1、摘 要本課程設計主要運用matlab集成環境下的simulink仿真平臺設計進行dsb調制與相干解調系統仿真。在本次課程設計中先根據dsb調制與解調原理構建調制解調電路，從simulink工具箱中找所各元件，合理設置好參數并運行，其中可以通過不斷的修改優化得到需要信號，之后分別加入高斯白噪聲，并分析對信號的影響，最后通過對輸出波形和功率譜的分析得出dsb調制解調系統仿真是否成功。關鍵詞:simulink；dsb；調制；相干解調目 錄1 課程設計目的52 課程設計要求53 相關知識54 課程設計分析25 仿真46結果分析67 參考文獻71 課程設計目的通信技術的發展日新月異，通信系統也日趨復雜，

2、在通信系統的設計研發過程中，軟件仿真已成為必不可少的一部分，電子設計自動化eda技術已成為電子設計的潮流。隨著信息技術的不斷發展，涌現出了許多功能強大的電子仿真軟件，如workbench、protel、systemview、matlab等。通信原理是電子通信專業的一門極為重要的專業基礎課，由于內容抽象，基本概念較多，是一門難度較大的課程，要想學好并非易事。采用matlab及simulink作為輔助教學軟件，擺脫了繁雜的計算，可以使學生對書本上抽象的原理有進一步的感性認識，加深對基本原理的理解。2 課程設計要求 dsb調制與解調系統設計（1）錄制一段2s左右的語音信號，并對錄制的信號進行8000

3、hz的采樣，畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；（2）采用正弦信號和自行錄制的語音信號（.wav文件）進行dsb調制與解調；信道使用高斯白噪聲；畫出相應的時域波形和頻譜圖。3相關知識dsb調制原理在消息信號m(t)上不加上直流分量，則輸出的已調信號就是無載波分量的雙邊帶調制信號，或稱抑制載波雙邊帶（dsb-sc）調制信號，簡稱雙邊帶（dsb）信號。dsb調制器模型如圖1-1，可見dsb信號實質上就是基帶信號與載波直接相乘。圖1-1 dsb信號調制器模型其時域和頻域表示式分別如下 (式2-1) (式2-2)除不再含有載頻分量離散譜外，dsb信號的頻譜與am信號的完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶

4、組成。故dsb信號是不帶載波的雙邊帶信號，它的帶寬與am信號相同，也為基帶信號帶寬的兩倍，dsb信號的波形和頻譜分別如圖1-2：圖1-2 dsb信號的波形與頻譜dsb解調原理因為不存在載波分量，dsb信號的調制效率是100%，即全部功率都用于信息傳輸。但由于dsb信號的包絡不再與m(t)成正比，故不能進行包絡檢波，需采用相干解調。圖1-3 dsb信號相干解調模型圖1-3中sl(t)為本地載波，也叫相干載波，必須與發送端的載波完成同步。即頻率相同時域分析如下： (式2-3)sp(t)經過低通濾波器lpf，濾掉高頻成份，為 (式2-4)頻域分析如下： (式2-5)式中的h()為lpf的系統函數。頻

5、域分析的過程如圖1-4所示。事實上本地載波和發端載波完全一致的條件是是不易滿足的，因此，需要討論有誤差情況下對解調結果的影響。圖1-4 dsb信號相干解調過程示意圖4課程設計分析錄音功能的實現音頻文件的錄制和分析處理采用matlab文本編程實現。首先調用函數wavrecord()進行為時2s、采樣率為8000hz的錄音，然后調用wavwrite()函數將音頻信號保存為test.wav文件，保存完成后再調用wavread(test.wav)來讀取波形，并繪制其時域和頻域波形圖。編寫的腳本文件wav_process.m如下：%-錄音并保存-%fs=8000; %語音信號采樣頻率為8000fprin

6、tf(按任意鍵開始2秒錄音.n); pausefprintf(錄音中.n); wavwrite(wavrecord(2*fs,fs),fs,8,test.wav); %以8000的采樣率、8bit的位速錄音，并保存錄音為“test.wav”fprintf(錄音保存完畢！n);wave=wavread(test.wav); %讀取保存的錄音文件，將幅值賦給變量wavefprintf(錄音讀取完畢！n);sound(wave,fs); %以8000hz的采樣率播放語音信號fprintf(錄音播放完畢！n);%-波形圖-%fprintf(繪制波形圖.n); t=(0:length(wave)-1)/

7、fs; %數組下標乘以采樣周期，得出時間軸figure(1),plot(t,wave); %做語音信號的時域波形圖title(語音信號時域波形圖);xlabel(時間),ylabel(幅值);%-頻譜圖-%fprintf(繪制頻譜圖.n); y1=fft(wave,2048); %語音信號1024點fft，得出幅值軸f=fs*(0:2047)/2048; %得出頻率軸figure(2),plot(f,abs(y1(1:2048);title(語音信號頻譜圖);xlabel(hz),ylabel(幅值);fprintf(全部處理完畢！nn); %-%調制模塊設計新建一個仿真空白模型，將dsb信號

8、調至所需要的模塊拖入空白模型中。圖1-5中baseband wave為正弦基帶信號、carrier wave為正弦載波，均使用離散化的信號。product為乘法器、scope為示波器。連接各模塊如下圖所示。圖1-5 dsb調制模型雙擊模塊設置基帶信號屬性：幅度為1，頻率為500hz，初相位為0，離散方式，采樣間隔為110-5s，具體如下圖1-6所示：圖1-6 基帶信號參數設置用同樣的方式設置載波信號屬性如下圖1-7所示：圖1-7 載波參數設置圖設置完成點擊“運行”按鈕，并雙擊示波器，顯示波形高斯白噪聲信道加性高斯白噪聲 awgn(additive white gaussian noise) 是

9、最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲是疊加在信號上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無論有無信號，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。若噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。在通信系統中，經常碰到的噪聲之一就是白噪聲。在理想信道調制與解調的基礎上，在信道中加入高斯白噪聲，把simulink中的awgn模塊加入到模型中。噪聲參數設置、模型與如下：圖1-8 高斯噪聲參數設置圖1-9 高斯白噪聲信道傳輸模型解調模塊設計因為dsb信號包絡不再與調制信號的變化規律一致，因而不能采用簡單的

10、包絡檢波來恢復基帶信號，而必須采用相干解調。相干解調也稱同步檢波，是指用載波乘以一路與載波相干（同頻同相）的參考信號，再通過低通濾波器即可輸出解調信號。解調模塊設計模型如圖1-10所示：圖1-10 相干解調模塊模型圖中in1為dsb信號輸入端，refer wave為與載波相干的參考信號，二者相乘后經數字濾波器進行低通濾波，再進行2倍增益后，輸出的既是解調波。這里的數字濾波器用到了simulink模型庫中的fdatool，雙擊模塊可以選擇濾波器類型及更改參數。在這里選擇了低通elliptic濾波器，試驗發現它具有很好的頻響特性。根據系統基帶信號頻率范圍和載波的頻率，設置其通帶和截止頻率如下圖1-

11、11所示：圖1-11 數字濾波器設置為了方便連線和放置模塊，在這里將解調模塊封裝為子系統coherent demodulation，并對帶有高斯白噪聲的dsb信號進行解調，其模型如圖1-12所示。圖1-12 解調模塊模型由基帶信號、帶有噪聲的dsb信號和解調信號的波形圖可看出，解調波形較接近基帶信號波形，表明解調模塊特性較好，能夠從帶有高斯白噪聲的dsb信號中解調出需要的原始波形。總體模型連接各模塊并進行仿真調試，不斷修改各模塊參數使系統能正確穩定地工作。系統總體模型如圖1-13所示。圖1-13 系統總體模型圖5 仿真1-14語音信號時域、頻域波形圖圖1-15 dsb信號調制波形圖1-16 高

12、斯白噪聲信道傳輸波形圖1-17 解調模塊波形圖1-18 系統各關鍵點波形圖1-19 加入高斯噪聲解調后的波形功率譜6結果分析圖1-15dsb信號調制波形圖中，三路信號波形，第一路為基帶信號，第三路為載波，第二路為調制的dsb波形。從圖中可以清楚地看出，雙邊帶信號時域波形的包絡不同于調制信號的變化規律。在調制信號零點前處已調波的相位發生了180的突變。在調制信號的正半周期內，已調波的高頻相位與載波相同，在調制信號的負半周期內，已調波的高頻相位與載波相反。并且雙邊帶的帶寬為基帶信號的兩倍。如圖,1-16所示高斯白噪聲信道傳輸波形，第一路為調制后未經傳輸的dsb信號波形，第二路為加性高斯白噪聲信道中

13、傳輸的波形。相比較可看出，波形出現了一定程度的失真。失真是隨著信噪比snr的變化而變化的，snr越小，通過awgn信道的波形就越接近理想信道波形。基帶信號、帶有噪聲的dsb信號和解調信號的波形如圖1-17，由圖可看出，解調波形較接近基帶信號波形，表明解調模塊特性較好，能夠從帶有高斯白噪聲的dsb信號中解調出需要的原始波形。如圖1-19所示，在理想信道下，dsb解調波形對比基帶信號波形發生延時，分別依此加入高斯、瑞利和萊斯噪聲，解調后波形收到了噪聲的干擾，波形發生畸變。三種噪聲參數設置不變，前者方差較小，后者方差較大。比較前后功率譜圖可以清楚發現，隨著方差的加大，失真也隨之變大，前者還較為接近理想信道功率譜圖，而后者已出現了嚴重失真。雖然實際生活中的噪聲不可避免，但我們應當減小噪聲的影響，以滿足我們對信號的需要7 參考文獻1 樊昌信，曹麗娜. 通信原理. 北京：國防工業出版社，20062 達新宇通信