通信工程毕业设计-模拟及数字基带系统传输设计与仿真.docx

本科毕业论文（设计）题目:模拟及数字基带系统的仿真与设计院系:电子与通信工程学院专业：通信工程姓名：学号：指导教师：教师职称：M填写日期：2022年4月20日摘要目前，现代计算机科技发展越来越快，与此同时，新一代的可视化的仿真软件也应运而生。这些仿真软件在通信领域发挥了举足轻重的作用。不仅让通信系统设计和开发过程变得更为直观，而且也变得更方便。这就大大地促进了通信系统开发技术的速度。仿真软件具有广泛的适应性和很好的灵活性，为整个社会研究通信系统性能做出来突出贡献。本次设计的主要探讨方向是通信系统中的关键技术，即模拟调制系统的调制技术和数字基带传输系统的调制技术。模拟调制主要研究模拟调制系统的分类、模拟调制系统的组成、模拟信号的传输方式。数字基带传输系统主要研究常用的传输码型、眼图、码间串扰、噪声干扰、数字基带传输系统的组成。本次设计重点放在模拟调制及数字基带传输的Matlab仿真分析，通过仿真分析，进一步理解并巩固理论知识。这样更便于模拟调制系统和数字基带传输系统在实际生活中的应用。理论知识来源于实践并运用于实践。本次设计充分利用Matlab仿真软件的强大功能，结合理论知识建立了通信系统的仿真模型。关键词：模拟调制系统；基带传输系统；Matlab，仿真技术AbstractAtpresent,thedevelopmentofmoderncomputertechnologyismoreandmorefast,atthesametime,anewgenerationofvisualsimulationSo代Warealsoarisesatthehistoricmoment.Thesimulationsoftwarehasplayedadecisiveroleinthefieldofcommunications.Notonlythecommunicationsystemdesignanddevelopmentprocessbecomemoreintuitive,butalsobecomemoreconvenient.Thiswillgreatlypromotethespeedofthecommunicationsystemdevelopmenttechnology.Simulationsoftwarehasextensiveadaptabilityandgoodflexibility,forthesocietyasawholeresearchoncommunicationsystemperformancemadeoutstandingcontributions.Mainlydiscussesthedirectionofthisdesignisthekeytechnologyincommunicationsystem,namelytheanaloguemodulationsystemmodulationtechniqueandmodulationtechniqueOfdigitalbasebandtransmissionsystem.Analogmodulationmainlystudiestheclassificationoftheanaloguemodulationsystem,thecompositionofanalogmodulationsystem,theanalogsignaltransmissionway.Digitalbasebandtransmissionsystemisthemainresearchofcommonlyusedtransmissiontype,eyediagram,intersymbolinterferenceandnoiseInterference,thecompositionofdigitalbasebandtransmissionsystem.ThedesignemphasisisplacedontheMatlabsimulationmodulationanddigitalbasebandtransmissionsimulationanalysis,throughthesimulationanalysis,furtherunderstandingandconsolidatethetheoreticalknowledge.Itiseasiertosimulatemodulationsystemanddigitalbasebandtransmissionsystemappliedinthepracticallife.Thetheoreticalknowledgecomesfrompracticeandappliedtopractice.ThisdesignmakefulluseofthepowerfulfeaturesoftheMatlabsimulationsoftware,combinedwiththeoreticalknowledgecommunicationsystemsimulationmodelisestablished.Keywords：analogmodulationsystem;basebandtransmissionsystem;Matlab;simulationtechnology前言1第1章模拟调制系统的设计2幅度调制简介21.Ll模拟调制的分类与特点21.1.2AM调制原理2第2章数字基带传输系统的设计81.1数字基带传输系统简介81.2数字基带信号传输系统的组成原理81.3基带传输的常用码型91.1.1 几种常用的传输码型91.4 码间串扰简介101.4.1 消除码间串扰的基本思想101.5 眼图11151眼图简介111.6数字基带传输系统仿真设计与分析11161基带系统仿真设计与分析口致谢17参考文献18前言随着社会的快速发展，通信系统在社会上表现出越来越重要的作用。目前,我们生活中使用的手机，电话，Internet,ATM机等通信设备都离不开通信系统。随着通信系统与我们生活越来越密切，使用越来越广泛，对社会对通信系统的性能也越高。另外，随着人们对通信设备更新换代速度越来越快。不得不缩短通信系统的开发周期以及提高系统性能。针对这两方面的要求，必需要通过强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。自从现代以来，计算机科技走上了快速发展道路，实现了可视化的仿真软件。通信系统仿真，在目前的通信系统工程设计当中。已成为了不可替代的一部分。它表现出很强的灵活性和适应性。为我们更好地研究通信系统性能带来了很大的帮助。本论文主要针对模拟调制系统中的幅度调制技术和数字基带传输系统调制技术进行设计和基于Simulink进行仿真。通过系统仿真验证理论中的结论。本论文设计的目的之一是进一步加强理论知识，熟悉Matlab软件。第1章模拟调制系统的设计1.1幅度调制简介调制是通信系统中必不可少的一部分。所说的调制，那就是把信号转换成适合在信道中传输的一种形式过程。广义的调制分为载波调制和基带调制。这章课程设计的主要探讨内容是模拟调制系统中的幅度调制技术，所谓幅度调制，就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。1.Ll模拟调制的分类与特点最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的调幅(AM)s双边带(DSB)、单边带(SSB)和残留边带(VSB)等调制就是幅度调制的几典型事例。每种调制方式各有特点：DAM系统结构简单，价格低廉。2) DSB信号的调制效率为IO0%。3) SSB信号发射功率低，占用频带宽度窄。4)角度调制抗噪声性能强。1.1.2AM调制原理1.AM信号的调制及解调原理。1) AM信号的表达式、频谱及带宽。在图1-1中，不妨设滤波器为全通网络，调制信号浇叠加直流4后，再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅，AM调制器模型如图1-1所示。14Icostj图1-1AM调制模型调幅信号在时域和频域中的表达式分别如下所示S3。)=【4+加COSG4)=Ancos4G)+m(i)cos4S()=2¾画+稣)+-<af)+-f(a+-<a4f)上面两式中，4表示外加的直出量；MD既可以是确知信号也可以是随机信号,但通常认为其平均值为0,即最币=。°调幅信号的波形(包括正弦信号、直流分量等)和频谱分别如下图1-2(a)、(b)所示。我们不妨设调制信号为的上限频率为"义可见，调制信号加的带宽为邑=f»Qw()/、0图1-2AM信号的波形和频谱由图1-2(a)可见，调幅信号波形的包络与输入基带信号身(D波形基本上是一致的，只是幅度出现了偏差，所以为了恢复出原始调制信号，不妨采用非相干解调。但是为了保证非相干解调时不发生失真，必须满足从之匚，否则将出现过调幅现象，从而导致失真。2) AM信号的解调相干解调和包络检波A.相干解调由AM信号的频谱可知，假如将已调信号的频谱搬回到原点位置，就可得到原始的调制信号频谱，最后可以恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可利用调制时的相乘运算来实现。相干解调的原理结构图如图1-3所示。Sl(f)图1-3相干解调原理结构图j1m()COSiU=i+«(/)COS2田/=一4+潴(f)+-4+加cos2gJ从上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号%(i)=g4+加)B.包络检波包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调，因此不需要相干载波，广播接收机中多采用此法。一个二极管峰值包络检波器如图所示，它由二极管VD和RC低通滤波器组成。O>fAM信号R CAo+m(i)图1-4包络检波设输入信号是AM信号SAM(t)=Ao+m(t)在大信号检波时(一般大于0.5V),二极管处于受控的开关状态。选择RC满足如下关系(*)式中：fH是调制信号的最高频率；fC是载波的频率。在满足式(*)的条件下，检波器的输出为0)=÷w(0冽©隔去直流后即可得到原信号2.数学模型图1-5AM调制数学模型3.基于Simulink的仿真结构图如图1-6所示调制信号参数设置：振幅L频率IoHZ,载波：频率IooH乙振幅1图1-6AM调制系统仿真结构图4.AM调制系统的组成D调制信号的产生如图1-7所示从图中可以看到，sineWaVe产生原始正弦信号，sineWaVel产生载波信号,经信号形成器product调制产生已调信号。0®untitled 图17 AM信号的产生结构图2)AM信号解调，如图1-8所示。如图1-8所示，AnalOgfiIterdeSign为带通系统，从频域上说，AM信号分布在带通系统范围内，经带通系统获得成镜像的上下频谱。SineWaVe2形成与图中SineWaVel同频同相的同步载波，经PrOdUCt已调信号得到解调，从而再次经过低通滤波器获得原始信号。13回区untitled 图18 AM信号解调过程4.仿真结果及分析1）仿真结果如图1-9所示图1-9仿真结果图1-9上波形分别为输入低通滤波器之前的解调信号、经过调制的信号、最终经过解调的信号、原始信号、通过高斯白噪声之后的调制信号、通过带通的加入高斯白的调制信号。2）仿真结果分析从图1-9可知，解调之后的信号与原始信号几乎一样，只是在波形形状和幅度上存在一点点差别。波形形状的偏差主要是由