調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)及抗噪聲性能分析

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1、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)及抗噪聲性能分析1需求分析應(yīng)用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)基本的通信系統(tǒng)的應(yīng)用程序，進(jìn)行模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)與仿真。所有的仿真用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)的信道都假設(shè)為高斯白噪聲信道，并用程序畫(huà)出調(diào)制信號(hào)，載波，已調(diào)信號(hào)、解調(diào)信號(hào)的波形。2概要設(shè)計(jì)通信的目的是傳輸信息。通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信息源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地。對(duì)于任何一個(gè)通信系統(tǒng)，均可視為由發(fā)送端、信道和接收端三大部分組成（如圖1所示）。信息源發(fā)送設(shè)備信道接受設(shè)備信息源噪聲源發(fā)送端接收端信道圖1通信系統(tǒng)一般模型信息源（簡(jiǎn)稱信源）的作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始信號(hào)。根據(jù)消

2、息的種類不同信源分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備的作用產(chǎn)生適合傳輸?shù)男盘?hào)，即使發(fā)送信號(hào)的特性和信道特性相匹配，具有抗噪聲的能力，并且具有足夠的功率滿足原距離傳輸?shù)男枨?。信息源和發(fā)送設(shè)備統(tǒng)稱為發(fā)送端。發(fā)送端將信息直接轉(zhuǎn)換得到的較低頻率的原始電信號(hào)稱為基帶信號(hào)。通?；鶐盘?hào)不宜直接在信道中傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端需將基帶信號(hào)的頻譜搬移（調(diào)制）到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。這就是調(diào)制的過(guò)程。信號(hào)通過(guò)信道傳輸后，具有將信號(hào)放大和反變換功能的接收端將已調(diào)制的信號(hào)搬移（解調(diào)）到原來(lái)的頻率范圍，這就是解調(diào)的過(guò)程。信號(hào)在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程總會(huì)受到噪聲的干擾，通信系統(tǒng)中沒(méi)有傳輸

3、信號(hào)時(shí)也有噪聲，噪聲永遠(yuǎn)存在于通信系統(tǒng)中。由于這樣的噪聲是疊加在信號(hào)上的，所以有時(shí)將其稱為加性噪聲。噪聲對(duì)于信號(hào)的傳輸是有害的，它能使模擬信號(hào)失真。在本仿真的過(guò)程中我們假設(shè)信道為高斯白噪聲信道。調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。一方面，通過(guò)調(diào)制可以把基帶信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上去，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)。另一方面，通過(guò)調(diào)制可以提高信號(hào)通過(guò)信道傳輸時(shí)的抗干擾能力，同時(shí)，它還和傳輸效率有關(guān)。具體地講，不同的調(diào)制方式產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)的帶寬不同，因此調(diào)制影響傳輸帶寬的利用率。可見(jiàn)，調(diào)制方式往往決定一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。在本仿真的過(guò)程中

4、我們選擇用調(diào)頻調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制過(guò)程是一個(gè)頻譜搬移的過(guò)程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來(lái)，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。在本仿真的過(guò)程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。3運(yùn)行環(huán)境硬件環(huán)境：WindowsXP軟件環(huán)境：MATLAB4詳細(xì)設(shè)計(jì)FM調(diào)制模型的建立圖2FM調(diào)制模型其中，為基帶調(diào)制信號(hào)，設(shè)調(diào)制信號(hào)為設(shè)正弦載波為信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為。調(diào)制過(guò)程分析在調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)的頻率去控制載波的頻率的變化，載波的瞬時(shí)頻偏隨調(diào)制信號(hào)成正比例變化，即式中，為調(diào)頻靈敏度（）。這時(shí)相位偏移為則可得到調(diào)頻信號(hào)為調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生

5、的M文件：dt=0.001;%設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)t=0:dt:1.5;%產(chǎn)生時(shí)間向量am=15;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)幅度←可更改fm=15;%設(shè)定調(diào)制信號(hào)頻率←可更改mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成調(diào)制信號(hào)fc=50;%設(shè)定載波頻率←可更改ct=cos(2*pi*fc*t);%生成載波kf=10;%設(shè)定調(diào)頻指數(shù)int_mt(1)=0;%對(duì)mt進(jìn)行積分fori=1:length(t)-1int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;endsfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)FM解調(diào)模型的建立調(diào)制

6、信號(hào)的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)，故應(yīng)用范圍受限；而非相干解調(diào)不需同步信號(hào)，且對(duì)于NBFM信號(hào)和WBFM信號(hào)均適用，因此是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。在本仿真的過(guò)程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。圖4FM解調(diào)模型非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖5所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信號(hào)和噪聲，限幅器是為了消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來(lái)限制帶外噪聲，使調(diào)頻信號(hào)順利通過(guò)。鑒頻器中的微分器把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波，然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過(guò)低通濾波器取出調(diào)制信號(hào)。解調(diào)過(guò)程分

7、析設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為微分器的作用是把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波。微分器輸出為包絡(luò)檢波的作用是從輸出信號(hào)的幅度變化中檢出調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器輸出為稱為鑒頻靈敏度（），是已調(diào)信號(hào)單位頻偏對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)的幅度，經(jīng)低通濾波器后加隔直流電容，隔除無(wú)用的直流，得微分器通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，代碼如下：fori=1:length(t)-1%接受信號(hào)通過(guò)微分器處理diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;enddiff_nsfmn=abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對(duì)值得到瞬時(shí)幅%度（包絡(luò)檢波）高斯