通信工程专业
通信原理课程设计
题 目 基MATLABSimulinkDPSK系统仿真
学生姓名 学号
院(系) 物理电信工程学院
专业班级 通 信 工 程 专 业 班
指导教师
完成点
2014年 X 月 X 日
目录
摘 1
Abstract 2
绪 4
1 课题背景 5
11课程设计目 5
12课程设计容 5
13课程设计求 5
2 PAM系统调制解调基原理 7
21 PAM系统概念 7
211 PAM调制原理PAM调制信号频谱 7
212 PAM调制信号频谱 8
22 MATLAB 简介 11
221基功 11
222 MATLAB 产品应 11
223 MATLAB 特点 12
224 MATLAB系列工具优势 12
3 PAM系统Simulink仿真性分析 14
31机信号调制 14
32机信号波解调 16
33整体仿真电路 20
4 PAM调制误码性研究仿真 20
41PAM信号符号错误率 21
42绘制曲线程序 21
43模拟性曲线 22
结 23
致 谢 24
参考文献 25
通信原理课程设计务书
院(系) 物 电 学 院 专业班级 通信 学生姓名
通信原理课程设计题目 基MATLABSimulinkMPAM系统仿真
二通信原理课程设计工作2014年2月24日 起2014年3月14日止
三通信原理课程设计进行点 物 电 学 院 实 验 室
四通信原理课程设计容求:
1M=48PAM系统仿真信噪0db10db20db情况星座图观察接收端接受信号进行分析
2M16PAM系统仿真分析系统误码率画出仿真误码率曲线理误码率曲线进行
3设计题目详细建模仿真程分析说明仿真结果时域波形频谱图星座图误码率信噪曲线形式出课程设计说明书中应附仿真结果图仿真程序代码(MATLAB)仿真模型图(SimulinkSystemView)提交仿真模型图需提交相应模块参数设置情况
4提交电子版纸质说明书源程序代码仿仿真文件
参考文献:
[1]邓华MATLAB通信仿真应实例详解[M]民邮电出版社2003年
[2]郑智琴Simulink电子通信仿真应[M]国防工业出版社2002年
[3]赵鸿图通信原理MATLAB仿真教程[M]民邮电出版社2010年
[4]刘学勇详解MATLABSimulink通信系统建模仿真[M]电子工业出版社2011年
[5]达新宇通信原理实验课程设计[M]北京邮电学出版社2005年
[6]邵玉斌MATLABSimulink通信系统建模仿真实例分析[M]清华学出版社2008年
指 导 教 师 侯宝 生 系(教 研 室) 通 信 工 程 系
接受文 (设计)务开始执行日期 2014年2月24日 学生签名
PAM解调系统MATLAB实现性分析
指导教师:
摘 调制解调前通信系统中实现信号传递必少重方法谓调制信号控制信号某参量产生已调制信号解调调制相反程已调制信号中恢复出原信号信号控制周期脉序列幅度称脉幅度调制(PAM)课程设计介绍四进制PAM调制解调程调制前发生变化加噪声波形出现种变化通星座图眼图波形图等观察课程设计中系统开发台Windows 7程序设计仿真均采MATLAB集成环境Simulink仿真台仿真详单理分析致利MATLAB集成环境Simulink仿真台设计PAM调制解调系统示波器观察调制前信号波形频谱分析模块观察调制前信号频谱变化加种噪声源观察波形变化根运行结果波形分析该系统性
关键词:MatlabSumulink仿真台通信系统 PAM调制解调噪声
PAM and demodulation system of MATLAB
implementation and performance analysis
[Abstract] Modulation and demodulation is the current signaling an important method in communication system Socalled modulation is a signal to control a parameter of another signal modulated signal Demodulation is modulated by the opposite process recover the original signal from the modulated signal Using signals to control the amplitude of periodic pulse sequence is known as pulse amplitude modulation (PAM) Design this course introduces four binary PAM modulation and demodulation process and before and after the changes that have taken place after the noise and various changes in the waveform through star maps eye diagram waveform observation In courses design in the system development platform Windows 7 programming and simulation are used MATLAB integrated environment Xia of Simulink simulation platform last simulation details single and theory analysis consistent uses MATLAB integrated environment Xia of Simulink simulation platform design a PAM modulation and demodulation system with oscilloscope observation modulation before and after of signal waveform with spectrum analysis module observation modulation before and after signal spectrum of changes plus various noise source observation waveform changes Finally according to the operating result and waveform to analyze the performance of the system
Key words MatlabSumulink simulation platform for communication systems PAM modulation and demodulation and noise
绪
通课程学仅加深理解巩固理课学关PAM调制解调概念基基方法锻炼分析问题解决问题力:时进行良独立工作惯科学素养培养参加工作良基础
1课题背景
11课程设计目
(1)加深M—PAM基理知识理解
(2)培养独立开展科研力编程力
(3)掌握MATLAB实现信号PAM调制
(4)掌握MATLAB软件
12 课程设计容
利MATLAB集成环境Simulink仿真台设计PAM调制解调系统示波器观察调制前信号波形频谱分析模块观察调制前信号频谱变化加种噪声源观察波形变化根运行结果波形分析该系统
1 3 课程设计求
1 1)学现流行通信仿真软件MATLAB基方法学会软件解决实际系统出现问题
2)利通信原理中学相关知识Simulink仿真台中设计PAM仿真系统示波器观察调制解调波形
3)调制信号输入构建解调电路示波器观察调制前信号波形分析模块观察调制前信号调试图变化
4)老师指导求独立完成课程设计全部容求编写课程设计学年文正确阐述分析设计实验结果
2PAM系统调制解调基原理
21 PAM系统概念
PAM脉幅度调制抽样定理应调制信号控制脉序列幅度脉幅度均值调制信号瞬时值变化 发出语音信号频率介300Hz34kHz间根奈奎斯特抽样定理抽样频率应等信号高频率两倍通计算抽样频率8KHZ频率满足求频率越高抽样效果越失真度越原出信号符合原语音信号 PAM中注意方方波产生电路产生锯齿波直接进行抽样效果会太必须加工处理然取样设计需量失真度 PAM调制载波产生关键
211 PAM调制原理
通常谈调制技术采连续振荡波形(正弦型信号)作载波然正弦型信号非唯载波形式时间离散脉串样作载波时调制基带信号改变脉某参数达常种调制称脉调制通常基带信号改变脉参数(幅度宽度时间位置)脉调制分脉幅调制(PAM)脉宽调制(PDM)脉位调制(PPM)等 谓脉振幅调制脉载波幅度基带信号变化种调制方式脉幅度调制理基础抽样定理高频率 ωm 带限信号抽样频率两倍ωm 时抽样信号中恢复出原信号果脉载波激脉组成前面说抽样定理脉振幅调制原理实际真正激脉串实现通常采窄脉串实现研究窄脉作脉载波PAM方式更加具实际意义
212 PAM调制信号频谱
设:基带模拟信号波形m(t)频谱M(f)信号脉载波s(t)调幅s(t)周期T频谱S(f)脉宽度t幅度A设抽样信号ms(t)m(t)s(t)积 抽样信号ms(t)频谱两者频谱卷积理想抽样(采击序列抽样)频相似限间隔ωs2ωHM(ω)频谱图组成中 n0成分(AτT)M(ω)原信号谱M(ω)差例常数(AτT)低通滤波器Ms(ω)中滤出M(ω)恢复出基带信号m(t) (2)顶抽样脉调制 顶抽样瞬时抽样然抽样处抽样信号中脉均具相形状——顶部坦矩形脉矩形脉幅度瞬时抽样值顶抽样PAM信号原理理想抽样脉形成电路产生原理框图波形图 19 示中脉形成电路作激脉变矩形脉 设基带信号m(t)矩形脉形成电路激响应H(t) m(t)理想抽样信号ms(t)式表示
(12)
式表明ms(t)系列m(n Ts))加权激序列组成m(n Ts))第n抽样值幅度矩形脉形成电路输入激信号 输出端便产生幅度 m(n Ts))矩形脉H(t)ms(t)作输出便产生系列m(nT)加权矩形脉序列顶抽样PAM信号mH(t)表示:
(13)
设脉形成电路传输函数H(ω) 输出顶抽样信号频谱图MH(ω)
MH(ω)Ms(ω)H(ω) (14)
利式(14)结果式变:
式出顶抽样PAM信号频谱图MH(ω)H(ω)加权周期性重复M(ω)组成H(ω)ω函数 果直接低通滤波器恢复H(ω)M(ω)Ts必然存失真 然抽样顶抽样均构成PAM通信系统 说信道中直接传输抽样信号抗干扰力差目前少实 已性良脉编码调制(PCM)取代 (1) PAM解调原理 解调调制逆程信号解调方法包括两种相干解调(步检波)非相干解调(包络检波)解调调制实质样均频谱搬移通相器载波相实现次设计采相干解调时失真恢复基带信号接收端必须提供接收已调载波(频相)载波mq(t)中恢复原基带信号m(t)采图16示解调原理方框图滤波前先特性1Q(ω)频谱图校正网络加修正低通滤波器便失真恢复原基带信号m(t)[4] 实际应中顶抽样信号采抽样保持电路实现 脉矩形脉实际应中恢复信号低通滤波器理想考虑实际滤波器实现特性抽样速率fs2fH选般fs(25~3)fH例语音信号频率般 300~3400 Hz抽样速率fs般取8000 Hz
然抽样顶抽样均构成PAM通信系统 说信道中直接传输抽样信号抗干扰力差目前少实 已性良脉编码调制(PCM)取代
22 MATLAB 简介
221基功
MATLAB实数学软件数学类科技应软件中数值运算方面首屈指MATLAB进行运算绘制函数数实现算法创建户界面连接接编程语言程序等应工程计算控制设计信号处理通讯金融建模设计分析等领域 MATLAB基数单位矩阵指令表达式数学工程中常形式十分相似MATLAB解算问题CFORTRAN等语言完成相事情简捷mathwork吸收Maple等软件优点MATLAB成强数学软件直接调户编写实程序导入MATLAB函数库中方便调外许MATLAB爱者编写典程序户直接进行载
222 MATLAB 产品应
MATLAB 产品族进行种工作:
● 数值分析
● 数值符号计算
● 工程科学绘图
● 控制系统设计
● 数字信号处理技术
● 通讯系统设计仿真
223 MATLAB 特点
●高级语言技术计算
●开发环境代码文件数进行理
●交互式工具迭代方式探查设计求解问题
●二维三维图形函数视化数
●种工具构建定义图形户界面
224 MATLAB系列工具优势
(1)友工作台编程环境 MATLAB系列工具组成工具方便户MATLAB函数文件中许工具采图形户界面包括MATLAB桌面命令窗口历史命令窗口编辑器调试器路径搜索户浏览帮助工作空间文件浏览器着MATLAB商业化软件身断升级MATLAB户界面越越精致更加接Windows标准界面机交互性更强操作更简单新版MATLAB提供完整联机查询帮助系统极方便户简单编程环境提供较完备调试系统程序必编译直接运行够时报告出现错误进行出错原分析
(2)简单易程序语言 MATLAB高级矩阵阵列语言包含控制语句函数数结构输入输出面象编程特点户命令窗口中输入语句执行命令步先编写较复杂应程序(M文件)起运行新版MATLAB语言基流行C++语言基础语法特征C++语言极相似更加简单更加符合科技员数学表达式书写格式更利非计算机专业科技员种语言移植性拓展性极强MATLAB够深入科学研究工程计算领域重原
(3)强科学计算机数处理力 MATLAB包含量计算算法集合拥600工程中数学运算函数方便实现户需种计算功函数中算法科研工程计算中新研究成果前种优化容错处理通常情况代底层编程语言C复数种运算三角函数初等数学运算维数组操作建模动态仿真等
3 PAM系统Simulink仿真性分析
次课设中做调制解调分开4进制PAM系统仿真误码率分析
31机信号调制
建立基波形机信号4PAM基带仿真模型观察通高斯信道传输前信号星座图
(1) 原理图图示
(2) 参数设置
机信号参数设置
32机信号波解调
(1) 仿真图形
(4PAM解调仿真图形)
(2)参数设置
(信噪10时星座图(1))
(信噪10时星座图(2))
(高斯信道参数设置 信噪:60)
(信噪60时星座图(1))
(信噪60时星座图(2))
33整体仿真电路
4 PAM调制误码性研究仿真
仿真研究:M2481632PAM调制误码性
求:1出仿真模型
2出模拟性曲线 横坐标SNR per bit rb(0~28dB) 坐标符号错误率Pe
3调制性出分析
41 PAM信号符号错误率
pQQQ ò
式中rQ接收信号相位()rrpQQ相位rQ概率密度函数般情况()rrpQQ积分简化成简单形式M2M4外必须采数值计算M值SNR值情况利 ()r rpQQ似表达式求符号错误率似值
M分2 4 8 16 32分带入公式中计算出相应误码率表示特信噪(SNR)函数Qx定义
42绘制曲线程序
Analysis of the symbol error probability for MPAM and
MPPM signals
The function computes and plots the symbol error
probability for MPAM and MPPM signals
Eb_N0 logspace(028)
M [2 4 8 16 32]
for i15
M_PAM(i)(11M(i))*erfc(sqrt(Eb_N0 * 3 *log2(M(i))(M(i)^21)))
end
Ffigure(1)
set(F'Position'[100 190 650 450])
set(gcf'DefaultAxesColorOrder'[1 0 0]'DefaultAxesLineStyleOrder' '^|*||x|')
PTsemilogy(10*log10(Eb_N0)[M_PAM']')
L legend('2PAM''4PAM''8PAM''16PAM''32PAM')
set(L'FontSize'12)
set(PT'LineWidth'[1])
Xxlabel('SNR Per bit rb')
set(X'FontSize'14)
Yylabel('Pr_e')
set(Y'FontSize'14)
AXgca
set(AX'FontSize'12)
axis([0 28 1e6 1e0])
set(AX'XTick' [0 4 8 12 16 20 24 28£Ý£©£»
43模拟性曲线
SNR Per bit rb
结
例Simulink仿真程序中更改信号源调制器参数改变进制M值更改信道模型调整信道信噪通改变参数条件误码率实验结果
1条件误码率性仿真结果表:
图PAM调制系统信噪条件误码率性:系统误码率信道信噪升逐渐降调制模式变化趋势基理值吻合
2固定符号错误概率情况:
图中出符号错误概率定情况着M值增特SNR增说着M值增想获相符号错误概率必须增特SNR
综合两点出着M值增性逐渐变差时应该注意着M值增传输速率逐渐提高提高效性设计通信系统选择MPSK 调制方式时综合考虑性效性选择合适M值
致谢
次课程设计够利完成帮助侯老师队友间相互协作侯老师设计题目资料搜索直心力甚帮修改设计方案辞辛苦遇见懂问题时老师总予细心回答费侯老师宝贵时间精力导师表示衷心感谢感谢队友时设计中起探讨问题解决问题指出设计方案时误区够时发现问题熟练掌握知识终设计利进行没帮助样利结稿表示深深谢意
参考文献
[1]涛丁承君孙建刚基GSM嵌入式系统线通讯模块 [J]微计算机信息200782:1415
[2]曹非桑楠熊光泽嵌入式系统引导技术研究 [J]电子技术应200531(2):1013
[3]陈赜秦贵徐华中等ARM9嵌入式技术Linux高级实践教程 [M]北京:北京航空航天学出版社2005
[4]李建东郭梯云邬国扬移动通信第四版[M]西安:西安电子科技学出版社2006
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