2022年通信系统仿真作业 .pdf

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1、课题名称 ：通信系统仿真作业院 （系）：计算机工程学院专业：通信工程班级：学生姓名：学号：指导教师：2012 年 6 月 14 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - 2 目录设计一 随机信号分析 . 3设计二 模拟信号的数字化 . 7设计三 数字基带传输系统 . 13 设计四 模拟线性调制解调系统 . 17 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

2、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 3 设计一随机信号分析一、设计目的1 利用 MATLAB产生各种随机信号。2 利用 MATLAB计算随机信号的自相关函数和功率谱密度。3 掌握随机信号的自相关函数与功率谱密度的关系及其推导。二、设计原理1随机信号的产生在 MATLAB 中，提供了大量的随机数发生函数，其中rand 和 randn 是两类核心函数，rand 函数产生在 0，1区间服从均匀分布的随机信号；randn 函数产生服从均值为0，方差为1 的高斯分布的随机信号。其它类型的随机信号可以通过这两类随机信号变换而得到。(

3、1) rand 函数格式： X=rand(N) X=rand(M,N) (2) randn 函数格式： X=randn(N) X=randn(M,N) 2 随机信号的自相关函数在 MATLAB 中， xcorr 函数用于估计随机序列的自相关函数，其调用格式如下：(1) c=xcorr(x) 可计算出矢量x的自相关函数，矢量x表示序列)(nx。(2) c=xcorr(x,option) 中的 option 可用来指定相关选项：当 option=biased 时， xcorr 函数可计算自相关函数的有偏估计，即101)(mNnnmnxxxNmR当 option=unbiased 时， xcorr

4、函数可计算自相关函数的无偏估计，即101)(mNnnmnxxxmNmR当 option=coeff 时，xcorr 函数对序列进行归一化处理，使零滞后的自相关函数为1.0，即0m的自相关函数值归一化为1。当 option=none 时，即为缺省情况，不做归一化处理。3 随机信号的功率谱密度随机信号)(t的自相关函数与其功率谱密度之间互为傅立叶变换关系。即deRPj)()(dePRj)(21)(【例 1-1】在（ -1/2，1/2）内产生一均匀分布的随机数N=1000 的离散时间序列，计算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

5、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - 4 该序列的自相关，定义为MmXXmNmRmnmNnnx,.,1 ,0,1)(1MmXXmNmnNmnn,.,2, 1,1同时，用计算)(mRx的离散傅里叶变换（DFT）求序列 nx 的功率谱。 DFT 定义为MMmMfmjxxemRmRDFT122)()(解 产生序列 nx， 计算自相关和功率谱)(mRDFTx的 MATLAB源程序在下面给出。应该值得注意的是，自相关函数和功率谱都呈现出显著的波动，因此有必要在几次实现上对样本的自相关求平均。本程序在随机过程的10 次实现上采用平均自

6、相关得到自相关函数和功率谱。源程序如下：echo on N=1000; M=50; t=0:1:50; s=-0.5:0.02:0.5; Rx_av=zeros(1,M+1); Sx_av=zeros(1,M+1); for j=1:10; % 取 10 次实现的整体平均X=rand(1,N)-1/2; % X 在 -1/2 和 1/2 之间取值Rx=Rx_est(X,M); % 本次实现的自相关函数Sx=fftshift(abs(fft(Rx); % 本次实现的功率谱密度Rx_av=Rx_av+Rx; % 自相关函数之和Sx_av=Sx_av+Sx; % 功率谱密度之和end; Rx_av=

7、Rx_av/10; % 自相关函数的整体平均Sx_av=Sx_av/10; % 功率谱密度的整体平均subplot(2,1,1); plot(t,Rx_av) xlabel( (a) 自相关函数 ); subplot(2,1,2); plot(s,Sx_av) xlabel( (b) 功率谱密度 ); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 24 页 - - - - - - - - - 5 %- function Rx=Rx_est(X,M) % 估计随机序列X

8、的自相关函数% 计算出 Rx(0),Rx(1),.,Rx(M) % Rx(m) 代表实际中的Rx(m-1). N=length(X); Rx=zeros(1,M+1); for m=1:M+1 for n=1:N-m+1 Rx(m)=Rx(m)+X(n)*X(n+m-1); end; Rx(m)=Rx(m)/(N-m+1); end; 程序运行结果如图1.1 所示。图 1.1 例 1-1 的运行结果三、设计内容在（ -1，1）内产生一均匀分布的随机数N=500 的离散时间序列，计算该序列的自相关函数和功率谱密度，并绘制图形。解： 本程序在随机过程的10 次实现上采用平均自相关得到自相关函数和功

9、率谱。源程序如下：echo on N=500; M=50; t=0:1:50; s=-1:0.04:1; Rx_av=zeros(1,M+1); Sx_av=zeros(1,M+1); for j=1:10; % 取 10 次实现的整体平均名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - - 6 X=2*rand(1,N)-1; % X 在 -1 和 1 之间取值Rx=Rx_est(X,M); % 本次实现的自相关函数Sx=ffts

10、hift(abs(fft(Rx); % 本次实现的功率谱密度Rx_av=Rx_av+Rx; % 自相关函数之和Sx_av=Sx_av+Sx; % 功率谱密度之和end; Rx_av=Rx_av/10; % 自相关函数的整体平均Sx_av=Sx_av/10; % 功率谱密度的整体平均subplot(2,1,1); plot(t,Rx_av) xlabel( (a) 自相关函数 ); subplot(2,1,2); plot(s,Sx_av) xlabel( (b) 功率谱密度 %- function Rx=Rx_est(X,M) % 估计随机序列X 的自相关函数% 计算出 Rx(0),Rx(1)

11、,.,Rx(M) % Rx(m)代表实际中的Rx(m-1). N=length(X); Rx=zeros(1,M+1); for m=1:M+1 for n=1:N-m+1 Rx(m)=Rx(m)+X(n)*X(n+m-1); end; Rx(m)=Rx(m)/(N-m+1); end; 程序运行结果如图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - 7 设计二模拟信号的数字化一、设计目的1掌握脉冲编码调制的基本原理。2理解

12、均匀PCM 与非均匀PCM。3利用 MATLAB对抽样值进行A 律 13 折线编码。二、设计原理在模拟信号数字化方式中，出现最早且应用最广泛的是脉冲编码调制，即PCM 编码，它经过抽样（时间离散化）、量化（幅值离散化）和编码（多电平转换为二电平）3 个步骤，将一个时间和幅值都连续变换的模拟信号变成二进制数字信号。1抽样抽样是将模拟信号在时间上离散化。对于低通型信号，当抽样频率Hsff2时，属于正常抽样，不会发生频谱混叠；当Hsff2时，属于欠抽样，已抽样信号频谱发生混叠。下面通过举例来看如何利用MATLAB 分析已抽样信号的频谱。【例 2-1】有一信号)200(50)(2tSatm，当抽样频率

13、1sf=100Hz 时，绘出原始信号和抽样后信号的波形及其频谱。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 24 页 - - - - - - - - - 8 解由题意可知，原始信号的最高频率Hf64Hz，因此用1sf=100Hz 抽样时，会发生频谱混叠， MA TLAB 实现的源程序如下：clear t0=10; % 定义时间长度ts=0.001; % 抽样周期ts1=0.01; % 欠抽样周期fs=1/ts; fs1=1/ts1; % 抽样频率df=0.5; % 定

14、义频率分辨力t=-t0/2:ts:t0/2; % 定义时间序列x=sin(200*t); % 定义信号序列m=x./(200*t); w=t0/(2*ts)+1; % 确定 t=0 的点m(w)=1; % 确定 t=0 的点对应的信号值为1 m=m.*m; m=50.*m; M,mn,dfy=fftseq(m,ts,df); % 傅里叶变换M=M/fs; f=0:dfy:dfy*length(mn)-dfy-fs/2; % 定义频率序列% 欠抽样过程t1=-t0/2:ts1:t0/2; % 定义抽样时间序列x1=sin(200*t1); % 计算对应抽样序列的信号序列m1=x1./(200*t

15、1); % 计算 Sa 函数序列w1=t0/(2*ts1)+1; % 由于除 0 产生了错误值，计算该值的标号m1(w1)=1; % 将错误值修正m1=m1.*m1; m1=50.*m1; M1,mn1,df1=fftseq(m1,ts1,df); % 对已抽样信号进行傅里叶变换M1=M1/fs1; % 将一个周期的图像扩展到多个周期N1=M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1; f1=-7*df1*length(mn1):df1:6*df1*length(mn1)-df1-fs1/2; % 绘图subplot(2,2,1) plot(t,m) axis(

16、-0.15,0.15,-1,50); xlabel(a) 原始信号的时域波形); subplot(2,2,2) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - 9 plot(f,abs(fftshift(M); axis(-500,500,0,1); xlabel(b) 原始信号的频谱); subplot(2,2,3) stem(t1,m1) axis(-0.15,0.15,-1,50); xlabel(c) 欠抽样信号的时域

17、波形); subplot(2,2,4) plot(f1,abs(fftshift(N1); axis(-500,500,0,1); xlabel(d) 欠抽样信号的频谱); %- function M,m,df=fftseq(m,ts,df) fs=1/ts; if nargin=2 % 判断输入参数的个数是否符合要求n1=0; else n1=fs/df; % 根据参数个数决定是否使用频率缩放end n2=length(m); n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2); M=fft(m,n); % 进行离散傅里叶变换m=m,zeros(1,n-n2); df=fs/

18、n; 程序运行结果如图2.1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 24 页 - - - - - - - - - 10 -0.1-0.0500.050.101020304050(a) 原 始 信 号 的 时 域 波 形-500050000.51(b) 原 始 信 号 的 频 谱-0.1-0.0500.050.101020304050(c) 欠 抽 样 信 号 的 时 域 波 形-500050000.20.40.60.81(d) 欠 抽 样 信 号 的 频

19、谱图 2.1 例 2-1 运行结果2量化在 MATLAB 中，quantiz 函数可以实现信号的均匀量化，compand 函数可以实现信号的压缩与扩张，二者结合起来，可以实现信号的非均匀量化。它们的调用格式如下。(1) quantiz 函数 index=quantiz(sig,partition) ，参数sig 表示输入信号，参数partition 表示分区向量，分区向量给出了量化间隔端点的向量，长度为1M，将信号分成M个区域。根据向量partition 对输入信号sig 产生量化索引index，index 的长度与矢量sig 的长度相同。向量partition 是由若干个边界判断点且各边界点

20、的大小严格按升序排列组成的实矢量。若 partition的矢量长度小于1M，则索引向量index 中的每个元素的大小为0，1M范围内的一个整数。量化方法如下：当 sigpartition(1) 时，输出0；当 partition(i)partition(1M)时，输出1M。 index,quants=quantiz(sig,partition,codebook)，参数 codebook 表示码本向量， 存放每个 partition 的量化值。 根据码本codebook 产生量化索引index 和信号的量化值quants。如果partition 的矢量长度为1M，那么 codebook 的矢量长

21、度为M。 index,quants,distor=quantiz(sig,partition,codebook)，产生量化索引index、信号的量化值 quants和量化误差distor。(2) compand 函数 out=compand(in,Mu,v,mu/compressor) ，对输入向量in 进行律压缩， Mu 为压缩参数， v 为输入信号的峰值。 out=compand(in,Mu,v,mu/expander) ，对输入向量in 进行律扩张。 out=compand(in,A,v,A/compressor) ，对输入向量in 进行 A 律压缩， A 为压缩参数，名师资料总结 -

22、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - - - - - - - - - 11 v 为输入信号的峰值。 out=compand(in,A,v,A/expander) ，对输入向量in 进行 A 律扩张。【例 2-2】比较均匀量化与非均匀量化的量化误差。解在计算均匀量化的量化误差时，直接调用quantiz 函数求解；在计算非均匀量化的量化误差时， 先对原始信号进行压缩，再进行均匀量化，最后把经过扩张得到的恢复信号与与原始信号比较，计算其量化误差。源程序如下：Mu=255

23、; % 定义压缩参数t=-4:0.1:4; % 定义时间序列sig=exp(t); % 定义原始信号v=max(sig); % 原始信号的最大幅值index1,quants1,distor1=quantiz(sig,0:floor(v),0:ceil(v); % 对原始信号进行均匀量化compsig=compand(sig,Mu,v,mu/compressor); % 对原始信号进行压缩index,quants=quantiz(compsig,0:floor(v),0:ceil(v); % 对压缩信号进行均匀量化newsig=compand(quants,Mu,max(quants),mu/e

24、xpander); % 对非均匀量化信号扩张distor2=sum(newsig-sig).2)/length(sig); % 非均匀量化的量化误差distor1 distor2 程序运行结果为distor1 = 0.5348 distor2 = 0.0397 3A 律 13 折线编码下面将通过MATLAB程序实现A律 13 折线编码，并输出8 位码。【例 2-3】设输入信号抽样值为+1270 个量化单位，按照A律 13 折线特性编成8 位码。解按照A律 13 折线的编码规则，用MATLAB实现的源程序如下：clear all x=+1270; if x0 out(1)=1; else out

25、(1)=0; end if abs(x)=0 & abs(x)16 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=0;step=1;st=0; elseif 16=abs(x) & abs(x)32 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=1;step=1;st=16; elseif 32=abs(x) & abs(x)64 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - 12 out(2)=0;out(3)=

26、1;out(4)=0;step=2;st=32; elseif 64=abs(x) & abs(x)128 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=1;step=4;st=64; elseif 128=abs(x) & abs(x)256 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=0;step=8;st=128; elseif 256=abs(x) & abs(x)512 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=1;step=16;st=256; elseif 512=abs(x) & abs(x)1024 out(2)=1;out(3)=1;out(4)=0;st

27、ep=32;st=512; elseif 1024=abs(x) & abs(x)=2048 out(2:8)=1 1 1 1 1 1 1; else tmp=floor(abs(x)-st)/step); t=dec2bin(tmp,4)-48; %函数 dec2bin 输出的是 ASICC 字符串， 48 对应 0 out(5:8)=t(1:4); end out=reshape(out,1,8) 程序运行结果为out = 1 1 1 1 0 0 1 1 三、设计内容画出A律 13 折线近似的压缩特性曲线和A=87.6 时的压缩特性曲线，并将二者进行比较。解：仿真测试模型：名师资料总结 -

28、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - 13 仿真结果波形图如下：设计三数字基带传输系统一、设计目的1利用 MATLAB画出数字基带信号的波形图。2利用 MATLAB画眼图。3利用 MATLAB分析无码间干扰基带系统的抗噪性能。4掌握无码间干扰系统的频谱特性。二、设计原理1数字基带信号数字基带信号就是消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的波形和码型很多，最常用的由矩形脉冲组成的基带信号有：单极性

29、归零及不归零波形，双极性归零及不归零波形，差分波形和多电平波形等。【例 3-1】用单极性归零码来表示信息序列100110000101，画出波形示意图。解MATLAB 源程序如下：t=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - 14 srz(t); %- function y=srz(x) % 本函数实现将输入的一段二进制代码变为相应的单极性归零码输出% 输入 x 为二进制

30、码，输出y 为编好的码grid=300; t=0:1/grid:length(x); % 定义对应的时间序列for i=1:length(x) % 进行码型变换if(x(i)=1) % 如果输入信息为1 for j=1:grid/2 y(grid/2*(2*i-2)+j)=1; % 定义前半时间值为1 y(grid/2*(2*i-1)+j)=0; % 定义后半时间值为0 end else for j=1:grid/2 % 反之，输入信息为0 y(i-1)*grid+j)=0; % 定义所有时间值为0 end end end y=y,x(i); % 给序列 y 加上最后一位M=max(y); m

31、=min(y); plot(t,y); axis(0,i,m-0.1,M+0.1); 程序运行结果如图3.1 所示。02468101200.20.40.60.81图 3.1 单极性归零信号波形2无码间干扰系统满足无码间干扰时、频域条件的基带系统有3 类，分别是理想LPF 系统、滚降系统和部分响应系统。 前两个系统的理论基础是奈奎斯特第一准则，第三个系统的理论基础是奈奎斯特第二准则。理想LPF 系统可达到理论最大频带利用率，但是难以实现，且对位定时精名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

32、- - 第 14 页，共 24 页 - - - - - - - - - 15 -2-1.5-1-0.500.511.52-0.500.511.5TimeAmplitudeEye Diagram 50100150200250300-0.500.511.5度要求高。 滚降系统可实现，且对位定时精度要求降低，但频带利用率降低。部分响应系统兼具了前两个系统的优点，即频带利用率高和低位定时精度，但其可靠性降低。3基带信号的眼图眼图是指利用实验的方法估计和改善基带系统性能时，在示波器上所观察到的像人的眼睛一样的图形。 MATLAB 函数在 MATLAB 中， eyediagram 函数用来绘制眼图，其调用

33、格式如下：eyediagram(x,n,period,offset,plotstring) 其中x是信号；n是每个轨迹包括的采样点数；period 是指水平轴的坐标范围，即-period/2,period/2 ；offset 是偏置因子，信号的第（offset+1）个采样点之后每n个值为一周期，且该周期为period 的整数倍， offset 必须是非负整数，其范围是0,n-1；plotstring 是绘制眼图时采用的符号、线形和颜色，其格式与plot 函数相同，如不设置，采用系统缺省值。【例 3-2】产生一个二进制随机方波信号，绘出通过升余弦滤波器后，方波的高频分量被滤掉后的眼图。解源程序如

34、下：x=randint(3000,1,2); % 产生长度为3000 的二进制随机序列y=0;rcosflt(x,1,10); % x 通过一个升余弦滤波器得到y t=1:length(y); % 定义时间序列figure(1) plot(t,y); % 绘出 y 的时域波形axis(1,300,-0.5,1.5) grid on eyediagram(y,20,4); % 绘出 y 的眼图程序运行结果如图3.2 所示。(a) 时域波形图(b) 眼图图 3.2 通过升余弦滤波后的二进制数据流图形 Simulink 模块在 Simulink 模块库中，显示眼图的模块为“Discrete-Time

35、 Eye Diagram Scope ” ，图形及参数设置界面如图3.3 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 24 页 - - - - - - - - - 16 图 3.3 眼图模块及其参数设置4无码间干扰基带系统的抗噪性能在 0、1 等概的条件下，双极性信号和单极性信号的误码率计算公式分别如下：1()22enAPerfc双1()222enAPerfc单可以看出，在相同条件下，双极性误码率比单极性低，抗噪性能好。三、设计内容画出a=0，0.5，1 的升

36、余弦滚降系统的频谱图，并画出其各自对应的时域波形。解：源程序如下：Td=1; Fs=33; Ts=1/Fs; delta_f=1.0/(20.0*Td); t=-10*Td:Ts:10*Td; f=-2/Td:delta_f:2/Td; alpha=0 0.5 1; for n=1:length(alpha) for k=1:length(f) if abs(f(k)0.5*(1+alpha(n)/Td Xf(n,k)=0; elseif abs(f(k)0.5*(1-alpha(n)/Td Xf(n,k)=Td; elseXf(n,k)=0.5*Td*(1+cos(pi*Td/(alpha(

37、n)+eps)*(abs(f(k)-0.5*(1-alpha(n)/Td); end名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - 17 endxt(n,:)=sinc(t/Td).*(cos(alpha(n)*pi*t/Td)./(1-4*alpha(n)2*t.2/Td2+eps); endsubplot(2,1,1); plot(f,Xf);grid onaxis(-1 1 0 1.2); xlabel(f/Ts);y

38、label( ) title(升余弦滚降频谱 ); subplot(2,1,2); plot(t,xt);grid onaxis(-10 10 -.5 1.1);grid onxlabel(t);ylabel( amp); title(升余弦滚降波形 );程序运行结果如图：设计四模拟线性调制解调系统一、设计目的1掌握模拟线性调制解调原理及MA TLAB 编程实现方法。2利用 Simulink 设计模拟线性调制解调系统，观察模拟线性调制信号的时域波形和频名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

39、- - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - 18 谱图。二、设计原理1模拟线性调制原理模拟线性调制是指调制后的信号频谱为调制信号频谱的平移或线性变换，而非线性调制则没有这个性质。 下面介绍的模拟信号的连续波线性调制，主要指幅度调制，它包括常规幅度调制、抑制双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。幅度调制器的一般模型如图4.1 所示。其输出已调信号的时域和频域一般表达式为)(cos)()(thttmtscm（4.1）)()()(21)(HMMSccm（4.2）图 4.1 幅度调制器的一般模型式中，)(M为基带调制信号)(tm的频谱；)()(thH；c为载波频率。在该

40、模型中，根据选择的滤波器特性)(H及)(tm的频谱成分不同，便可以产生各种幅度调制信号。(1) 调幅信号（ AM ）在图 4.1 中，若调制信号)(tm外加直流0A，滤波器)(H=1 为全通网络，则输出为调幅（ AM ）信号：ttmtAttmAtscccAMcos)(coscos)()(00（4.3）)()(21)()()(0ccccAMMMAS（4.4）从波形上看：当满足条件0max)(Atm时， AM 信号的包络与输入基带信号)(tm成正比，故 AM 信号的解调可采用包络检波。从频谱上看：AM 的频谱由频频分量和上、下对称的两个边带组成，因此HAMfB2（4.5）其中，Hf是调制信号的最高

41、频率。(2) 双边带信号（DSB-SC）若)(tm中无直流分量，)(H为全通网络，则输出为抑制载波的双边带调幅信号：ttmtscDSBcos)()(（4.6）)()(21)(ccDSBMMS（4.7）从波形上看：DSB 信号的包络不与)(tm成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解)(tmtccos)(tSm)( tSm)(H名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - 19 调。从频谱上看：DSB 信号虽节省了载波发射功

42、率，但仍具有上、下两个边带，频带宽度与 AM信号相同。由于这两个边带是完全对称的，它们携带了调制信号的全部信息，故传输其中一个边带即可，这种方式就是单边带调制。(3) 单边带信号（SSB）单边带调制中只传输双边带信号中的一个边带，因此产生SSB 信号的最直观方法是将图 4.1 中的滤波器设计成截止频率为cf的理想低通或理想高通特性。SSB 信号的时域表示式为ttmttmtsccSSBsin)(?21cos)(21)(（4.8）式中， “+”为下边带， “ -”为上边带。)(? tm是)(tm的希尔伯特变换。若)(M为)(tm的傅氏变换，则)(? tm的傅氏变换)(?M为sgn)()(?jMM（

43、4.9）式中，sgn为符号函数。综上所述： SSB 调制方式可节省载波发射功率，占用的频带宽度为HSSBfB，只有AM 、DSB 的一半，即频带利用率提高一倍；SSB 信号的解调仍需采用相干解调。(4) 残留边带信号（VSB）残留边带调制从频域上来看是介于SSB与 DSB 之间的一种调制方式，它保留了一个边带和另一个边带的一部分。它既克服了DSB 信号占用频带宽，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。重要结论： 为了保证相干解调时无失真恢复基带信号。必须要求残留边带滤波器的传输函数在载频处具有互补对称性。即H)()(常数，ccHH，（4.10）【例 4-1】一有限长度信号)(tm，其表达式为：0

44、0000004( )443434tttm ttttttttttt将其调制在载波tftcc2cos)(上，假设5. 00t，50Hzcf，调制系数8.0a，求出已调制信号的时域波形，未调信号和已调信号的频谱关系图，计算出已调信号和未调信号的功率，并且考虑有噪声的情况下，假设信噪比为10dB，求出噪声功率。解已调信号的时域表达式为：tfmtmatucm2cos/)(1)(因为调制时要进行归一化，所以用)(tm除以最大值mm。未调信号的归一化功率为：2/mmmmPPn，mP为未调信号的功率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

45、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - 20 调制效率为：nnmmPaPa221已调信号的功率为：2/)(1tamEPnu在给定信噪比条件下，可计算噪声功率为：10/unPP。源程序如下：t0=0.5; % 定义信号的持续时间ts=0.001; % 定义采样时间fs=1/ts; % 定义采样频率df=0.2; % 频率分辨力snr=10; % 定义信噪比，用dB 表示snr_lin=10(snr/10); % 信噪比的数值fc=50; % 定义载波频率a=0.8; % 定义调制系数（Am/Ao ）t=0:ts:t0; % 定

46、义出采样点数据% 定义信号m m=zeros(1,501); for i=1:1:125 m(i)=i; end for i=126:1:375 m(i)=m(125)-i+125; end for i=376:1:501 m(i)=m(375)+i-375; end m=m/1000; c=cos(2*pi*fc.*t); % 载波信号m_n=m/max(abs(m); % 归一化M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅里叶变换M=M/fs; % 频率缩放，便于作图f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; % 定义频率向量u=(1+a*m_n).*c;

47、% 将调制信号调制到载波上U,u,df1=fftseq(u,ts,df); % 对已调信号进行傅里叶变化U=U/fs; % 频率缩放signal_power=spower(u(1:length(t); % 计算信号功率pmn=spower(m(1:length(t)/(max(abs(m)2; % 计算调制信号功率eta=(a2*pmn)/(1+a2*pmn); % 计算调制效率noise_power=eta*signal_power/snr_lin; % 计算噪声功率noise_std=sqrt(noise_power); % 噪声标准差noise=noise_std*randn(1,len

48、gth(u); % 产生高斯分布的噪声r=u+noise; % 总接收信号，即加噪信号R,r,df1=fftseq(r,ts,df); % 对总信号进行傅里叶变换R=R/fs; % 频率缩放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 24 页 - - - - - - - - - 21 % 以下为结果显示signal_power pmn noise_power eta figure(1) subplot(2,2,1) plot(t,m(1:length(t); xla

49、bel(时间 ); title( 调制信号 ); subplot(2,2,3) plot(t,u(1:length(t); xlabel(时间 ); title(已调信号 ); subplot(2,2,2) plot(f,abs(fftshift(M); xlabel(频率 ); title(调制信号的频谱); subplot(2,2,4) plot(f,abs(fftshift(U); xlabel(频率 ); title( 已调信号的频谱); figure(2) subplot(2,2,1) plot(t,noise(1:length(t); xlabel( 时间 ); title( 噪声

50、 ); subplot(2,2,3) plot(t,r(1:length(t); xlabel( 时间 ); title( 加噪信号 ); subplot(2,2,2) plot(f,abs(fftshift(U); xlabel(频率 ); title(信号频谱 ); subplot(2,2,4) plot(f,abs(fftshift(R); xlabel(频率 ); title(加噪信号频谱); %- function M,m,df=fftseq(m,ts,df) fs=1/ts; if nargin=2 % 判断输入参数的个数是否符合要求n1=0; else n1=fs/df; % 根