抑制载波的双边带调制仿真

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1、通信模块设计与仿真院 计算机与电子信息学院业通信工程级通信091班DSB-SC 系统仿真3摘要3一、设计目的4二、设计要求4三、系统原理5（一）系统框图： 5（二）各模块原理及M文件实现51. 调制部分52. 高斯白噪声信道特性分析64.解调部分9（三）Simulink 仿真 11四、M文件完整程序13五、结束语17六、参考文献18DSB-SC 系统仿真 摘要 信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程实际上是 一个频谱搬移的过程，即是将低频信号的频谱（调制信号）搬移到载频位 置（载波）。而解调是调制的逆过程，即是将已调制信号还原成原始基带信 号的过程。调制与解调方式往往能够决定一个

2、通信系统的性能。幅度调制 就是一种很常见的模拟调制方法，在AM信号中，载波分量并不携带信息， 仍占据大部分功率，如果抑制载波分量的发送，就能够提高功率效率，这 就抑制载波双边带调制 DSB-SC （ Double Side Band with Suppressed Carrier）,因为不存在载波分量，DSB-SC信号的调制效率就是100%，即全 部功率都用于信息传输。但由于DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化 规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用同步检 波来解调。这种解调方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。 但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声，虽

3、然经过带通滤波器后 会使其转化为窄带噪声，但它依然会对解调信号造成影响，使其有一定程 度的失真，而这种失真是不可避免的。本文介绍了 M文件编程和Simulink 两种方法来仿真DSB-SC系统的整个调制与解调过程。关键词 DSB-SC调制同步检波信道噪声M文件Simulink仿真一、设计目的本课程设计是实现模拟 DSB-SC 信号的调制解调。加深对幅度调制的 理解，建立对通信系统整体过程和框架的新认识，更好的理解幅度调制系 统的各个模块的作用以及仿真实现方法。同时加强对 MATLAB 操作的熟练度， 在使用中去感受 MATLAB 的应用方式与特色。利用自主的设计过程来锻炼自 己独立思考，分析和

4、解决问题的能力，加强动手能力，在实验中提高对理 论的领悟层次，明白通信的实质！二、设计要求(1) 熟悉MATLAB中M文件的使用方法，掌握DSB-SC信号的调制解调 原理，以此为基础用M文件编程、Simulink仿真实现DSB-SC信号的调制解 调。(2) 绘制出 DSB-SC 信号调制解调前后在时域和频域中的波形，观察 两者在解调前后的变化，通过对结果的分析来加强对DSB-SC信号调制解调 原理的理解。(3) 用随机噪声来模拟信道中的高斯白噪声。三、系统原理（一）系统框图:解调信号低通滤波接收滤波发送滤波调制信号载调 制 器波（二）各模块原理及M文件实现1. 调制部分如果将AM信号中的载波抑

5、制，只需在将直流A 去掉，即可输出抑制载 波双边带信号（DSB-SC）。DSB-SC调制器模型如图1所示。m （0（f）kCOS 0）图1 DSB-SC调制器模型其中，设正弦载波为c（t）= A cos+申0）式中，A为载波幅度； c为载波角频率；申0为初始相位（假定化为0）。假定调制信号m的平均值为0，与载波相乘，即可形成DSB-SC信号, 其时域表达式为SDSB = m(t)C0S ct式中，m(t)的平均值为0。DSB-SC的频谱为DSB 3 = 2 M 0+Q)+ M (-丿DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简 单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调(

6、同步检波)。另外，在调 制信号m的过零点处，高频载波相位有180的突变。除了不再含有载频分量离散谱外，DSB-SC信号的频谱与AM信号的频谱 完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所以DSB-SC信号的带宽与AM 信号的带宽相同，也为基带信号带宽的两倍，即式中， fH 为调制信号的最高频率。仿真程序如下：Fs=500;T=0:499/Fs;Fc=50;f=5;x1=sin(2*pi*f*T);N=length(x1);X1=fft(x1);%抽样频率为Fs/Hz%定义运算时间%载波频率为Fc/Hz %调制信号频率为f/Hz%调制信号%调制信号长度%傅里叶变换到频域y1二amod(x1,Fc,F

7、s,amdsb-sc);%调用函数 amod ()进行调制绘图得到结果如下:2. 高斯白噪声信道特性分析在实际信号传输过程中，通信系统不可避免的会遇到噪声，例如自然 界中的各种电磁波噪声和设备本身产生的热噪声、散粒噪声等，它们很难 被预测。而且大部分噪声为随机的高斯白噪声，所以在设计时引入噪声， 才能够真正模拟实际中信号传输所遇到的问题，进而思考怎样才能在接受端更好地恢复基带信号。信道加性噪声主要取决于起伏噪声，而起伏噪声 又可视为高斯白噪声，因此我在此环节将对双边带信号添加高斯白噪声来 观察噪声对解调的影响情况。在此过程中，我用函数 randn 来添加噪声，正弦波通过加性高斯白噪声 信道后的

8、信号为r(t) = A cos+0) + n(t)故其有用信号功率为S =圭2噪声功率为N = b 2信噪比乡N满足公式B=iiogi0 SN)到达接收端之前，已调信号通过信道，会叠加上信道噪声，使信号有一 定程度的失真。故接收端收到的信号应为：已调信号+信道噪声仿真程序：noisy=randn(1,N);y1=y1+noisy;Y1=fft(y1);%模拟信道噪声%接收端收到的信号%傅里叶变换到频域调制信号、已调信号、加噪已调信号的绘图如下:T制惜号:F调剖倍号劇3. 发送与接收滤波器：主要为了滤除带外噪声，传递有用信息，提高信噪比，减小失真，采用巴特沃斯带通滤波器实现。仿真程序：rp=l;

9、rs=10;wp=2*pi*43,58;ws=2*pi*40,61;N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs,s);B,A=butter(N,wc,s);Bz,Az=impinvar(B,A,Fs);yf=filter(Bz,Az,y1);Yf=fft(yf);%通带衰减和阻带衰减%通带截止频率和阻带截止频率%得出巴特沃斯的阶数N1和3dB截止频率%计算系统函数分子和分母多项式系数%用脉冲响应不变法设计IIR,将模拟转数字%过带通滤波器滤除带外噪声%变换到频域得到带限加噪已调信号如下:4解调部分所谓同步检波是为了从接收的已调信号中，不失真地恢复原调制信号, 要求本地载波和接收信号的载波

10、保证同频同相。同步检波的一般数学模型 如图所示。p（0 低通滤波器cos （加+）DSB-SC同步检波模型设输入为DSB-SC信号Sm (t) = SDSB(t) = m(t )cos( Wct + 9 0)乘法器输出为P (t)= SDsB (t) = m(t )cos( wct +申 0)cos( wct +申) =1 m(t )cosg申 + cos(2ect + 申 0 + 申)通过低通滤波器后m0(t) = 2 m(t )cos(申 申)当二常数时，解调输出信号为m0(t) = 2 m(t)程序实现：y2=ademod(y1,Fc,Fs,amdsb-sc);Y2=fft(y2);fp

11、1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10;wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1; N1,wc1=buttord(wp1,ws1,rp1,rs1,s);B1,A1=butter(N1,wc1,s);Bz1,Az1=impinvar(B1,A1,Fs);yout=filter(Bz1,Az1,y2);%用函数ademod()解调yl%得出解调信号y2的频谱%设计巴特沃斯低通滤波器%将y2过低通滤波器得多最后输出信号%得出输出信号的频谱Yout=fft(yout);调制信号与解调信号的对比:（三）Simulink 仿真在Simulink环境中进行可视化设计，建立双边带幅度调制解调系

12、统并实 现对它的动态仿真，系统框图如下所示。本例中的仿真系统由信源模块调 制和解调模块、模拟示波器、随机数产生器等构成。调制信号幅度为1 ,频 率为5Hz的正弦信号，载波采用振幅为1,频率50HZ的正弦信号，调制 和解调模块采用Simulink中的乘法器；最后的结果在示波器中实现出来。 模拟示波器显示的波形从上到下依次为：原始信号波形、载波、加噪已调 信号波形、解调信号波形，过低通滤波的解调信号波形。Si re WavRard-DT hUmbcirPifDHU ciSine Wbh-cuhe-T八、AnniesFilter DuigniJSine旳廖t Utt-r502 pt二”:d -:Fi

13、lter Design 1仿真结果:调制信号经过调制解调过程之后引入白噪声，分别经过带通滤波器和 低通滤波器来将高斯白噪声滤波为窄带白噪声，再经过解调过程将调制信 号解调出来，反应原来的信息（由于噪声必然存在，所以必然造成一定程 度的失真，但都在可接受的范围内）。四、M文件完整程序U/ st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st*

14、st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* st* t ptl | ； I 人| I /, . X-%*调制部分Fs=500;T=0:499/Fs;Fc=50;%抽样频率为Fs/Hz%定义运算时间%载波频率为Fc/Hzf=5;x1=sin(2*pi*f*T);N=length(x1);X1=fft(x1);y0=amod(x1,Fc,Fs,amdsb-sc);noisy=randn(1,N);y1=y0+noisy/3;Y0=fft(y0);Y1=fft(y1);figure(1)subplot(3,2,1);plot(T,x1);title(调制信号波形)； xlabel(时间)；ylabel(幅度); s=abs(X1)；frq=0:N-1*Fs/N；%调制信号频率为f/Hz%调制信号%调制信号长度%傅里叶变换到频域%调用函数amod()进行调制%模拟信道噪声%接收端收到的信号%傅里叶变换到频域%调制信号时域波形图%横坐标频率/Hz