SSB单边带调制与解调

目录

1 设计目的与要求 (1)

1.1 设计目的 (1)

1.2 设计要求 (1)

2 设计方案 (1)

2.1 设计原理 (1)

2.1.1滤波法 (2)

2.2.2 相移法 (3)

2.2 相干解调 (4)

3 系统设计 (5)

3.1 Simulink工作环境 (5)

3.2 SSB信号调制 (5)

3.2.1 调制模型构建与参数设置 (5)

3.2.2 仿真结果与分析 (6)

3.3 SSB相干解调 (8)

3.3.1 解调模型构建与参数设置 (8)

3.3.2 仿真结果及分析 (9)

3.4 加入高斯噪声的调制与解调 (11)

3.4.1模型构建 (11)

3.4.2 仿真结果及分析 (12)

3.5 不同噪声对信道影响 (16)

4心得体会 (17)

参考文献 (17)

1 设计目的与要求

1.1 设计目的

本课程设计是实现SSB的调制与相干解调，以及在不同噪声下对信道的影响。信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程，即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制与解调方式往往决定了一个通信系统的性能。单边带SSB信号的解调采用相干解调法，这种方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

1.2 设计要求

（1）用simulink对系统建模

（2）输入模拟信号观察其输出波形

（3）在理想信道和加入高斯噪声的信道下比较各系统性能；记录相关数据并分析

2 设计方案

2.1 设计原理

单边带调制是幅度调制中的一种。幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律

而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。常见的调幅（AM）、双边带（DSB）、残留边带（VSB）等调制就是幅度调制的几种典型的实例。单边带调制（SSB）信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法。

2.1.1滤波法

单边带调制就是只传送双边带信号中的一个边带（上边带或下边带）。产生单边带信号最直接、最常用的是滤波法，就是从双边带信号中滤出一个边带信号，图1是滤波法模型的示意图。

图1 滤波法SSB信号调制

单边带信号的频谱如图2所示，图中H SSB（ω）是单边带滤波器的系统函数，即的傅里叶变换。若保留上边带，则H SSB（ω）应具有高通特性如图2（b）所示。H

)(t

SSB

单边带信号的频谱如图2（c）所示。

若保留下边带，则应具有低通特性如图2（d）所示。

单边带信号的频谱如图2（e）所示。

图2 滤波法形成单边带信号频谱图

2.2.2 相移法

单边带信号的时域表达式为：

这里是的希尔伯特变换。从表达式可以得到单边带调制信号相移法的一般模型框图，如图3所示。

图 3 SSB移相法模型

希尔伯特变换H（w）及有关特性为：

定义

式中

显然，信号通过传递函数为的滤波器，即可得到。具有传递函数

的滤波器称为希尔伯特滤波器。传递函数的模和相位特性如图4所示。从图4可见，希尔伯特滤波器是一个宽带90o移相网络，是正交变换网络。

图4希尔伯特滤波器的传递函数

2.2 相干解调

解调就是把接收到的SSB信号经过处理，滤掉载波成分，使之还原成发射之前的有用的信息。SSB信号的解调方法主要有两种，一个是相干解调法，另一个是包络检波。

相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器的一般模型如图5所示。

图5 相干解调一般模型

相干解调时，为了无失真地恢复原基带星信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带信号。

3 系统设计

3.1 Simulink工作环境

在MATLAB命令窗口，单击工具栏上的按钮可进入Simulik。模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从而实现全图形化仿真。Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。图6为Simulink工具模块页面

图6 Simulink工具页面

3.2 SSB信号调制

3.2.1 调制模型构建与参数设置

在MATLAB 的集成仿真环境Simulink中建立单边带调制与解调系统模型并实现对它的动态仿真，SSB调制系统模型如图7，调制信号m（t）参数设置为，幅值为2，频率为1。载波信号c（t）参数为幅值为2，频率为10。