SSB調制解調設計與仿真》

1、 摘要調撥解調在通信系統(tǒng)中的作用至關重要。所謂調制，就是把信號轉換成適合在信道中傳輸的形式的一種過程。廣義的調制分為基帶調制和帶通調制（也稱載波調制）。載波調制就是用調制信號去控制載波的參數的過程。使載波的某一個或某幾個參數按照調制信號的規(guī)律而變化。調制信號的周期性振蕩信號稱為載波，它可以是正弦波也可以是非正統(tǒng)小組。載波調制后稱為已調信號，它含有調制信號的全部特征。反過來說，解調（也稱檢波）則是調制的逆過程，其作用是將已調信號中的調制信號恢復出來。調制的方式有多種，根據調制信號是模擬信號和數字信號，載波是連續(xù)還是脈沖序列，相應的調制方式有模擬連續(xù)波調制（模擬調制）、數字連續(xù)波調制（數字調制）、

2、模擬脈沖調制和數字脈沖調制等?；鶐盘枌d波的調制是為了實現下列目標：一、由于基帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，致使天線過長而難以實現。所以，無線傳輸中，信號以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號波長相比擬。二、把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現信道的多路復用，提高信道的利用率。三、擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現傳輸帶寬與信噪比之間的互換。因此，調制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。SSB調制與解調在實現此些目標上，在某些方面有其特殊的優(yōu)點，所以，SSB在信號的調制與解調系統(tǒng)中被廣泛的應用。下面我們將

3、對SSB調制解調系統(tǒng)進行詳細的分析與研究。關鍵字： 調制、解調、載波、已調信號、正弦波、余弦波、模擬信號、數字信號、基帶信號、帶寬、利用率、有效性、可靠性、SSB調制 正文一、 設計目的：（1）通過本課程設計的開展，使學生能夠掌握通信原理中模擬信號的調制和解調、數字基帶信號的傳輸、數字信號的調制和解調，模擬信號的抽樣、量化和編碼與信號的最佳接收等原理。（2）已知一已調信號m（t），通過一載波C（t）并通過一低通濾器得到單邊帶信號Sssb(t)，再加入高斯白噪聲（可以是大信噪比也可以是小信噪比）經過解調得到解調信號,運用Matlab工具編寫代碼運行并得到各信號的時域與頻域的波形。實現SSB的調制

4、解調系統(tǒng)的設計與仿真。二、 設計要求：（1）要求學生能夠熟練地用matlab語言編寫基本的通信系統(tǒng)的的應用程序，進行模擬調制系統(tǒng)，數字基帶信號的傳輸系統(tǒng)的建模、設計與仿真。（2）系統(tǒng)經過的信道都假設為高斯白噪聲信道。（3）模擬調制要求用程序畫出調制信號，載波，已調信號、解調信號的波形，數字調制要求畫出誤碼率隨信噪比的變化曲線。 三、 設計原理：單邊帶調制信號是將雙邊帶信號中的一個邊帶濾掉而形成的。根據方法的不同，產生SSB信號的方法有：濾波和相移法。由于濾波法在技術上比較難實現所以在此我們將用相移法對SSB調制與解調系統(tǒng)進行討論與設計。相移法和SSB信號的時域表示：SSB信號的頻域表示直觀、簡

5、明，但其時域表示式的推導比較困難，需要借助希爾伯特（Hilbert）變換來表述。為簡單起見，我們以單頻調制為例，然后推廣到一般情況。設單頻調制信號為： M(t)=Amcoswmt載波為： C（t）=coswct其雙邊帶信號DSB時域表達式為： SDSB（t）=Amcoswmtcoswct= =1/2Amcos(wc+wm)t+1/2Amcos(wc-wm)t信號通過一單邊帶低通濾波器：(1) 保留上邊帶信號:SUSB彈(t) =cos(wc+wm)t=1/2Amcoswmcoswct-1/2Amsinwmsinwct(2) 保留下邊帶信號：SLSB（t）=cos(wc-wm)t=1/2Amco

6、swmcoswct+1/2Amsinwmsinwct由希爾伯特變換：Amcoswmt=Amsinwmt故單邊帶信號的經過希爾伯特變換后得： SSSB(t)=1/2M(t)coswct±1/2M(t)sinwct (1)式中：M(t)是M(t)的希爾伯特變換。 若M（w）是M（t）的傅里葉變換，則M(t)的傅里葉變換M(w)I為： M(w)=M(w)·-jsgnw 即希爾伯特濾波器的傳遞函數為： Hh(w)=M(w)/M(w)=-jsgnw希爾伯特濾波器實際上是個寬帶相移網絡，對M(t)中的任意頻率分量均相移/2,即可得到M(t).由（1）式可畫出相移法SSB調制器的一般模型

7、，如下圖所示：1/2m(t)coswct1/2M(t)coswctSSSB(t)Hh(w)±-/21/2m(t)1/2m(t)sinwct 相移法SSB信號調制器相移法是利用相移網絡，對載波和調制信號進行適當的相移，以便在合成過程中將其中的一個邊帶抵消而獲得SSB信號。相移法不需要濾波器具有陡峭的截止特性，不論載頻有多高，均可一次實現SSB調制。四、 調試過程： （1） 利用相移法來調制SSB信號，調制信號如下：Fs=100000;%信號脈沖t=0:1/Fs:0.01;%一個脈沖的時間y=cos(300*2*pi*t);%調制信號yz=sin(300*2*pi*t);%調制信號的希爾

8、伯特變換其時域波形為： 其頻域波形為： 載波為： C（t）=coswctFc=30000;%載波脈沖c=cos(Fc*2*pi*t);%載波b=sin(2*pi*Fc.*t);%載波正弦變換lssb=y.*c+yz.*b;%保留下邊帶信號其時域波形為：（2） 得到SSB信號并在信道中加入高斯白噪聲（此時設加入的高斯白噪聲為大信噪比），得到加入噪聲后的下邊帶信號：y1=awgn(lssb,30); %調制信號加噪聲wsingle=fft(lssb);%其傅里葉變換wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已調信號的頻譜frqsingle=0:len

9、gth(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已調信號頻譜的w其時域波形為： 其頻域波形為： （3） SSB信號的解調和DSB一樣，不能采用簡單的包絡檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調信號，它的包絡不能直接反映調制信號的變化，所以，仍需采用相干解調。通過解調器后得到的信號：其時域波形為： 其頻域波形為： 五、 設計代碼與仿真結果：用matlab語言編寫代碼，并在matlab工具里運行得到設計與仿真結果：編寫代碼如下：Fs=100000; %總共的時間t=0:1/Fs:0.01;%一個脈沖的時間y=cos(300*2*pi*t);%調制信號yw=fft(y);

10、%其傅里葉變換yw=abs(yw(1:length(yw)/2+1); %已調信號的頻譜frqyw=0:length(yw)-1*Fs/length(yw)/2; %已調信號頻譜的wFc=30000; %載波脈沖c=cos(Fc*2*pi*t); %載波b=sin(2*pi*Fc.*t); %載波正弦變換lssb=y.*c+imag(hilbert(y).*b;%在下邊帶信號利用希爾伯特變換y1=awgn(lssb,30); %調制信號加噪聲wsingle=fft(lssb);wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1); %已調信號的頻譜frqsing

11、le=0:length(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2; %已調信號頻譜的wasingle=ademod(y1,Fc,Fs,'amssb'); %ssb解調，利用amdmod函數實現低通濾波器的作用aa=fft(asingle); %其傅里葉變換aa=abs(aa(1:length(aa)/2+1);frqaa=0:length(aa)-1*Fs/length(aa)/2; %解調信號頻譜figure(1) %表格（1）sublot(1,2,1); %創(chuàng)建子表plot(t,y);grid on; %繪出調制信號時域波形title('調制信

12、號時域波形')subplot(1,2,2); %創(chuàng)建子表plot(frqyw,yw); grid on;%調制信號頻譜title('調制信號頻譜')%圖表標題axis(0 1000 0 max(yw);%表內數值的取值范圍figure(2) %表格（2）plot(t,lssb) %創(chuàng)建子表subplot(2,2,1) %創(chuàng)建子表plot(t,lssb);grid on; %繪出下邊帶信號波形波形title('下邊帶信號波形') %圖表標題subplot(2,2,2); %創(chuàng)建子表plot(frqsingle,wsingle); grid on;

13、 %調制后頻譜圖title('下邊帶信號頻譜') %圖表標題subplot(2,2,3); %創(chuàng)建子表plot(t,asingle);grid on;% 解調后信號波形title('解調后信號波形') %圖表標題subplot(2,2,4); %創(chuàng)建子表plot(frqaa,aa);grid on;% 解調后信號頻譜title('解調后信號頻譜') %圖表標題axis(0 3000 0 max(aa); %表內數值的取值范圍figure(3) %表格（3）subplot(3,1,1); %創(chuàng)建子表plot(t,c);grid on;% 載波信號時

14、域波形title('載波信號時域波形') %圖表標題subplot(3,1,2); %創(chuàng)建子表plot(t,b);grid on;% 載波信號時域波形title('載波信號時域波形') %圖表標題程序運行后得到表如下：表（1）表（2）表（3）六、 總結：此次課程設計歷時兩個多星期的時間，綜合了這學期對通信系統(tǒng)這本教材的知識，也在圖書館、網上、同學間中找到了許多借鑒的資料，對此次設計有著很重大的作用。同時，在過程中，我也曾經因為實踐經驗的缺乏失落過，也曾經仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡單的課程制作，可是平心而論，也耗費了我們不少的心血。通過這次課程設計，我想說：為完成這次課程設計我確實很辛苦，但苦中仍有樂，當我們仿真