频分复用、时分复用系统MATLAB仿真
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目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 频分复用的概述 (1)1.2 仿真软件Multisim简介 (3)2 频分复用的原理 (4)3 模块电路设计 (6)3.1 乘法器 (6)3.2 加法器 (7)3.3 带通滤波器 (8)3.4 二阶低通滤波器 (9)4 频分复用电路设计 (10)5 仿真结果与分析 (11)5.1 软件仿真 (11)5.2 仿真结果分析 (13)6 心得体会 (14)参考文献 (15)1 绪论“复用”是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。
例如,在电话系统中,传输的语音信号的频率一般在300~3400Hz内。
为了是若干个这样的信号能在同一信道上传输,可以使它们的频谱调制到不同的频段,合并在一起不至于相互影响,并能在接受端彼此分离开来。
常见的信道复用采用按频率区分和按时间区分信号。
频分复用(FDM)是按频率分割多路信号的方法,即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段,每路信号占据其中的一个频段。
在接收端用适当的滤波器将多路信号分开,分别进行解调和终端处理。
时分复用(TDM)是按时间分割多路信号的方法,即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙,每路信号占据其中一个时隙。
在接收端用时序电路将多路信号分开,分别进行解调和终端处理。
1.1 频分复用的概述频分复用就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路信号。
频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。
频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM)。
频分多路复用系统的优点:信道复用率高,分路方便,因此,频分多路复用是目前模拟通信中常采用的一种复用方式,特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。
时分复用和频分复用时分复用频分复用简介数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(MultiplexiI1g)。
采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。
频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是两种最常用的多路复用技术。
举个例最简单的例子:从A地到B地坐公交2块。
打车要20块为什么坐公交便宜呢这里所讲的就是“多路复用”的原理。
频分复用(FDM) 频分复用按频谱划分信道,多路基带信号被调制在不同的频谱上。
因此它们在频谱上不会重叠,即在频率上正交,但在时间上是重叠的,可以同时在一个信道内传输。
在频分复用系统中,发送端的各路信号m1(t),m2(t),…,mn(t)经各自的低通滤波器分别对各路载波f1(t),f2(t),…,fn(t)进行调制,再由各路带通滤波器滤出相应的边带(载波电话通常采用单边带调制),相加后便形成频分多路信号。
在接收端,各路的带通滤波器将各路信号分开,并分别与各路的载波f1(t),f2(t),…,fn(t)相乘,实现相干解调,便可恢复各路信号,实现频分多路通信。
为了构造大容量的频分复用设备,现代大容量载波系列的频谱是按模块结构由各种基础群组合而成。
根据国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议,基础群分为前群、基群、超群和主群。
①前群,又称3路群。
它由3个话路经变频后组成。
各话路变频的载频分别为12,16,20千赫。
取上边带,得到频谱为12~24千赫的前群信号。
②基群,又称12路群。
它由4个前群经变频后组成。
各前群变频的载频分别为84,96,108,120千赫。
取下边带,得到频谱为 60~108千赫的基群信号。
通信系统课程设计报告基于MATLAB的N路信号频分复用系统的设计[摘要]【目的】在通信技术的发展中,通信系统的仿真技术是一个重点.尤其是通信技术在生活中的应用,更是必不可少的,因而研究和改善通信工程的应用是十分必要的。
【方法】本次课程设计主要运用MATLAB集成环境下的M文件编程仿真平台进行N路信号占用频分复用系统的设计与建模。
主要是对多路信号进行SSB及FM调制,叠加,然后再进行解调,恢复出基带信号。
【结果】程序运行的结果展现了产生的信号,以及后续信号的调制、加高斯白噪声、叠加、解调及滤波等,在误差允许的范围为内,结果是正确的.【结论】所设计的频分复用系统,可靠性好,稳定性高,抗噪声强,以后具有良好的应用前景。
[关键词]频分复用;调制及解调;滤波[abstract]【objective 】in the development of communication technology,the communication system simulation technology is a key。
Communication technology in the application of life, in particular, is more essential,thus research and application is very necessary to improve communication engineering。
【method 】the course design of the main use of MATLAB M file programming simulation platform of integrated environment is N signal takes the design and modeling of frequency division multiplexing system。
频分复⽤、时分复⽤和码分复⽤频分复⽤(FDM):按频率划分的不同信道,⽤户分到⼀定的频带后,在通信过程中⾃始⾄终都占⽤这个频带,可见频分复⽤的所有⽤户在同样的时间占⽤不同的带宽资源(带宽指频率带)时分复⽤(TDM):按时间划分成不同的信道,每⼀个时分复⽤的⽤户在每⼀个TDM帧中占⽤固定序列号的间隙,可见时分复⽤的所有⽤户是在不同时间占⽤同样的频带宽度码分复⽤(CMD):更常⽤的是码分多址(CMDA),每⼀个⽤户可以在同样的时间使⽤同样的频带进⾏通信,由于各⽤户使⽤经过特殊挑选的不同码型,因此各⽤户之间不会造成⼲扰。
码分复⽤最初⽤于军事通信,因为这种系统发送的信号有很强的抗⼲扰能⼒,其频谱类似于⽩噪声,不易被敌⼈发现,后来才⼴泛的使⽤在民⽤的移动通信中,它的优越性在于可以提⾼通信的话⾳质量和数据传输的可靠性,减少⼲扰对通信的影响,增⼤通信系统的容量,,降低⼿机的平均发射功率等,其⼯作原理如下:在CDMA中,每⼀个⽐特时间在划分为m个短的间隔,称为码⽚(chip),通常m的值为64或128,为了⽅便说明,取m为81. 使⽤CDMA的每⼀个站被指派⼀个唯⼀的m bit码⽚序列,⼀个站如果要发送⽐特1,则发送它⾃⼰的m bit码⽚序列,如果要发送0,则发送该码⽚序列的⼆进制反码,按照惯例将码⽚中的0写成-1,将1写成+12. CDMA给每⼀个站分配的码⽚序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交,⽤数学公式表⽰,令向量S表⽰站S的码⽚向量,再令T表⽰其他任何站的码⽚向量。
两个不同站的码⽚序列正交,就是向量S和T的规格化内积都是S * T = 03. 任何⼀个码⽚向量和该码⽚向量⾃⼰的规格化内积都是S * S = 14. 任何⼀个码⽚向量和该码⽚的反码的向量的规格化内积都是-1所有其他站的信号都被过滤,⽽只剩下S站发送的信号。
当S站发送⽐特1时,在X站计算内积结果为+1;当S站发送⽐特0时,内积结果为-1;当S站不发送时,内积结果为0,S与X正交。
信道复用技术原理与特点(频分、时分、波分、码分)信道复用技术是一种可以有效地利用有限的通信资源的技术,在不增加额外的通信资源情况下,可以同时传输多个用户的信号。
常见的信道复用技术有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、波分复用(WDM)和码分复用(CDM)。
频分复用(FDM)是通过将不同用户的信号分配到不同的频率带上来实现多用户通信的技术。
在发送端,将用户的信号通过滤波器分成不同的频率带,然后通过对应的频率载波进行调制并合并,形成复合信号进行发送;在接收端,将复合信号经过滤波器分离出不同的频率带,并经过解调得到原始信号。
频分复用技术的特点是传输速率高,抗干扰能力强,但需要分配固定频率资源,不适合业务量波动大的场景。
时分复用(TDM)是通过将不同用户的信号按时间片的方式交替发送来实现多用户通信的技术。
在发送端,用户的信号按照一定的顺序进行划分,并在各个时间片上按顺序传输;在接收端,根据时间片序号将信号进行解析并恢复出原始信号。
时分复用技术的特点是能够灵活适应业务量的变化,但对时钟同步要求较高。
波分复用(WDM)是通过将不同用户的信号分配到不同的波长上来实现多用户通信的技术。
在发送端,用户的信号经过不同波长的光载波进行调制并合并,形成复合光信号进行发送;在接收端,通过波分复用器将复合光信号分离成不同波长的单光信号,并进行解调得到原始信号。
波分复用技术的特点是传输容量大,对光纤链路的利用率高,但需要高精度的波长稳定光源和波分复用器。
码分复用(CDM)是通过将不同用户的信号编码成不同的码形信号,然后利用不同的码形信号进行调制并合并,形成复合信号进行发送,接收端利用解码器将复合信号解码还原出原始信号。
码分复用技术的特点是具有码分多址的优点,即多个用户共享同一频带,相互之间不会干扰,且能够提供较好的抗干扰性能。
但需要较高的处理能力和复杂的调制解调技术。
总之,不同的信道复用技术在应用场景和特点上略有差异,但都能够实现多用户共享有限通信资源的目的,提高通信系统的效率和容量。
大学2013~2014学年冬季学期“通信原理”课程项目报告课程名称:《通信原理》课程编号:07275086项目名称和容:搭建一个在高斯信道中传输的时分(或频分或码分)复用频带传输系统,并测试其性能。
(码速率、调制方式、时分复用路数、信号功率和噪声功率自定)。
要求:1、搭建包括发送、信道、接收在的完整系统。
2、系统性能用表格或曲线表达。
3、鼓励利用硬件完成。
4、撰写项目报告(含摘要、概述、容、测试结果与分析、结论与感想)。
5、使用教学专用实验平台上交项目报告。
成绩: 任课教师:评阅日期:频分复用、时分复用系统MATLAB仿真2014.1摘要:本文应用所学的通信原理的知识,在MATLAB上搭建了频分复用和时分复用这两个系统进行仿真实验,以期起到巩固知识点、加深原理理解、增强实践能力的效果。
1.频分复用1.1频分复用原理频分复用(FDM)是信道复用按频率区分信号,即将信号资源划分为多个子频带,每个子频带占用不同的频率。
然后把需要在同一信道上同时传输的多个信号的频谱调制到不同的频带上,合并在一起不会相互影响,并且能再接收端彼此分离开。
频分复用的关键技术是频谱搬移技术,该技术是用混频来实现的。
混频的原理,如图1.1所示。
图1.1基带语音信号的频谱搬移图1.2 双边带频谱结构从图1.2可以看出上、下边带所包含的信息相同,所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。
我们这里选择上边带。
1.2频分复用系统仿真模型建立图1.3 频分复用系统如上图1.3所示,我们为该系统做了GUI界面,各个阶段的波形与频谱可以很清楚地看到。
该系统模拟了的传输,我们可以录入三段时间自定义的音频,然后这三段音频分别调制到4K、8K、12K频率上,通过带通滤波器发送至信道。
我们这里用添加高斯白噪声的方法来模拟信道特性,信噪比可自定义。
在接收端,先经过一个带通滤波器滤去噪声,然后相干解调,最后由低通滤波输出。
图1.4音频原始频谱图1.5音频接收频谱2.时分复用2.1时分复用原理时分复用是建立在抽样定理基础上的,因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。
目录1 设计任务及要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计要求 (1)2 设计作用及其目的 (1)3 设计过程及原理 (2)3.1 频分复用通信系统模型建立 (2)3.2 语音信号采样 (5)3.3 语音信号的调制 (7)3.4 系统的滤波器设计 (9)3.5 信道噪声 (10)4 MATLAB仿真 (11)4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11)4.2 复用信号的频谱仿真 (12)4.3传输信号的仿真 (14)4.4 解调信号的频谱仿真 (15)4.5恢复信号的时域与频域仿真 (15)5 心得体会 (18)6 附录 (19)7 参考文献 (24)基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计1 设计任务及要求1.1 设计任务根据频分复用的通信原理,运用Matlab软件采集两路以上的语音信号,选择合适的高频载波进行调制,得到复用信号。
然后设计必要的带通滤波器、低通滤波器,从复用信号中恢复所采集的语音信号。
整个过程运用Matlab进行仿真,并对各个信号进行时域和频域分析。
1.2 设计要求(1)使用Matlab软件画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。
(2)选择合适的高频载波,对采样信号进行调制。
(3)使用Matlab软件画出复用信号的频谱图。
(4)设计合适的带通滤波器,并画出带通滤波器的频率响应。
(5)对滤波后的信号进行解调,画出解调后各路信号的频谱图。
(6)设计低通滤波器,画出低通滤波器的频率响应。
恢复信号的时域波形和频谱图。
2 设计作用及其目的FDMA(Frequency Division Multiple Access)是数据通信中的一种技术,也是现在移动通信中使用最大的一种通信方式。
FDMA通信技术可以使不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上传输。
按照这种技术,把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。
同固定分配系统相比,FDMA 使通道容量可根据要求动态地进行交换。
成都理工大学工程技术学院本科毕业论文简单码分复用技术及其Matlab仿真作者姓名:肖杨专业名称:通信工程指导老师:梁维海讲师2012年5月20日摘要关键词:多址技术频分复用相干解调非相干解调AbstactWith the emergence of a variety of high - speed communication services and increase in the number of access users,With a lot of pressure on the existing communication network,Alleviate the problem of network bandwidth multiplexing the emergence of. Which code-division multiplexing is a kind of rely on different codes to distinguish the brightest of the original signal a multiplexing, And a variety of multiple access technologies combine to produce a variety of access technologies, Including wireless and wireline access. For example , multiple access cellular system based on the channel to distinguish between the communication object,One channel only to accommodate a user calls, Many users call at the same time, Each other to distinguish the channel, This is the multiple access. Multiple access technology is divided into frequency division multiple access (FDMA) , time division multiple access (TDMA) , Code Division Multiple Access (CDMA ), Space Division Multiple Access (SDMA).Keywords: Multiple Access Technology Frequency Division Multiplexing Coherent demodulation Non-coherentdemodulation目录摘要 (I)Abstact ................................................................................................ I I 目录 (III)引言 (1)1复用技术及多址技术 (2)1.1概述 (2)1.2复用技术(多址技术) (2)2码分复用原理 (6)2.1发送端(信号的合成) (8)2.2接收端(信号的分解) (8)2.2.1方案一 (9)2.2.2方案二 (11)3码分复用的Matlab仿真 (13)3.1Matlab仿真(不调用内嵌函数) (13)3.2Matlab仿真结果 (15)3.3Simulink仿真 (15)3.4Simulink仿真结果 (15)4码分复用技术的典型应用 (16)4.1CDMA在3G中的应用 (16)4.1.1框图 (16)4.1.2仿真 (18)4.2CDMA在扩频通信中的应用 (22)4.2.1框图 (23)4.2.2仿真 (25)5总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)引言信道复用,就是利用一条信道同时传输多路信号的一种技术,信道复用的目是保证了各路信号互不干扰(条件之一)。
基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计毕业设计(论文)任务书基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计摘要现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好,作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。
本文以MATLAB为软件平台,充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块,对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真,并且进行误差分析。
调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节,针对不同的信道环境选择不同的调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率,改善接收信号的误码率。
本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析,重点对BASK,BFSK,BPSK进行性能比较和误差分析。
在实际应用中,视情况选择最佳的调制方式。
本文首先介绍了课题研究的背景,然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件,随后介绍了载波数字调制系统的原理,并根据原理构建仿真模型,进行数字调制系统仿真,最后对设计进行总结,并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。
本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化,为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。
关键词:通信系统;Simulink仿真;数字化调制解调;BASK;BFSK;BPSK目录毕业设计(论文)任务书 (II)摘要............................................................................................................................. I II Abstract ......................................................................................... 错误!未定义书签。
matlab时分复用电路
时分复用电路是一种常见的数字电路,它可以将多个信号在同一条传输线上进行传输,从而提高传输效率。
在时分复用电路中,每个信号都被分配一个时间段,只有在该时间段内才能进行传输。
这种技术被广泛应用于通信领域,如电话、电视、互联网等。
在matlab中,我们可以使用Simulink工具箱来模拟时分复用电路。
首先,我们需要创建一个模型,然后添加时分复用电路模块。
该模块包括一个时钟模块和多个输入模块,每个输入模块对应一个信号。
在时钟模块中,我们可以设置时钟周期和时间分配方式。
在输入模块中,我们可以设置每个信号的数据和传输时间。
接下来,我们需要将模型连接到仿真器中,然后运行仿真。
在仿真过程中,我们可以观察每个信号的传输情况,包括传输时间、传输速率等。
我们还可以通过修改模型参数来测试不同的传输方案,以找到最优的方案。
除了模拟时分复用电路,matlab还可以用于设计和优化时分复用电路。
例如,我们可以使用matlab中的优化工具箱来寻找最优的传输方案,以最大化传输效率。
我们还可以使用matlab中的信号处理工具箱来分析和处理传输信号,以提高传输质量。
matlab是一个强大的工具,可以用于模拟、设计和优化时分复用电路。
通过使用matlab,我们可以更好地理解时分复用电路的工作
原理,提高传输效率和质量,从而为通信领域的发展做出贡献。
时分复用的matlab课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握时分复用的基本概念和原理,理解其在通信系统中的应用。
2. 学会使用MATLAB软件进行时分复用系统的仿真和性能分析。
3. 了解时分复用与其他复用技术的区别及优缺点。
技能目标:1. 能够运用MATLAB编程实现时分复用信号的生成、传输和解调过程。
2. 学会利用MATLAB分析时分复用系统的误码率、信道容量等性能指标。
3. 培养实际操作和解决问题的能力,提高编程和调试技巧。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对通信工程的兴趣,激发他们探索未知、创新实践的精神。
2. 增强学生的团队协作意识,培养良好的沟通与表达能力。
3. 提高学生的信息素养,使他们认识到通信技术在现代社会中的重要作用。
本课程针对高年级本科生或研究生,具有较强的实践性和应用性。
根据学生已具备的基础知识和实际操作能力,课程目标旨在使学生在掌握时分复用理论知识的基础上,运用MATLAB软件进行实际系统的设计与分析,从而提高学生的理论联系实际能力和创新思维能力。
通过本课程的学习,学生将能够独立完成时分复用系统的仿真设计与性能评估,为从事通信工程领域的研究和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 时分复用基本原理:介绍时分复用的概念、原理及其在通信系统中的应用,对应教材第3章。
- 时分复用的定义与分类- 时分复用的实现方法及关键技术- 时分复用在现代通信系统中的应用案例2. MATLAB编程基础:回顾MATLAB软件的基本操作、编程语法和数据结构,为后续仿真打下基础,对应教材第2章。
- MATLAB软件的安装与界面操作- MATLAB编程基础(变量、数据类型、运算符、流程控制等)- MATLAB函数和脚本文件的编写与调试3. 时分复用系统仿真:结合MATLAB软件,设计时分复用系统的仿真实验,对应教材第4章。
- 时分复用信号的生成与解调- 仿真系统的性能分析(误码率、信道容量等)- 参数优化与性能改进4. 实践项目与案例分析:安排实际操作项目,让学生动手实践,并分析典型案例,加深对时分复用技术的理解,对应教材第5章。
通信系统原理实验——频/时分复用(多址)技术仿真一、实验目的通过本实验,学生应达到以下要求:1.了解Matlab/Simulink仿真工具,会用Simulink进行FDMA-TDMA——频/时分复用(多址)技术的建模与仿真;2.加深对FDMA-TDMA——频/时分复用(多址)技术原理的理解;3.利用Matlab/Simulink仿真工具进行FDMA-TDMA——频/时分复用(多址)技术的仿真,会分析其时域、频域特性。
二、实验仪器及设备Matlab/Simulink软件仿真工具三、实验原理1. Simulink简介Simulink是MATLAB中的一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境,是一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析的软件包。
使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模,并进行基于时间流的系统级仿真,使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。
并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块,如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来,使得系统仿真工作大为方便。
Simulink使得用户可以用鼠标操作将一系列可视化模块连接起来,从而建立直观的功能上更为复杂的系统模型,避免了编写MA TLAB仿真程序,简化了仿真建模过程,更加适用于大型系统的建模和仿真,如对IS-95 CDMA通信系统全系统的建模仿真工作。
2. 利用Simulink进行通信系统仿真的必要性实际的数字通信系统需要完成从信源到信宿的全部功能,这通常是比较复杂的。
对这个系统做出的任何改动(如改变系统的结构、改变某个参数的设置等)都可能影响到整个系统的性能和稳定性。
在设计新系统或者对原有的通信系统做出修改或者进行相关的研究时,通常要进行建模和仿真,通过仿真结果衡量方案的可行性,从中选择最合理的系统配置和参数设置,然后再应用于实际系统中。
通过仿真,可以提高研究开发工作的效率,发现系统中潜在的问题,优化系统整体性能。
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。
TDM和FDM:通信系统的强大组合在通信系统中,时分复用(TDM)和频分复用(FDM)是两种关键的技术,它们各自以其独特的方式提高了通信系统的效率和可靠性。
这两种技术各有特点,将它们结合使用,可以进一步提升通信系统的性能。
一、时分复用(TDM)时分复用是一种共享传输介质的通信技术。
在这种技术中,不同的数据流被分配到不同的时隙中,每个时隙具有特定的时间段。
这样,即使在同一个频段上,也可以通过不同的时隙来区分不同的数据流,从而实现数据的并行传输。
TDM的主要优点包括能够高效利用传输介质,以及能够避免数据冲突。
由于不同的数据流在同一时间段内是相互隔离的,因此不会发生数据冲突。
此外,TDM也适用于对数据速率有不同需求的情况。
通过调整时隙的大小和数量,可以灵活地适应不同的数据速率需求。
然而,TDM也存在一些局限性。
例如,如果某个时隙的数据流过大,可能会导致其他时隙的可用带宽减少。
此外,如果时隙之间的时间间隔设置不当,可能会导致数据传输的延迟。
二、频分复用(FDM)频分复用是一种在频率域上共享传输介质的通信技术。
在这种技术中,不同的数据流被分配到不同的频段上,每个频段具有特定的频率范围。
这样,不同的数据流可以在不同的频段上同时传输,从而实现频谱的高效利用。
FDM的主要优点包括能够提供良好的多路复用性能和频谱利用率。
通过将数据流分配到不同的频段上,可以避免数据冲突,并允许同时传输多个数据流。
此外,FDM也适用于对数据速率和质量有不同需求的情况。
通过调整频段的大小和数量,可以灵活地适应不同的应用场景和需求。
然而,FDM也存在一些局限性。
例如,如果某个频段的数据流过大,可能会导致其他频段的可用带宽减少。
此外,如果频段之间的频率间隔设置不当,可能会导致数据传输的质量下降。
三、TDM和FDM的结合将TDM和FDM结合使用,可以进一步增强通信系统的性能。
在TDM-FDM系统中,可以将时间资源和频率资源都进行分配。
这样,可以在时间和频率两个维度上对数据进行复用,进一步提高数据的传输速率和质量。
频谱效率是衡量无线通信系统性能的一个重要指标,它表示在给定的频谱资源下,系统所能承载的数据速率。
FDMA(频分复用)和TDMA(时分复用)是两种常见的多址技术,它们在无线通信系统中有着广泛的应用。
FDMA(频分复用):FDMA 是一种将频谱资源划分为多个子信道,并将这些子信道分别分配给不同用户的技术。
每个用户在属于自己的子信道上进行通信,互不干扰。
FDMA 的频谱效率取决于子信道的数量,子信道越多,频谱效率越高。
但FDMA 存在小区间干扰的问题。
TDMA(时分复用):TDMA 是一种将时间分为多个时隙,并将这些时隙分配给不同用户的技术。
在同一时刻,只有一个用户在信道上进行通信,其他用户等待自己的时隙。
TDMA 的频谱效率也取决于时隙的数量,时隙越多,频谱效率越高。
但TDMA 存在同步问题和小区间干扰的问题。
在比较FDMA 和TDMA 的频谱效率时,需要权衡两者之间的优缺点。
FDMA 在频谱资源利用率方面具有优势,但小区间干扰问题较为严重;而TDMA 在时间和频率资源利用率方面具有优势,但同步问题和小区间干扰问题需要解决。
实际应用中,根据通信系统的需求和场景,可以选择合适的多址技术以实现较高的频谱效率。
上海大学2013~2014学年冬季学期
“通信原理”课程项目报告
课程名称:《通信原理》课程编号:07275086
项目名称和内容:搭建一个在高斯信道中传输的时分(或频分或码分)复用频带传输系统,并测试其性能。
(码速率、调制方式、时分复用路数、信号功率和噪声功率自定)。
要求:
1、搭建包括发送、信道、接收在内的完整系统。
2、系统性能用表格或曲线表达。
3、鼓励利用硬件完成。
4、撰写项目报告(含摘要、概述、内容、测试结果与分析、结论与感想)。
5、使用教学专用实验平台上交项目报告。
成绩: 任课教师:
评阅日期:
频分复用、时分复用系统MATLAB仿真
摘要:本文应用所学的通信原理的知识,在MATLAB上搭建了频分复用和时分复用这两个系统进行仿真实验,以期起到巩固知识点、加深原理理解、增强实践能力的效果。
1.频分复用
频分复用原理
频分复用(FDM)是信道复用按频率区分信号,即将信号资源划分为多个子频带,每个子频带占用不同的频率。
然后把需要在同一信道上同时传输的多个信号的频谱调制到不同的频带上,合并在一起不会相互影响,并且能再接收端彼此分离开。
频分复用的关键技术是频谱搬移技术,该技术是用混频来实现的。
混频的原理,如图所示。
图基带语音信号的频谱搬移
图双边带频谱结构
从图可以看出上、下边带所包含的信息相同,所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。
我们这里选择上边带。
频分复用系统仿真模型建立
图频分复用系统
如上图所示,我们为该系统做了GUI界面,各个阶段的波形与频谱可以很清楚地看到。
该系统模拟了电话的传输,我们可以录入三段时间自定义的音频,然后这三段音频分别调制到4K、8K、12K频率上,通过带通滤波器发送至信道。
我们这里用添加高斯白噪声的方法来模拟信道特性,信噪比可自定义。
在接收端,先经过一个带通滤波器滤去噪声,然后相干解调,最后由低通滤波输出。
图音频原始频谱图音频接收频谱
2.时分复用
时分复用原理
时分复用是建立在抽样定理基础上的,因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。
这样,当抽样脉冲占据较短时间时,在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。
利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值,因此,就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短,能够传输的路数也就越多。
这就是时分复用的概念。
此外,时分复用通信系统有两个突出的优点,一是多路信号的汇合与分路都是数字电路,简单、可靠;二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。
时分解复用信号在接收端只要在时间上恰当地进行分离,各个信号就能分别互相分开,互不干扰并不失真地还原出原来的模拟信号。
图时分复用系统示意图
时分解复用中的同步技术原理
在通信系统中,同步具有相当重要的地位。
通信系统能否具有有效、可靠地工作,在很大程度上依赖有无良好的同步系统。
同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步几大类型。
他们在通信系统中都具有相当重要的作用。
时分解复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步,这是数字通信的又一个重要特点。
时分解复用的电路原理就是先通过帧同步信号和位同步信号把各路信号数据分开,然后通过相应电力和滤波器,把时分复用的调制信号不失真的分离出来。
MATLAB仿真模型建立
图时分多路系统仿真模型图
如上图所示。
用Pulse Generator(矩形脉冲)、Sine Wave(正弦波)、Repeating Sequence (锯齿波)作为3路输入信号,经过发送端的时间分配器(Subsystem)对各路信号进行轮流导通,在经过Merge(合成)将由3路取样后信号合成1路时间复用信号;再经过接收端的时间分配器(Subsystem1)将合成的1路时间复用信号还原出3路输入信号。
图时间分配器(Subsystem)内部结构
仿真结果及其分析
图所示是门控信号,其频率是,占空比为%
图三个触发门控电路的门控信号图三路输入信号的波形100Hz
图合并以后的波形
图解复用后的波形
结果分析:
由以上波形可以看出,所设计电路基本可以实现要求的功能,时分复用波形仿真正确,但有一点不足:同步信号应从接收信号中恢复,而不应该是在接收端捏造出一个同步信号。
总体而言,基本上实现设计的目的。