基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真毕业设计论文.pdf

毕业设计论文DTMF信号系统的Matlab仿真摘要双音多频（Dual Tone Multi Frequency, DTMF）信号是音频电话中的拨号信号，由美国AT&T贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。

这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动检测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。

这种双音多频信号制式不仅用在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其他通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。

这些系统中用户可以用电话发送DTMF信号选择语音菜单进行操作。

DTMF信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，其中还用到了D/A变换器；在接收端用A/D变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理。

本文着重介绍了一种快速的频率检测算法——GEORTZEL算法的原理，以及该算法在双音多频拨号检测系统中的应用。

并根据此算法设计出了相应的滤波器，利用MATLAB在计算机上对双音多频的信令产生及检测接收系统进行了仿真测试。

关键词：双音多频，Goertzel算法，数字信号处理，傅里叶变换；ⅠAbstractDual-tone multi-frequency signaling (DTMF) is tone dialing signals , developed by AT&T , and used in telephone networks. This signal system has a high rate of speed dial and easy automatic identification, soon took the place of the originaldial-up form of pulse counting method used. This dual-tone multi-frequency signaling system is not only used in the telephone network , can also be used in other communication systems to transfer decimal data, e-mail and banking system. These system users can select send DTMF signals by telephone voice menu for operation.DTMF signaling system is a typical small signal processing system , it is to use digital methods to produce the analog signal and transmission , which also used the D / A converter; at the receiving end with D / A converter to convert it into a ditigal signal, and digital signal processing. This article specially introduced the theory of a fast check algorithm --GEORTZEL algorithm, and its application in detecting the double tone multi frequency system. We designed the corresponding filter according to the algorithm the same time，and we imitate the whole dialing process of the system through the MATLAB in the computer at last.Keywords：Dual-tone multi-frequency (DTMF); GEORTZEL algorithm; Digital signal processing (DSP); Fourier transfer;Ⅱ目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1.绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 数字信号简介 (1)1.3 数字滤波器 (3)1.4 频率分析 (4)1.4.1 傅里叶级数及傅里叶变换 (4)1.4.2 Z变换及系统函数 (4)1.4.3 离散系统傅里叶变换（DFT） (5)2.双音多频（DTMF）通信系统 (6)2.1 双音多频（DTMF）信号简介 (6)2.2 双音多频（DTMF）信号的产生 (6)2.3 双音多频（DTMF）信号的检测 (7)3.戈泽尔(Goertzel)算法 (11)3.1 戈泽尔(Goertzel)算法原理 (11)3.2 戈泽尔(Goertzel)算法程序 (13)4.检测双音多频信号（DTMF）的DFT参数 (14)4.1 频谱分析的分辨率 (14)4.2 频谱分析的频率范围 (14)4.3 检测频率的准确性 (14)5.双音多频（DTMF）系统的Matlab实现 (16)5.1 Matlab简介 (16)5.2 双音多频（DTMF）系统的仿真 (17)6.结束语 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1 引言双音多频（Dual Tone Multi Frequency，DTMF）信号，由美国AT&T贝尔实验室研制，用于音频电话网络中的拨号信号。

创新实践报告报告题目：基于matlab的通信系统仿真学院名称：信息工程学院*名：***班级学号：***师：**二O一四年十月十五日目录一、引言 (3)二、仿真分析与测试 (4)2.1 随机信号的生成 (4)2.2信道编译码 (4)2.2.1 卷积码的原理 (4)2.2.2 译码原理 (5)2.3 调制与解调 (5)2.3.1 BPSK的调制原理 (5)2.3.2 BPSK解调原理 (6)2.3.3 QPSK调制与解调 (7)2.4信道 (8)2.4.1 加性高斯白噪声信道 (8)2.4.2 瑞利信道 (8)2.5多径合并 (8)2.5.1 MRC方式 (8)2.5.2 EGC方式 (9)2.6采样判决 (9)2.7理论值与仿真结果的对比 (9)三、系统仿真分析 (11)3.1有信道编码和无信道编码的的性能比较 (11)3.1.1信道编码的仿真 (11)3.1.2有信道编码和无信道编码的比较 (12)3.2 BPSK与QPSK调制方式对通信系统性能的比较 (13)3.2.1调制过程的仿真 (13)3.2.2不同调制方式的误码率分析 (14)3.3高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 (15)3.3.1信道加噪仿真 (15)3.3.2不同信道下的误码分析 (15)3.4不同合并方式下的对比 (16)3.4.1 MRC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.2 EGC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.3 MRC、EGC分别在2根、4根天线下的对比 (17)3.5理论数据与仿真数据的区别 (17)四、设计小结 (19)参考文献 (20)一、引言现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。

这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。

在这种迫切的需求之下，MATLAB应运而生。

摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。

本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法，然后，运用Matlab设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序，主要包括PSK，DPSK和16QAM。

通过仿真，分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并考虑了信道噪声的影响。

通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。

最后，对三种调制解调系统的性能进行了比较。

关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab。

AbstractDigital modulation is one of the most important part in communication system, and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability. In this paper, some usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation programs are built by using MATLAB, they mainly include PSK,DPSK,16QAM. Through simulation, we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations, and also consider the effect of the channel noise. Through the simulation, we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly. At last, the capability of these digital modulations have been compared.Keywords: Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.目录第一章引言 (1)1.1研究背景 (1)1.2通信的发展现状和趋势 (1)1.3研究目的与意义 (2)1.4本文内容安排 (2)第二章数字调制解调相关原理 (3)2.1二进制相移键控(2P S K) (3)2.2二进制差分相移键控(2D P S K) (5)2.3正交振幅调制(Q A M) (8)第三章数字调制解调仿真 (10)3.12PSK调制和解调仿真 (10)3.22DPSK调制和解调仿真 (14)3.316QAM调制和解调仿真 (18)3.4各种调制比较 (24)第四章结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第一章引言1.1 研究背景随着通信系统复杂性的增加，传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要，通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性。

基于MATLAB的模拟信号数字化系统的研究与仿真摘要本文研究的主要内容是《通信原理》仿真实验平台的设计与实现---模拟信号数字化Matlab软件仿真。

若信源输出的是模拟信号，如电话传送的话音信号，模拟摄像机输出的图像信号等，若使其在数字信道中传输，必须在发送端将模拟信号转换成数字信号，即进行A/D变换，在接收端则要进行D/A变换。

模拟信号数字化由抽样、量化、编码三部分组成。

由于数字信号的传送具有稳定性好，可靠性高，方便传送和传送等诸多优点，使得被广泛应用到各种技术中。

不仅如此，Matlab仿真软件是常用的工具之一，可用于通信系统的设计和仿真。

在科研教学方面发挥着重要的作用。

Matlab有诸多优点，编程简单、操作容易、处理数据迅速等。

本文主要阐述的是模拟信号数字化的理论基础和实现方法。

利用Matlab提供的可视化工具建立了数字化系统的仿真模型，详细讲述了抽样、量化、编码的设计，并指出了在仿真建模中要注意的问题。

在给定的仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。

关键词：Matlab、模拟信号数字化、仿真绪论1837年，莫尔斯完成了电报系统，此系统于1844年在华盛顿和巴尔迪摩尔之间试运营，这可认为是电信或者远程通信，也就是数字通信的开始。

数字化可从脉冲编码调制开始说起。

1937年里夫提出用脉冲编码调制对语声信号编码，这种方法优点很多。

例如易于加密，不像模拟传输那样有噪声积累等。

但在当代代价太大，无法实用化；在第二次世界大战期间，美军曾开发并使用24路PCM系统，取得优良的保密效果。

但在商业上应用还要等到20世纪70年代。

才能取代当时普遍采用的载波系统。

我国70代初期决定采用30路的一次群标准，80年代初步引入商用，并开始了通信数字化的方向。

数字化的另一个动向是计算机通信的发展。

随着计算机能力的强大，并日益被利用，计算机之间的信息共享成为进一步扩大其效能的必需。

60年代对此进行了很多研究，其结果表现在1972年投入使用的阿巴网。

2011届学士学位论文信号与系统中典型问题的MATLAB分析系别: 电子信息系专业: 电子信息科学与技术学号:姓名:指导教师:指导教师职称: 教授2011年4月30日信号与系统中典型问题的MATLAB分析摘要从信号与系统课程的特点出发，结合MATLAB软件优势，针对实例进行分析。

主要从连续信号、离散信号两方面应用MATLAB软件进行仿真和分析。

分别对连续信号和离散信号中线性时不变(LTI)系统信号分析，应用MATLAB软件进行仿真和分析。

对连续时间信号和离散时间信号的线性时间不变(LTI)系统的变换域，卷积和采样定理进行了模拟。

实例中运用了连续模块库、离散模块库等。

通过实例表明了MATLAB软件的便捷性，可以提高工作效率。

实践证明，采用MATLAB软件进行辅助分析可以我们对知识点的理解更深入更透彻。

关键词MATLAB仿真；时域分析；频域分析；卷积；序列卷和；冲激响应；阶跃响应；The Applied Research of Signal ProcessingBased on MATLABAbstract we give an overview of the examples from the characteristics of signal and system course, combining with MATLAB software advantages. The main idea is that MATLAB simulation and analysis software were applied in the continuous-time signals and discrete-time signals. In continuous-time signals and discrete-time signals the response signal of linear time invariant(LTI) system and its analysis of the transform domain and convolution and Sampling theorem were simulated. The examples used the continuous and discrete blocks library and communication toolbox, etc. Some examples show that processing signals can bring us great convenience and high efficiency. Practice has proved, using MATLAB software were aided analysis on knowledge points we can understand deeper and more thoroughly.Key-words MATLAB; the Time-domain Analysis；Frequency domain analysis；convolution ；Sequence convolution ；Impulse response ；Order step-response目录1引言 (1)2 MATLAB软件介绍 (2)3 MATLAB对连续时间信号的分析 (3)MATLAB仿真线性时不变(LTI)系统响应的信号表示 (3)MATLAB对连续信号变换域的分析 (4)连续时间信号的卷积计算及MATLAB的实现 (5)连续时间系统抽样定理的验证 (6)84 MATLAB对离散时间信号的分析 (10)离散系统的单位样值响应 (11)离散系统的变换域分析 (12)离散时间信号的卷积计算 (13)结论 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录一 (18)附录二 (19)附录三 (21)1 引言随着软件的发展，为仿真实验提供了另一思路，MATLAB软件具有强大的数值计算和矩阵处理功能。

基于MATLAB的数字调制性能仿真与比较作者姓名：专业名称：指导老师：摘要利用Matlab作为编程工具，对二进制数字调制系统进行了分析，设计了二进制数字调制系统模型，并对模型的仿真流程以及仿真结果进行具体分析，加强对理论知识的学习和掌握。

随着通信系统的不断发展，通信技术越来越受到重视，其中二进制数字调制系统也得到了全面的发展，作为通信专业的学生更应该熟练地掌握通信的知识，但是仅仅通过书面的知识难免太过于抽象。

Matlab是一款功能强大的应用工具软件，Matlab提供了可视化的系统仿真环境，可以方便、灵活的建立各种形象的仿真模型，让抽象的理论通过图形形象的呈现在我们眼前。

本文即利用Matlab建立通信仿真模型对理论知识加深学习。

经过最近对通信原理的学习，本文中对通信系统中的二进制数字调制系统进行编程和仿真，并对结果进行比较和分析。

数字信号有两种传输方式，分别是基带传输方式和调制传输方式，即带通，在实际应用中，因基带信号含有大量低频分量不利于传送，所以必须经过载波和调制形成带通信号，通过数字基带信号对载波某些参量进行控制，使之随基带信号的变化而变化，这一过程即为数字调制。

数字调制为信号长距离高效传输提供保障，现已广泛应用于生活和生产中。

另外根据控制载波参量方式的不同，数字调制主要有振幅键控（ASK），频移键控(FSK)，相移键控(PSK) 三种基本形式。

本次设计针对二进制的2ASK、2FSK、2PSK进行讨论，应用Matlab矩阵实验室进行仿真，分析和修改，通过仿真系统生成一个人机交互界面，以利于仿真系统的操作。

通过对系统的仿真，更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素，以便于比较，评论和改进。

关键词：MATLAB 数字调制振幅键控频移键控相移键控AbstractUsing Matlab as a programming tool , the binary digital modulation system analysis, design binary digital modulation system model , a specific analysis and model simulation process and simulation results strengthen the theoretical knowledge to learn and master.With the continuous development of communication systems , communication technology is more and more attention , in which the binary digital modulation system been fully developed as a communications professional students should be proficient in the communication of knowledge , but only through the written knowledge inevitably too too abstract . Matlab is a powerful application tools , Matlab provides a visualization system simulation environment , Convenient and flexible simulation model, the establishment of a variety of image abstract theories through graphic image in front of us . This article namely the use of the Matlab to to establish communication simulation model to to deepen learning the theoretical knowledge . After a recent study on the communication principle , this paper binary digital modulation communication system programming and simulation , and the results were analyzed .Digital signal there are two transmission modes , respectively, baseband transmission manner and modulation transmission mode , i.e. , band-pass , in practical applications , a baseband signal containing a large number of low - frequency component is not conducive to transmission , so must be after the carrier and the modulation is formed with a communication number , through the digital baseband signal to control certain parameters of the carrier , so that the signal with random changes , this process is known as the digital modulation . Digital modulation signals over long distances efficient transmission to provide protection , is now widely used in the life and production . Further , different ways according tothe parameters of the control carrier , digital modulation and amplitude modulation ( ASK ) , frequency modulation (FSK), phase modulation (PSK) are three basic forms . The topics for discussion of the application of Matlab Matrix Laboratory on binary 2ASK, 2FSK, 2PSK simulation , analysis and modification , A man-machine interface generated by the simulation system , in order to facilitate the operation of the simulation system . Simulation system , a more intuitive understanding of digital modulation system performance and affect the performance of a variety of factors , in order to compare , review and improve .Keywords: MATLAB, Digital modulation, ASK, FSK, PSK目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I V 前言. (1)1 绪论 (3)1.1 通信技术的历史和发展 (3)1.1.1通信的概念 (4)1.1.2通信的发展史简介 (4)1.2 数字调制技术 (5)1.3 数字调制的发展现状和趋势 (7)1.4 数字调制方式 (8)2 MATLAB仿真技术 (10)2.1 通信系统仿真简介 (10)2.2 MATLAB简介 (11)2.3 Simulink建模环境简介 (12)3 二进制数字调制系统原理分析 (14)3.1 二进制振幅键控（2ASK） (14)3.2 二进制频移键控（2FSK） (15)3.3 二进制相移键控（2PSK） (16)4 数字调制系统仿真的编程实现 (18)4.1 2ASK系统的编程实现 (18)4.2 2FSK系统的编程实现 (19)4.3 2PSK系统的编程实现 (21)4.4 时域特性的比较 (23)5 数字调制系统的Simulink仿真 (24)5.1 基带频移键控 (24)5.2 基带相移键控 (27)5.3 性能比较 (29)总结 (30)致谢 (32)参考文献 (33)大学 (34)本科毕业论文（设计）管理办法 (34)前言通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。

基于Matlab的数字通信系统调制解调研究毕业论文设计成一些子系统，再利用这些子系统来构造整个系统。

Simulink模块库包含有Sources（输入源）、Sinks（输出方式）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）等具有不同功能的SIMULINK库模块，而且每个子模型库中包含相应的功能模块，用户可以根据特定的需要创建自己的模块。

我们可以通过Matlab命令来打开Simulink模型并进行仿真。

在Matlab命令窗口中，使用open lizila.mdl，然后使用sim(lizila.mdl)就可以启动对模型lizila.mdl的仿真，实现Simulink仿真的自动化[5]。

Matlab提供了许多途径用于与Simulink的数据交互，从而实现Matlab编程与Simulink模型相结合的综合仿真，使仿真更为人性化，满足使用者的不同需求[6]。

第三章数字通信系统3.1数字通信系统的概念数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，相比模拟通信系统，具有频谱利用率高，能够提供多种业务服务，抗噪声、抗干扰、抗多径衰落能力强，能实现更加有效、灵活的网络管理和控制，便于实现通信的安全保密，可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量等优点[7]。

因此，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代通信技术的主流。

数字通信设计主要有信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等许多技术问题。

3.2数字通信系统的组成1．信源的作用是把各种消息转换成原始的电信号，模拟信源输出的是连续的模拟信号，数字信源输出的是离散的数字信号，模拟信源送出的信号经数字化处理后可变为数字信号。

2．信源编码有提高信息传输的有效性和完成模/数（A/D）转换两个基本功能。

提高信息传输有效性即通过其中一种数据压缩技术减少码元数目和降低码元速度，完成模/数转换即信源编码器将信源给出的模拟信号转换成数字信号。

毕业论文基于MATLAB的通信系统的设计与仿真摘要通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称，作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。

调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位，是不可或缺的，因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。

MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理与系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言，它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以与丰富的工具箱，为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。

本论文首先介绍了通信系统的概念，进而引出调制和解调，然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。

由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱，并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现，运用MATLAB仿真软件进行仿真。

[关键词]：通信系统调制与解调 MATLABABSTRACTCommunication system is used to complete the information transmission process of the floorboard of the technology system, is used to send information from the source to one or more destinations. Modulation and demodulation in the process of information transmission occupies the important position, is indispensable, so the system of modulation and demodulation process is extremely important. MATLAB numerical computation, graphics rendering, image processing and system simulation, and powerful functions in the integration of scientific computing language, its powerful function of matrix and graph visualization and rich toolkit, for the analysis of the communication system of modulation and demodulation process provides a great convenience.This paper firstly introduces the concept of communication system, which lead to modulation and demodulation, and then introduces our commonly used several kinds of modulation and demodulation method.[Key words]：Communication systemModulation and demodulation MATLAB目录前言3第一章通信系统的调制与解调4第一节通信系统的概念4一、模拟通信系统4二、数字通信系统5三、QAM调制解调原理13第二节多进制正交幅度调制与相干解调原理框图16一、正交调制原理框图16二、相干解调原理框图17第二章 MATLAB通信系统工具箱17第三章 MATLAB的模拟调制和解调实例19 第一节用MATLAB分析双边带幅度调制（DSM-AM）19第二节用MATLAB分析相干解调过程21 第三节基于MATLAB的多进制正交幅度调制与相干解调设计与仿真24一、对系统进行分析与设计24二、随机信号的生成24三、星座图映射25四、波形成形（平方根升余弦滤波器）27五、调制28六、加入高斯白噪声之后解调28七、误码率曲线31八、16-QAM载波调制信号在AWGN信道下的性能31第四节仿真结果与分析33结论36致 37参考文献37前言通信按照传统的理解就是信息的传输，在当今高度信息化得社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”。