1、DSB信號的調制與解調信號的調制與解調 摘要摘要本次課程設計用于實現模擬調制信號經DSB調制后的解調過程。信號的調制與解調在通信系統中具有重要的作用。調制過程實際上是一個頻譜搬移的過程，即是將低頻信號的頻譜（調制信號）搬移到載頻位置（載波）。而解調是調制的逆過程，即是將已調制信號還原成原始基帶信號的過程。信號的接收端就是通過解調來還原已調制信號從而讀取發送端發送的信息。因此信號的解調對系統的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大的影響。調制與解調方式往往能夠決定一個通信系統的性能。雙邊帶DSB調制信號的解調采用相干解調法（即是將已調信號與相同載波頻率相乘），這種方式被廣泛應用在載波通信和短波無線電話通

2、信中。但是由于在信道傳輸過程中必將引入高斯白噪聲，雖然經過帶通濾波器后會使其轉化為窄帶噪聲，但它依然會對解調信號造成影響，即使其失真，而這種失真是不可避免的。DSB調制與解調原理調制與解調原理DSB調制原理調制原理tccos)(tm)(tsDSB圖3-7 DSB調制器模型DSB調制器模型ttmtscDSBcos)()( )()(21)(ccDSBMMS圖形cos0tOttOm (t)sDSB(t)OtOccM ()OHHSDSB()Occ載波反相點2HDSB解調原理圖解調原理圖帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通濾波器cosctDSB是AM調制的一種，AM信

3、號通過信道后自然會疊加有燥聲，經過接收天線進入帶通濾波器。 BPF的作用有兩個，一是讓AM信號直接通過，二是濾出帶外噪聲。AM信號通過BFP后與本地載波相乘后。進入LPF，LPF的截止頻率設定為一個定值，它不允許頻率大于截止頻率的成分通過，因此LPF的輸出僅為與要的信號。原理簡述DSB解調原理 基于基于MATLAB仿真結果仿真結果 無高斯白噪聲時 DSB信號調制過程 ts=0.01;%定義變量區間步長t0=2;%定義變量區間終止值t=-t0:ts:t0;%定義變量區間取值情況fc=10;%給出相干載波的頻率A=1;%定義調制信號幅度fa=1;%定義調制信號頻率mt=A*cos(2*pi*fa.

4、*t);%輸入調制信號表達式ct=cos(2*pi*fc.*t);%輸入載波信號表達式psnt=mt.*ct;%輸出調制信號表達式subplot(5,1,1);%劃分畫圖區間plot(t,mt,g);%畫出調制信號波形title(輸入信號波形);xlabel(Variable t);ylabel(Variable mt);subplot(5,1,2);plot(t,ct,b);%畫出載波信號波形title(輸入載波波形);DSB信號調制過程 xlabel(Variable t);ylabel(Variable ct);subplot(5,1,3);plot(1:length(psnt),psn

5、t,r);%length用于長度匹配title(已調信號波形);%畫出已調信號波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable psnt);mt1=fftshift(fft(mt);mt2=abs(mt1.2);df=1/(2*t0);ff=length(mt1);f=-ff/2*df:df:ff/2*df-df;subplot(5,1,4);plot(f,mt2);%調制信號功率譜密度psnt1=fftshift(fft(psnt);psnt2=abs(psnt1.2);subplot(5,1,5);plot(f,psnt2);%已調信號功率譜密度高斯白噪聲信道特性分

6、析 在實際信號傳輸過程中，通信系統不可避免的會遇到噪聲，例如自然界中的各種電磁波噪聲和設備本身產生的熱噪聲、散粒噪聲等，它們很難被預測。而且大部分噪聲為隨機的高斯白噪聲，所以在設計時引入噪聲，才能夠真正模擬實際中信號傳輸所遇到的問題，進而思考怎樣才能在接受端更好地恢復基帶信號。信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲又可視為高斯白噪聲，因此我在此環節將對雙邊帶信號添加高斯白噪聲來觀察噪聲對解調的影響情況。為了具體而全面地了解噪聲的影響問題，分別引入大噪聲（信噪比為20dB）與小噪聲（信噪比為2dB）作用于雙邊帶信號，再分別對它們進行解調，觀察解調后的信號受到了怎樣的影響。在此過程中，我用函數

7、來添加噪聲，此函數功能為向信號中添加噪聲功率為其方差的高斯白噪聲。正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為： 故其有用信號功率為： 噪聲功率為：信噪比 滿足公式: ( )cos()( )cr tAtn t22AS 2NSN1 01 0 lo g()SBN高斯白噪聲信道特性分析則可得到公式: 2210210BA我們可以通過這個公式方便的設置高斯白噪聲的方差。高斯白噪聲信道特性：高斯白噪聲信道特性：分別在大信噪比和小信噪比兩種情況下，已調信號的波形仿真結果如圖 -2-1012-2-1012小 信 噪 比 高 斯 白 躁 聲Variable tVariable nit-2-1012-4-202疊 加

8、小 信 噪 比 已 調 信 號 波 形Variable tVariable psnt-2-1012-0.2-0.100.10.2大 信 噪 比 高 斯 白 躁 聲Variable tVariable nit-2-1012-2-1012疊 加 大 信 噪 比 已 調 信 號 波 形Variable tVariable psmt高斯白噪聲信道特性高斯白噪聲信道特性 clf;%清除窗口中的圖形ts=0.01;%定義變量區間步長t0=2;%定義變量區間終止值t=-t0+0.0001:ts:t0;%定義變量區間fc=10;%給出相干載波的頻率A=1;%定義輸入信號幅度fa=1;%定義調制信號頻率mt=A

9、*cos(2*pi*fa.*t);%輸入調制信號表達式xzb=2;%輸入小信噪比(dB)snr=10.(xzb/10); h,l=size(mt);%求調制信號的維數fangcha=A*A./(2*snr);%由信噪比求方差nit=sqrt(fangcha).*randn(h,l);%產生小信噪比高斯白躁聲psmt=mt.*cos(2*pi*fc.*t);%輸出調制信號表達式psnt=psmt+nit;%輸出疊加小信噪比已調信號波形xzb=20;%輸入大信噪比(dB)snr1=10.(xzb/10); h,l=size(mt);%求調制信號的維數fangcha1=A*A./(2*snr1);%

10、由信噪比求方差nit1=sqrt(fangcha1).*randn(h,l);%產生大信噪比高斯白噪聲psnt1=psmt+nit1;%輸出已調信號波形高斯白噪聲信道特性高斯白噪聲信道特性 subplot(2,2,1);%劃分畫圖區間plot(t,nit,g);%畫出輸入信號波形title(小信噪比高斯白躁聲);xlabel(Variable t);ylabel(Variable nit);subplot(2,2,2);plot(t,psnt,b);title(疊加小信噪比已調信號波形);xlabel(Variable t);ylabel(Variable psnt);subplot(2,2,

11、3);plot(t,nit1,r);%length用于長度匹配title(大信噪比高斯白躁聲);%畫出輸入信號與噪聲疊加波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable nit);subplot(2,2,4);plot(t,psnt1,k);title(疊加大信噪比已調信號波形);%畫出輸出信號波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable psmt);高斯白噪聲信道特性：高斯白噪聲信道特性： 由于在解調過程中，當噪聲相對于有用信號較大時會會對有用信號造成失真，從而使解調出來的信號不能完全反應調制信號的信息，而信噪比較小時造成的失真比較小，從而

12、反應調制信息也比較準確。調制解調仿真過程：調制解調仿真過程：-2-1012-1-0.500.51輸 入 信 號 波 形Variable tVariable mt-2-1012-0.2-0.100.10.2輸 入 噪 聲 波 形Variable tVariable nit0100200300400-2-1012輸 入 信 號 與 噪 聲 疊 加 波 形Variable tVariable snit-2-1012-1-0.500.51輸 出 信 號 波 形Variable tVariable psmt-2-1012-0.2-0.100.10.2輸 出 噪 聲 波 形Variable tVariab

13、le pnit-2-1012-2-1012輸 出 信 號 與 輸 出 噪 聲 疊 加 波 形Variable tVariable psnt0204060050100150低 通 濾 波 器 頻 域 波 形Variable wVariable htw150200250-20-1001020低 通 濾 波 器 時 域 波 形Variable tVariable psnt200300400500600-50050輸 出 信 號 與 輸 出 噪 聲 疊 加 波 形Variable tVariable jt調制解調仿真過程 clf;%清除窗口中的圖形ts=0.01;%定義變量區間步長t0=2;%定義變量

14、區間終止值t=-t0+0.0001:ts:t0;%定義變量區間fc=10; %給出相干載波的頻率A=1; %定義輸入信號幅度fa=1; %定義調制信號頻率mt=A*cos(2*pi*fa.*t); %輸入調制信號表達式xzb=20;%輸入信噪比(dB)snr=10.(xzb/10); h,l=size(mt);%求調制信號的維數fangcha=A*A./(2*snr);%由信噪比求方差nit=sqrt(fangcha).*randn(h,l); %產生高斯白噪聲snit=mt+nit; %調制信號與噪聲疊加psmt=mt.*cos(2*pi*fc.*t); %輸出調制信號表達式pnit=nit

15、.*cos(2*pi*fc.*t); %輸出噪聲表達式調制解調仿真過程 psnt=psmt+pnit; %輸出已調信號波形jic=psnt.*cos(2*pi*fc.*t); %調制信號乘以相干載波ht=(2*pi*fc.*sin(2*pi*fc.*t)./(2*pi*fc.*t)./pi; %低通濾波器的時域表達式htw=abs(fft(ht); %低通濾波器的頻域表達式jt=conv(ht,jic); %解調信號的時域表達式subplot(3,3,1); %劃分畫圖區間plot(t,mt,g); %畫出輸入信號波形title(輸入信號波形);xlabel(Variable t);ylabe

16、l(Variable mt);subplot(3,3,2);plot(t,nit,b);title(輸入噪聲波形);xlabel(Variable t);ylabel(Variable nit);調制解調仿真過程 subplot(3,3,3);plot(1:length(snit),snit,r); %length用于長度匹配title(輸入信號與噪聲疊加波形); %畫出輸入信號與噪聲疊加波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable snit);subplot(3,3,4);plot(t,psmt,k);title(輸出信號波形); %畫出輸出信號波形xlabel(

17、Variable t);ylabel(Variable psmt);subplot(3,3,5);plot(t,pnit,k);title(輸出噪聲波形); %畫出輸出噪聲波形調制解調仿真過程 xlabel(Variable t);ylabel(Variable pnit);subplot(3,3,6);plot(t,psnt,k);title(輸出信號與輸出噪聲疊加波形); %畫出輸出信號與輸出噪聲疊加波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable psnt);subplot(3,3,7);plot(1:length(htw),htw,k);title(低通濾波器頻

18、域波形); %畫出低通濾波器頻域波形xlabel(Variable w);ylabel(Variable htw);axis(0 60 0 150);調制解調仿真過程 subplot(3,3,8);plot(1:length(ht),ht,k);title(低通濾波器時域波形);%畫出低通濾波器時域波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable psnt);axis(150 250 -20 25); %給出坐標軸范圍subplot(3,3,9);plot(1:length(jt),jt,k);title(輸出信號與輸出噪聲疊加波形);%畫出輸出信號與輸出噪聲疊加波形xlabel(Variable t);ylabel(Variable jt);axis(200 600 -50 50);調制解調仿真過程：調制解調仿真過程： 調制信號經過調制解調過程之后引入白噪聲，分別經過帶通濾波器和低通濾波