PAM调制与解调系统的MATLAB实现

PAM 的调制与解调 第 1 页 共 17 页 PAM 调制与解调系统的 MATLAB 实现及性能分析 摘要 在通信系统中 调制与解调是实现信号传递必不可少的重要手段 所谓 调制是用一个信号去控制另一个信号的某个参量 产生已调制信号 解调则是 调制的相反过程 而从已调制信号中恢复出原信号 用信号去控制周期脉冲序 列的幅度称为脉冲幅度调制 PAM 本课程设计主要介绍了 PAM 调制与解 调过程 调制前后发生的变化 加上噪声后波形出现的各种变化 通过星座图 眼图 波形图等来观察 在课程设计中 系统开发平台为 Windows XP 程序 设计与仿真均采用 MATLAB 集成环境下的 Simulink 仿真平台 最后仿真详单 与理论分析一致 关键词 Matlab Sumulink 仿真平台 通信系统 PAM 调制与解调 噪声 1 引 言 1 1 课程设计目的 通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关 PAM 调制与解调的基本概念 基本理论和基本方法 而且能锻炼我们分析问题和解 决问题的能力 同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养 为今 后参加科学工作打下良好的基础 1 2 课程设计内容 PAM 的调制与解调 第 2 页 共 17 页 利用 MATLAB 集成环境下的 Simulink 仿真平台 设计一个 PAM 调制与解 调系统 用示波器观察调制前后的信号波形 用频谱分析模块观察调制前后信号 频谱的变化 加上各种噪声源 观察波形变化 最后根据运行结果和波形来分析该 系统性能 2 PAM 基本原理 2 1 PAM 调制信号的频谱 设 基带模拟信号的波形为 m t 其频谱为 M f 用这个信号对一个脉冲 载波 s t 调幅 s t 的周期为 T 其频谱为 S f 脉冲宽度为 幅度为 A 并设 抽样信号 ms t 是 m t 和 s t 的乘积 则抽样信号 ms t 的频谱就是两者频谱的卷积 式中 sinc n fH sin n fH n fH 2 2 PAM 调制过程的波形和频谱图 t A t e c 0 T 2T 3T T 2T 3T a m t s t ms t fH fH f M f b 0 1 T0 1 T fs S f d f f fs fH f HHs ffcTAfSMf 2si PAM 的调制与解调 第 3 页 共 17 页 由上图看出 若 s t 的周期 T 1 2fH 或其重复频率 fs 2fH 则 采用一个截止频率为 fH 的低通滤波器仍可以分离出原模拟信号 2 3 解调是调制的逆过程 3 PAM 系统的 Simulink 仿真与性能分析 3 1 正弦波矩形抽样 建立对基本正弦信号的矩形波抽样 3 原理图如图 3 1 图 3 1 正弦函数矩形波抽样原理图 2 主要参数设置如图 3 2 3 3 PAM 的调制与解调 第 4 页 共 17 页 图 3 2 矩形波的参数设置 图 3 3 正弦波的参数设置 3 波形如图 3 4 所示 PAM 的调制与解调 第 5 页 共 17 页 图 3 4 正弦波矩形取样的波形图 3 2 矩形波调制 建立基本波形是矩形波形的 8 PAM 的基带仿真模型并观察通过高斯 信道传输前后的信号星座图 1 原理图 如图 3 5 所示 图 3 5 矩形波调制原理图 2 主要参数设置 传输码元时隙为 1ms 要求调制输出电平最小距离为 2 PAM 的调制与解调 第 6 页 共 17 页 高斯信道加入噪声方差为 0 05ms 图 3 6 矩形波参数设置 图 3 7 8 PAM 调制参数设置 PAM 的调制与解调 第 7 页 共 17 页 图 3 8 高斯信道参数设置 3 波形 仿真结果如图 3 9 3 10 所示 可见调制输出信号点位于复平面实轴方向上 是一维的 共 8 个点 点间最小距离为 2 经过高斯信道后 接收信号点受到 干扰而以高斯分布概率密度函数规律以各点发送信号为期望散步于发送信号附 近 方差约大 接收信号点的分散程度越高 图 3 9 矩形波调制后星座图 PAM 的调制与解调 第 8 页 共 17 页 图 3 10 矩形波调制后加高斯噪声后星座图 3 3 矩形波抽样后解调 将上面调制的基本矩形波形修改为余弦波 即 g t 1 cos 2 pi T 其余参数 不变 观察调制输出的眼图 星座图 等效基带信号的波形 1 原理图 图 3 11 上余弦调制 PAM 的调制与解调 第 9 页 共 17 页 2 参数设置 传输码元时隙为 1ms 要求调制输出电平最小距离为 2 高斯信道加入噪声方差为 0 05ms 图 3 12 矩形波参数设置 图 3 13 M PAM 调制 PAM 的调制与解调 第 10 页 共 17 页 图 3 14 正弦波参数设置 图 3 15 高斯噪声信道参数设置 PAM 的调制与解调 第 11 页 共 17 页 3 波形图 仿真得出的眼图如图 3 16 星座图如图 3 17 升余弦波形如图 3 18 图 3 16 眼图波形 PAM 的调制与解调 第 12 页 共 17 页 图 3 17 星座图波形设置 图 3 18 升余弦波形 3 4 矩形波解调 在对矩形波调制后进行解调 1 调制解调原理 PAM 的调制与解调 第 13 页 共 17 页 图 3 19 解调原理图 2 调制解调器参数设置如图 3 20 3 21 3 22 图 3 20 矩形波参数设置 PAM 的调制与解调 第 14 页 共 17 页 图 3 21 调制器参数设置 图 3 22 解调器参数设置 3 调制解调波形如图 3 23 3 24 图 3 23 基带波形 PAM 的调制与解调 第 15 页 共 17 页 图 3 24 PAM 解调波形 PAM 的调制与解调 第 16 页 共 17 页 4 结束语 本次课程设计在刚开始的过程中无从下手 手忙脚乱 时间又紧迫 不太 清楚相关原理 不知道做课程设计的步骤 后来通过查看资料 但通过有效的 方法 网上查找有关此课程设计所需的资料 了解课程设计的核心部分 从而 用 Matlab Sumulink 仿真平台进行仿真 最后用理论进行验证 得到运行结果与 理论结果一致 这次课程设计让我学到了很多东西 不仅锻炼了我的动手能力 加深了对 PAM 有关知识的了解 也使我对课程设计的流程有了一定的了解 从理论的高 度对设计工作的现代化提高一些有针对性的建议和设想 检验学习成果 看一 看课堂学习与实际工作到底有多大差距 并通过综合分析 找出学习中存在的 不足 以便为完善学习计划 更边学习内容提供实践依据 让我深刻了解到理 论联系实际的重要性 并且增加了自己的自信 这次课程设计自己独立完成 获得了成功的喜悦 同时提高了我的动手实践和组织能力 这次设计培养了我 的设计思维 增加了实际操作能力 并让我收获了很多 给我很多启迪 使我 受益匪浅 对我以后的工作和学习是一笔宝贵的财富 PAM 的调制与解调 第 17 页 共 17 页 参考文献 1 樊昌信 曹丽娜 编著通信原理 第六版 北京 国防工业出版社 2008 年 3 月 2 达新宇 林家薇 杜思深 编著 通信原理 陕西 西北工业大学出版社 2003 年 3 邵玉斌 编著 Matlab Simulink 通信系统建模与仿真实例分析 北京 清华大 学出版社 2008 年 6 月