DSB系统仿真

广西科技大学
通信原理课程设计
说明书
课题名称：模拟通信系统的建模仿真
（采用matlab中的simulink实现
院（系）：计算机学院
专业：通信工程
班级：通信101班
学生姓名：
学号：
1. 课程设计目的
通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为必不可少的一部分，电子设计自动化EDA技术已成为电子设计的潮流。

随着信息技术的不断发展，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbench、Protel、Systemview、Matlab等。

《通信原理》是电子通信专业的一门极为重要的专业基础课，由于内容抽象，基本概念较多，是一门难度较大的课程，要想学好并非易事。

采用Matlab及Simulink作为辅助教学软件，摆脱了繁杂的计算，可以使学生对书本上抽象的原理有进一步的感性认识，加深对基本原理的理解。

2.课程设计要求
（1）输入：输入模拟信号（例如正弦型单音频信号等），给出其时域波形和功率谱密度。

（2）调制：对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM（三选一）调制；给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。

（3）信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。

（4）解调：DSB、SSB、PM（与所选调制方式相对应）解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。

3相关知识系统原理
3.1 DSB 调制原理
在消息信号m(t)上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC ）调制信号，简称双边带（DSB ）信号。

DSB 调制器模型如图3-1，可见DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。

图3-1 DSB 信号调制器模型
其时域和频域表示式分别如下
t t m t S c DSB ωcos )()(= (式3-1)
[])()(21)(c c DSB M M S ωωωωω-++= (式3-2) 除不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频谱与AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。

故DSB 信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM 信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB 信号的波形和频谱分别如图3-2：
图3-2 DSB 信号的波形与频谱
3.2 DSB 解调原理
因为不存在载波分量，DSB 信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB 信号的包络不再与m(t)成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调。

图3-3 DSB 信号相干解调模型
图3-3中SL(t)为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。

即频率相同时域分析如下：
t 2cos )(2
1)(21t m(t)cos (t)S (t)S (t)c c 2L DSB p ωωt m t m S +=
=⋅= (式3-3) Sp(t)经过低通滤波器LPF ，滤掉高频成份，)(t m o 为
)(2
1)(t m t m o = (式3-4)
频域分析如下：
[])(S )-(2
1)(c DSB c DSB p ωωωωω++=
S S )(21)H()(S )(p o ωωωωM M =⋅=∴ (式3-5) 式中的H(ω)为LPF 的系统函数。

频域分析的过程如图3-4所示。

事实上）（t L S 本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的，因此，需要讨论）（t L S 有误差情况下对解调结果的影响。

图3-4 DSB信号相干解调过程示意图
4.课程设计分析
4.1 调制模块设计
新建一个仿真空白模型，将DSB信号调至所需要的模块拖入空白模型中。

图4-3中Signal Generator为正弦基带信号、Signal Generator1为正弦载波，均使用离散化的信号。

product为乘法器、scope为示波器。

连接各模块如下图所示。

图4-3 DSB调制模型
双击模块设置基带信号属性：幅度为1，频率为0.5HZ，初相位为0。

设置载波信号属性:幅度为1，频率为8HZ，初相位为0。

图4-6 DSB信号调制波形
图中三路信号波形，第一路为基带信号，第三路为载波，第二路为调制的DSB波形。

从图中可以清楚地看出，双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。

在调制信号零点前处已调波的相位发生了180°的突变。

在调制信号的正半周期内，已调波的高频相位与载波相同，在调制信号的负半周期内，已调波的高频相位与载波相反。

并且双边带的带宽为基带信号的两倍。

4.3 加入高斯白噪声
图4-8 高斯白噪声信道传输模型
加入噪声后波形出现了一定程度的失真。

失真是随着信噪比SNR的变化而变化的，SNR越小，波形就越接近理想信道波形。

4.4 解调模块设计
因为DSB信号包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复基带信号，而必须采用相干解调。

相干解调也称同步检波，是指用载波乘以一路与载波相干（同频同相）的参考信号，再通过低通滤波器即可输出解调信号。

解调模块设计模型如图4-10所示：
图4-10 相干解调模块模型
图4-13 解调模块波形
4.5 总体模型
图4-14 系统总体模型图
参数设置：零阶保持器采样时间间隔、噪声源采样时间间隔均设置为6.23e-8；基带信号为幅度是1的0.5Hz 正弦波，载波为幅度是1的8Hz 的正弦波。

用Gaussian Noise 模型产生零均值方差等于1的噪声样值序列，并用加法器实现AWGN 信道；带通滤波器用Analog Filter Design 模块实现，可设置为8阶带通的，带通为2*pi*6~ 2*pi*10。

5.仿真
图5-1 DSB 信号调制波形
图中三路信号波形，第一路为基带信号，第四路为载波，第二路为调制的DSB 波形，第三路为解调信号。

6.1 功率谱分析
DSB 信号的功率定义为已调信号的均方值，即
)(2t S P DSB DSB ==)(cos )(22t t m c ω=)(2
1)2cos()(21)(21222t m t t m t m c =+ω (式5-1)
m s P t m P 21)(212==
(式6-2)
显然，DSB 信号的功率仅由边带功率构成，s P 为边带功率，)(2t m P m =为调
制信号功率。

这样其调制效率为100%。

由于双边带信号的频谱不存在载波分量，
所有的功率都集中在两个边带中，因此它的调制效率为百分之百，这是它的最大优点。

（1）基带信号在理想信道下的功率谱如下所示。

图6-3 基带信号功率谱
图6-4 DSB调制后波形功率谱
由图6-3和图6-4可以看出通过双边带调制后将原来基带信号（设置为2）以载波（设置为20）为中心进行频谱的搬移，且调制后信号的带宽是原信号的两倍，相位发生了移位，波形表现为基带与载波的乘积。

经相干解调后，除由于系统误差而产生的延时外，解调后信号功率谱与原信号功率谱是能一一对应的。

如图所示，在理想信道下，DSB解调波形对比基带信号波形发生延时，加入高斯噪声，解调后波形收到了噪声的干扰，波形发生畸变。

比较前后功率谱图可以清楚发现，随着方差的加大，失真也随之变大，前者还较为接近理想信道功率谱图，而后者已出现了严重失真。

虽然实际生活中的噪声不可避免，但我们应当减小噪声的影响，以满足我们对信号的需要。

6.2 信噪比分析
测信噪比模型
7.参考文献
[1] 樊昌信，曹丽娜. 通信原理. 北京：国防工业出版社，2006
[2] 达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：北京邮电大学出版社，2003
[3] 徐远明. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2005
[4] 张化光, 孙秋野. MATLAB/Simulink实用教程. 北京：人民邮电出版社，2009
[5] 姚俊，马松辉.Simulink建模与仿真基础. 北京：西安电子科技大学出版社，2002
[6] 邓华．MATLAB通信仿真及应用实例详解．北京：国防工业出版社，2003。