AM调制解调及抗噪性分析基于MATLAB

课程设计
课程设计名称：通信综合课程设计
专业班级：__________________________ 学生姓名：__________________________ 学号：20074300201 _____ 扌旨导教师：__________ 朱春华_______
课程设计时间：2010.12.27-2011.1.8
电子信息工程专业课程设计任务书
1需求分析
幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。

幅度调制器的一般模型如图2.1所示。

图2.1幅度调制模型
在图2-1中，若假设滤波器为全通网络（厅何=1）,调制信号mt）叠加直流
A o后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM ）调幅.AM调制器模
型如图2-2所示
图2.2 AM调制模型
AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。

但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A o _ mt max，否则将出现过调幅现象而带来失真。

AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。

上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。

显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。

故AM 信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。

相干解调
由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。

解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。

相干解调的关键是是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。

如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

2概要设计
对信号讲行刨I调制
（蘿豔并与
对信号进行相干解调
如上图所示：
（1）先产生100HZ的调制信号及500HZ的载波
（2）对调制信号进行AM调制。

调制时注意载波分量必须大于信号的幅度，防止过条幅的发生。

（3）产生随机噪声，并将之与已调am信号叠加，模拟信号经过信道收到噪声干扰的情况。

（4）对信号进行相干解调，乘以载波并通过凯瑟窗低通滤波器，减去直流分量，滤出信号。

（5）将之与原始信号相比较，算出输入和信噪比输出信噪比。

禾U用输入输出信噪比计算出AM调制增益，了解其抗噪声性能
3运行环境
软件运行环境：windows xp系统
Matlab 软件
4开发工具和编程语言
开发工具：
基于MATLABS信工具箱的线性分组码汉明码的设计与仿真编程语言:
MATLAB是一个交互式的系统，其基本数据元素是无须定义维数的数组。

这让你
能解决很多技术计算的问题，尤其是那些要用到矩阵和向量表达式的问题。

而要花的时间则只是用一种标量非交互语言(例如C或Fortran)写一个程序
的时间的一小部分。

.
名称“MATLA”代表matrix laboratory (矩阵实验室)。

MATLAB最初是编写来提供给对由LINPACK和EINPACK工程开发的矩阵软件简易访问的。

今天, MATLAB 使用由LAPACK和ARPACK工程开发的软件，这些工程共同表现了矩阵计算的软件中的技术发展。

5详细设计
程序代码：
clc;
fm=100;
fc=500;
fs=5000;
Am=1;
A=2;
N=512;
K=N-1;
n=0:N-1;
t=(0:1/fs:K/fs);
yt=Am*cos(2*pi*fm*t);
figure(1) subplot(1,1,1),plot(t,yt),title('频率为3000 的调制信号f1 的时时域波');
y0=A+yt ; y2=y0.*cos(2*pi*fc* n/fs);
y3=fft(y2,N);% fft 变换q1=(0:N/2-1)*fs/N;
mx1=abs(y3(1:N/2));
figure(2)
subplot(2,1,1);
plot(t,y2);
title('已调信号的时时域波');
subplot(2,1,2); plot(q1,mx1);
title('f1已调信号的频谱'); %绘图
yc=cos(2*pi*fc*t);
figure(3) subplot(2,1,1),plot(t,yc),title(' 载波fc 时域波形') N=512;
n=0:N-1; yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);
y3=fft(yc1,N); q=(0:N/2-1)*fs/N;
mx=abs(y3(1:N/2));
figure(3) subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(' 载波fc 频谱') y4=0.01*randn(1,length(t));%
用RANDN 产生高斯分布序列
w=y4.A2; %噪声功率
figure(4) subplot(2,1,1);
plot(t,y4);
title(' 高斯白噪声时域波形') y5=fft(y4,N);
q2=(0:N/2-1)*fs/N; mx2=abs(y5(1:N/2));
subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title(' 高斯白噪声频域波形') y6=y2+y4;
figure(5) subplot(2,1,1),plot(t,y6),title(' 叠加后的调制信号时域波形') q3=q1;
mx3=mx1+mx2; subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title(' 叠加后的调制信号频谱波形') %调制yv=y6.*yc; % 乘以载波进行解调
Ws=yv.A2;
p1=fc-fm;
[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir 数字低通滤波
window=kaiser(k+1,beta); % 使用kaiser 窗函数
b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); % 使用标准频率响应的加窗设计函数
yt=filter(b,1,yv);
yssdb=yt.*2-2;
figure(6) subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title(' 经过低通已调信号的时域波形采样')
y9=fft(yssdb,N);
q=(0:N/2-1)*fs/N; mx=abs(y9(1:N/2));
subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(' 经过低通已调信号频域波形') % 解调ro=y9-yt;
W=(yt.A2).*(1/2);
R=W/w r=W/ro G=r/R
6 调试分析
N=512;
n=0:N-1;
yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);
y3=fft(yc1,N);
q=(0:N/2-1)*fs/N;
mx=abs(y3(1:N/2));
figure(3)
subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(' 载波fc 频谱')
y4=0.01*randn(1,length(t));% 用RANDN 产生高斯分布序列
w=y4.A2; %噪声功率
figure(4)
subplot(2,1,1);
plot(t,y4);
title(' 高斯白噪声时域波形')
y5=fft(y4,N);
q2=(0:N/2-1)*fs/N;
mx2=abs(y5(1:N/2));
subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title(' 高斯白噪声频域波形') 本段程序的作用是产生一个高斯白噪声序列求出功率并并显示其时域和频域图，本段程序简单，但其中的噪声开始没有进行设置，因而幅度很大对信号干扰过于严重。

经过老师知道，乘以一个比较小的常数后功率减小，因而得到了比较好的结果。

yv=y6.*yc; % 乘以载波进行解调
Ws=yv.A2;
p1=fc-fm;
[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir 数字低通滤波
window=kaiser(k+1,beta); % 使用kaiser 窗函数
b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); % 使用标准频率响应的加窗设计函数
yt=filter(b,1,yv);
yssdb=yt.*2-2;
figure(6)
subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title(' 经过低通已调信号的时域波形采样') y9=fft(yssdb,N); q=(0:N/2-1)*fs/N;
mx=abs(y9(1:N/2));
subplot(2,1,2),plot(q,mx),title(' 经过低通已调信号频域波形') % 解调ro=y9-yt;
W=(yt.A2).*(1/2);
R=W/w
r=W/ro
G=r/R
本段程序进行解调，并经过了低通滤波器之后得到了解调输出波形，信噪
算出输出的比及调制增益。

得到R =
1.4757e+003
-0.0032 + 0.0030i
G =
-2.1781e-006 +2.0418e-006i
既调制增益为-2.1781e-006 +2.0418e-006i
7测试结果
程序运行的结果如图:
口回冈Figure Ko. 5
File Edit Vi ew Ins er t Tools Window Help
□Q O h A J /烂q C
査加后的调制信号时域波形
叠加后的调制信号频语波形
8. 心得体会
这两周的课程设计很短，但收获很多。

我用MATLA进行了AM调制解调及抗噪性的研究。

不但又加深了课本的知识，而且也对matlab 的基本知识有了一定掌握。

本次课程设计中实现了通信基本知识与MATLA的结合，并在实际中设计并仿真AM调制解调的过程。

课程设计不仅要求对汉明编译码原理方法理论的研究，更重要的是实际设计中遇到的问题。

这次课程设计中我不得不对AM原理其设计步骤进行更深一层次的理解，对书中原来学到的只知其果不懂其因的理论，在设计中也有了更深刻的认识。

这次程序需要自己写而我MATLA的基础不是很好。

这次课程设计虽然很简单，由于没有基础，查找了很多相关的资料，但由于很多资料上面对于AM都是只简单介绍了原理以及调制解调，还都不是很全，尤其是抗噪声的设计和计算上就完全是自己想出来的。

而且这让我在编译和调试过程中除了很多次错误，这是过程，学习就是在过程中进行的，经过自己几天的劳动，再加上同学们和老师的帮助，不仅对读程序有了很大提高，而且自己的编译水平也上了一个新台阶，更加熟系了MATLAB 的应用，也对其中的函数有了大概的了解
总之这次课程设计收获很大，是一场难得的锻炼机会。

参考文献
1．郭文彬，桑林编著，通信原理-基于Matlab 的计算机仿真，北京邮电大学出版社，2006 年
2．曹志刚，钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，2002 年
3．钟麟，王峰等编著，MATLAB 仿真技术与应用教程，国防工业出版社，2004年
4．张辉，曹丽娜编著，通信原理学习指导，西安电子科技大学，2003 年
5．徐明远，邵玉斌等编著，《MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用》，西安电子科技大学出版社，2005 年
6．郭仕剑等，《MATLAB 7.x 数字信号处理》，人民邮电出版社，2006 年。