利用MATLAB仿真模拟调制系统

利用MATLAB仿真模拟调制系统MATLAB的名称源自MatrixLaboratory，专门以矩阵形式处理数据，是目前国际上流行的进行科学研究、工程计算的软件，广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作中。MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下的系统性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有优势，因而MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。本文中，我们对模拟调制系统、数字带通传输系统等列举了一些MATLAB仿真的实例，作为大家学习MATLAB的参考资料，让读者学会处理具体问题的建模编程方法，逐渐掌握MATLAB的通信系统仿真。由本章的学习我们知道，各种信源所产生的基带信号并不能在大多数信道内直接传输，而是需要经调制后再送到信道中去。在接受端就必须通过相反的过程，即解调。本章中，我们以常规双边带调幅AM系统为例仿真模拟通信系统的各个过程。我们假定信号频率为10Hz，载波频率为50Hz，采样率为1000Hz，信噪比SNR等于3。要求利用MATLAB软件仿真AM调制每一点的波形，包括信息信号、AM信号、载波信号、已调信号、通过带通滤波器后的信号，解调后的信号；并仿真AM信号频谱、已调信号频谱与解调信号频谱。MATLAB程序如下：%标准调幅AM调制a0=2;f0=10;fc=50;snr=3;fs=1000;%变量定义t=[-50:0.001:50];am1=cos(2*pi*f0*t);%产生信号频率为f0的基带信号am=a0+am1;%产生AM信号c_am=cos(2*pi*fc*t);%产生频率为fc的载波AM_mod=am.*c_am;%产生调制信号am_f=fft(am);%AM频域AM_modf=fft(AM_mod);y=awgn(AM_mod,snr);%叠加噪声figure(1);holdon;subplot(2,2,1);plot(t,am1);axis([00.4-22]);title('基带信号波形');%绘图subplot(2,2,2);plot(t,am);axis([00.4-26]);title('AM信号波形');subplot(2,2,3);plot(t,c_am);axis([00.4-22]);title('载波信号波形');subplot(2,2,4);plot(t,AM_mod);axis([00.4-88]);title('已调信号波形');holdoff;figure(2);holdon;subplot(2,2,1);plot(t,AM_mod);axis([00.4-88]);title('已调信号波形');subplot(2,2,2);plot(t,y);axis([00.4-88]);title('叠加噪声后的信号波形');;a=[35,65];b=[30,70];Wp=a/(fs/2);Ws=b/(fs/2);Rp=3;Rs=15;[N,Wn]=Buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%计算巴特沃斯数字滤波器的阶数和3db截止频率[B,A]=Butter(N,Wn,'bandpass');%计算巴特沃斯模拟滤波器系统函数的分子、分母多项式系数向量sig_bandpass=filtfilt(B,A,y);%带通滤波后信号subplot(2,2,3);plot(t,sig_bandpass);axis([00.4-88]);title('经带通滤波后信号波形');holdoff;AM_dem=sig_bandpass.*c_am;Wp=15/(fs/2);Ws=40/(fs/2);Rp=3;Rs=20;[N,Wn]=Buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%同上[B,A]=Butter(N,Wn,'low');AM_demod=filtfilt(B,A,AM_dem)%低通滤波后信号AM_demodf=fft(AM_demod);subplot(2,2,4);plot(t,AM_demod);axis([00.402]);title('解调信号波形');holdoff;f=(0:100000)*fs/100001-fs/2;figure(3);holdon;subplot(3,1,1);plot(f,fftshift(abs(am_f)));title('AM信号频谱');%绘图subplot(3,1,2);plot(f,fftshift(abs(AM_modf)));title('已调信号频谱');subplot(3,1,3);plot(f,fftshift(abs(AM_demodf)));title('解调信号频谱');holdoff;其波形如5-所示。00.10.20.30.4-2-1012基带信号波形00.10.20.30.4-20246AM信号波形00.10.20.30.4-2-1012载波信号波形00.10.20.30.4-505已调信号波形图1发送端信号波形00.10.20.30.4-505已调信号波形00.10.20.30.4-505叠加噪声后的信号波形00.10.20.30.4-505经带通滤波后信号波形00.10.20.30.400.511.52解调信号波形图2接收端信号波形-500-400-300-200-10001002003004005000123x105AM信号频谱-500-400-300-200-10001002003004005000510x104已调信号频谱-500-400-300-200-1000100200300400500012x105解调信号频谱图3信号频谱图