要是对 SSB 已调信号进行时域和频域分析。Simulink 是 MATLAB 中一种可视化仿真工具，是一种基于 MATLAB 的框
6、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建模和仿真中。Simulink 可以连续采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态模型，Simulink 提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。2.2. 设计方案设计方案2.12.1 SSBSSB 调制原理调制原理单边带调制是幅度调制中的一种。幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律
7、而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。常见的调幅（AM） 、双边带（DSB） 、残留边带（VSB）等调制就是幅度调制的几种典型的实例。单边带调制（SSB）信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同，产生 SSB 信号的方法有：滤波法和相移法。2.1.1 滤波法滤波法单边带调制就是只传送双边带信号中的一个边带（上边带或下边带） 。产生单边带信号最直接、最常用的是滤波法，就是从双边带信号中滤出一个边带信号，图 2-1 是滤波法模型的示意图。单边带信号的频谱如图 2-2 所示，该图能说明滤波法的基本原理，图中是单边带滤波器的系统)(wHSSB
8、函数，即的傅里叶变换。)(tHSSB)(tf)(tsDSBtwtcccos)( )(wHSSB)(tsSSB武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书11图 2-1 滤波法模型若保留上边带，则应具有高通特性如如图 2-2（b）所示，表达式（2-1）如下：)(wHSSB（式 2-1）ccSSBww wwwH , 1 , 0)(单边带信号的频谱如图 2-2（c）所示。若保留下边带，则应具有低通特性如图 2-2（d）所示，表达式（2-2）如下：)(wHSSB（式 2-2）ccSSBww wwwH , 1 , 0)(单边带信号的频谱如图 2-2(e)所示。)(wSDSB)(wHSSB)(wSSSB)(wH
9、SSB)(wSSSBwwwww00000cwcwcwcwcwcwcwcwcwcw)(a)(b)( c)(d)( e图 2-2 单边带信号频谱图2.1.2 相移法相移法单边带信号的时域表达式为：（式 2-3）twtftwtfSccUSBsin)( 21cos)(21t）（武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书22（式 2-4）twtftwtfSccLSBsin)(21cos)(21) t (这里是的希尔伯特变换。从表达式可以得到单边带调制信号相移法的一般模型框图，)(tf)(tf如图 2-3 所示。希尔伯特变换 H（w）及有关特性为：定义 （式 2-5）)()(tfHtf（式 2-6）)sgn(
10、)()(wwwjFtfHFF）（式中（式 2-7） 0, 1 0, 1)sgn( w ww21-)(tftwccos)(wH)(tSSSB图 2-3 SSB 移相法模型显然， 信号通过传递函数为的滤波器，即可得到。具有传递函数)(tfjgn(w)-)(tf的滤波器称为希尔伯特滤波器。 传递函数的模和相位特性如图 2-4 所示。)sgn()(wjwH)(wH从图 2-4 可见，希尔伯特滤波器是一个宽带 90o移相网络，是正交变换网络。)( wHw00w)(w图 2-4 希尔伯特滤波器的传递函数武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书332.22.2 解调原理解调原理2.2.1 相干解调相干解调相干
11、解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器的一般模型如图 2-5 所示。)(tSm)(tSpLPF)(tSdtwtcccos)(图 2-5 相干解调器的一般模型2.2.2 2 级单边带调制解调级单边带调制解调在实际应用中，有时需要将信号调制到较高频率的载波上进行传输，但一般设备很难一次性调制成功，所以这时需要将信号分两级调制。第 1 级调制时，信号先与频率相对较低 1 级载波相乘，再通过
12、带通滤波器滤除下边带频谱得单边带调制信号；第 2 级调制时，2 级载波频率相对第 1 级较高，再通过带通滤波器后输出高频单边带信号。解调时，1 级解调时先与 2 级载波相乘，再通过低通滤波器，2 级解调时与 1 级载波相乘再通过低通滤波器，最后得解调信号。3.3. SSBSSB 调制与解调的调制与解调的 MATLABMATLAB 程序实现程序实现3.13.1 函数的使用函数的使用正弦波函数 cos()：调用格式为 x = a*cos(b*2*pi*t)；abs(x)：纯量的绝对值或向量的长度,abs 函数返回一个数的绝对值。用法为：result = abs(number) 其中 result
13、是 number 参数的绝对值；filter ：一维数字滤波 filter(fb,fa,mo)，这里 fb,fa 分别为滤波器的上下限截止频率，而 mo 为滤波器的输入信号。其他简单函数：cla 清除当前坐标轴clc 清除命令窗口显示clf 清除当前图形窗口demo 运行 MATLAB 演示程序grid 给图形加网格线gtext 在鼠标指定的位置加文字说明hold 当前图形保护模式length 查询向量的维数linspace 构造线性分布的向量武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书44logspace 构造等对数分布的向量pi 圆周率 plot 线性坐标图形绘制subplot 将图形窗口分成若
14、干个区域title 给图形加标题 xlabel 给图形加 x 坐标说明ylabel 给图形加 y 坐标说明 3.23.2 MATLABMATLAB 程序实现程序实现这里调制信号为正弦信号，调制信号幅度=0.8载波幅度，程序如下：Fs=100000; %抽样频率t=0:1/Fs:0.01; %抽样间隔Fc=30000; %载波频率a=0.8;m=a*cos(300*2*pi*t); %调制信号X=fft(m);X=abs(X(1:length(X)/2+1); %调制信号频谱frqX=(0:length(X)-1)*Fs/length(X)/2sm = modulate(m,Fc,Fs,amssb); %对信号进行调制Y=fft(sm);Y=abs(Y(1:length(Y)/2+1); %已调信号频谱frqY=(0:length(Y)-1)*Fs/length(Y)/2k1=awgn(sm,1); %对已调信号加噪声k2=awgn(sm,5); k3=awgn(sm,10);
