通信原理实验的MATLAB仿真讲义(一、二)gooh.docx

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1、数据通信信原理实实验的MMATLLAB仿仿真讲义义MATLLAB原原意为“矩阵实实验室MA-TriixLAABorratoory”，它是是目前控控制界国国际上最最流行的的软件，它它除了传传统的交交互式编编程之外外，还提提供了丰丰富可靠靠的矩阵阵运算、图图形绘制制、数据据和图象象处理、WWinddowss编程等等便利工工具。MMATLLAB还还配备了了大量工工具箱，特特别是还还提供了了仿真工工具软件件SIMMULIINK。SSIMUULINNK这一一名字比比较直观观地表明明了此软软件的两两个显著著的功能能：SIIMU(仿真)与LIINK(连接)，亦即即可以利利用鼠标标在模型型窗口上上“画”出所需

2、需的系统统模型，然然后利用用SIMMULIINK提提供的功功能对控控制系统统进行仿仿真和线线性化分分析。MATLLAB在在80年年代一出出现，首首先是在在控制界界得到研研究人员员的瞩目目。随着着MATT-LAAB软件件的不断断完善,特别是是仿真工工具SIIMULLINKK的出现现，使MMATLLAB的的应用范范围越来来越广。MATLLAB的的仿真环环境(ssimuulinnk)提提供的系系统模型型库包括括以下几几个子模模型库：Souurcees(输输入源)、Siinkss(输出出源)、DDisccrette(离离散时间间系统)、Liineaar(线线性环节节)、NNon-linnearr(非线

3、线性环节节)、CConnnecttionns(连连接及接接口)、EExtrras(其它环环节)。打打开子模模型库,你会发发现每个个模型库库都包含含许多个个子模块块，比如如Souurcees模型型库里含含有阶跃跃函数、正正弦函数数、白噪噪声函数数、MAATLAAB空间间变量、信信号发生生器等子子模块。另另外在EExtrras子子模型库库下还有有一个BBlocckLiibraary，集集中了子子模型库库中最常常用及其其它常用用的子模模块,使使用起来来特别方方便。通通信系统统一般都都可以建建立数学学模型,在数学学模型中中,主要要包括乘乘法器、加加法器、信信号发生生器、滤滤波器等等，而这这些在上上述的

4、ssimuulinnk系统统模型库库中一般般都可找找到，对对于没有有的模块块(如伪伪随机信信号发生生器),可自己己根据掌掌握的技技术生成成所需的的子模块块，随时时调用。这这样就可可根据数数学模型型，建立立通信系系统的仿仿真模型型。应用MAATLAAB下的的SIMMULIINK仿仿真工具具可以很很方便地地进行通通信系统统仿真，利利用SIIMULLINKK仿真工工具下的的现有子子模块进进行仿真真。实验一.利用SSIMUULINNK仿真真常规调调幅AMM滤波 调调制与卷卷积定理理从信号与与线性系系统分析析观点看看，滤波波如图 1 是是系统的的冲激响响应 hh(t)对输入入信号 x(tt)的卷卷积作用

5、用，即y(t) = x(tt) * h(t) (11)对应的频频域分析析是Y( ) = X( )HH( )(22)即时域卷卷积处理理对应于于频域内内相乘，（11）和（22）式是是时域卷卷积定理理 图图 1 滤滤 波 图图 2 调调 制再看调制制(包括括解调、混混频等)如图22, 是是两信号号相乘 即 y(tt) = x(t)cc(t) (3)对应的频频域分析析是Y()=1/2X()*C() (4)即时域相相乘对应应于频域域内卷积积 ,(3)和和(4)式是频频域卷积积定理。 一般说说来 卷卷积运算算比乘法法运算复复杂得多多， 这这也是(2)式式得到广广泛应用用的原因因。对调调制来说说，由于于载波

6、高高频信号号多采用 ccos(0t)或或ej0t ,它们的的频谱都都是离散散型的 ()形式式，利用用()卷积积性质 即 X()*（0）XX（0） (5)(4)式式的卷积积运算变变成 XX()在频频带上的的平移操操作，（即即“搬迁”）， 从而使使（4）式式的卷积积运算反反而变得得异常简简单，调调制就是是把调制制信号“基带信信号” 搬出出去，解解调就是是把调制制信号“搬回来来”。而混混频就是是把调制制信号搬搬到适当当的位置置，如中中频带。常规调幅幅(AMM)仿真真首先建立立数学模模型,如如图1所所示，其其中：调调制信号号f(tt)=ssin(mt)，直直流分量量A0=常数数，载波波信号cc(t)=

7、coos(0t)，相相干载波波c(t)=2ccos(0t)。然然后建立立SIMMULIINK仿仿真模型型,如图图2所示示，图22中，载载波信号号和相干干载波的的频率都都设为330raad/ss，直流流分量AA0取值为为1，滤滤波器的的截止频频率定为为10rrad/s，ff(t)为调制制信号，ss(t)为AMM信号，ff(t)为解调调后的信信号。仿仿真结果果如图33所示。图图3中，由由上往下下的三个个波形分分别解调调出的信信号f(t)，AMM信号ss(t)和调制制信号ff(t)。可见见，f(t)与f(t)除除了有时时间上的的延迟外外，完全全一样。图3 AAM通信信系统的的数学模模型图4 AMM通

8、信系系统的仿仿真模型型主要仿真真参数：载波角频频率：330raad/ss调制信号号频率：6 rrad/s直流分量量：1滤波器通通带截止止频率：7550 rrad/s图5 AM通通信系统统仿真波波形实验步骤骤：1 启启动MAATLAAB，并并在命令令窗口中中敲入ssimuulinnk，回回车，进进入SIIMULLINKK仿真模模块。2 在在SIMMULIINK仿仿真模块块中新建建一个模模型，需需要保存存时命名名为AMM。从SIMMULIINK工工具箱中中找到图图2中出出现的各各个器件件，并拖拖动到AAM模型型的工作作界面里里。具体体方法是是：从SSimuulinnk模块块的Soourcces（输

9、输入源）子子模块中中寻找正正、余弦弦和常数数发生器器；从SSimuulinnk模块块的Maath Opeerattionn子模块块中寻找找加法器器和乘法法器；从从Simmuliink模模块的SSinkks（输输出源）中中找到示示波器，并并且改变变示波器器的参数数Nummberr off axxes的的值为33，使得得可以在在同一个个示波器器上看到到解调后后的信号号、AMM信号和和调制信信号的波波形。3按图图2所示示，连接接各个器器件。4运行行模型5观察察示波器器的输出出波形，即即为图33所示。6改变变滤波器器的截止止频率，观观察输出出波形，描描述此时时波形的的变化实验二. DSSB调制制与解调

10、调仿真方法一：SIMMULIINK模模型法双边带幅幅度调制制 DSSB 和和解调 原理图图如图 6所示示图 6 DSSB 原原理图 和实实验一中中类似，我我们可以以在SIIMULLINKK 中建建立如下下仿真模模型：图7 DSSB仿真真模型仿真结果果如图88所示： 图88 DSBB仿真波波形方法二：M文件件编程在MATTLABB中，除除了用SSIMUULINNK仿真真模块仿仿真通信信系统以以外，还还可以编编写MAATLAAB脚本本（.mm文件）来来仿真通通信系统统。DSB通通信系统统仿真的的M文件件如下：% 双边边带幅度度调制(DSBB)和解解调n=10024;fs=n;%设取样样频率ffs=

11、110244Hz%m=6640*pi;%产生调调制信号号s(tt)i=0:1:nn-1;t=i/n;t1=(t-11/8).22;t33=(tt-3/8).2;t4=(t-4/88).2;t6=(t-66/8).22;t77=(tt-7/8).2;s=exxp(-m*tt1)+expp(-mm*t33)+eexp(-m*t4)+exxp(-m*tt6)+expp(-mm*t77);c=coos(22*pii*1000*tt);%产生载载波信号号 载波波频率ffc=330Hzzx=s.*c;%正弦波波幅度调调制(DDSB)y=x.*c;%解调wp=00.1*pi;ws=0.112*ppi;RRp

12、=11;Ass=155;%设设计巴特特沃思数数字低通通滤波器器N,wwn=butttorrd(wwp/ppi,wws/ppi,RRp,AAs);b,aa=bbuttter(N,wwn);s1=ffiltter(b,aa,y);%滤波s1=22*s11;S=ffft(ss,n);%求上述述各信号号及滤波波器的频频率特性性C=ffft(cc,n);X=ffft(xx,n);Y=ffft(yy,n);H,ww=ffreqqz(bb,a,n,whoole);n2=3300;f=(-n/22:1:n/22-1);%绘图subpplott(5221),ploot(ss);titlle(调制信信号的波波形)

13、subpplott(5223),ploot(cc);titlle(载波的的波形)subpplott(5225),ploot(xx);titlle(已调信信号的波波形)subpplott(5227),ploot(yy); titlle(解调信信号的波波形)subpplott(5229),ploot(ff,abbs(ffftsshifft(HH);titlle(滤波器器传输特特性)subpplott(5222),ploot(ff,abbs(ffftsshifft(SS);titlle(调制信信号的频频谱)subpplott(5224),ploot(ff,abbs(ffftsshifft(CC);titlle(载波的的频谱)subpplott(5226),ploot(ff,abbs(ffftsshifft(XX);titlle(已调信信号的频频谱)subpplott(5228),ploot(ff,abbs(ffftsshifft(YY);titlle(解调信信号的频频谱)subpplott(5,2,110),ploot(ss1);titlle(解调滤滤波后的的频谱)执行结果果如图99所示：