频分多址技术的建模设计及仿真

实验八题目：频分复用和调幅收音机的建模与仿真实现实验目的：通过建模和仿真验证频分复用的原理，仿真验证超外差接收机原理和模型，观察信道噪声以及检波参数对解调信号的影响。

实验要求：学会应用模拟调制和解调的原理来构建一个调幅收发信系统。

理解混频和超外差接收的原理，检波原理，并以此构建出超外差接收机模型。

对调幅发信机（电台），信道以及接收机进行封装，对频分复用FDMA原理进行验证。

实验内容：（1）仿真参数设计要求：仿真步长：固定，1e-7秒。

a.调幅发射机参数：音频信号：正弦波，幅度0~1V，频率50Hz～3000Hz可调（可设置）。

表达式为：A cos 2p Ft0 <A< 150 <F< 3000载波：正弦波，幅度为1V，频率535KHz～1605KHz可设置。

表达式为：cos 2p f c t , 535000 <f c< 1605000 。

调幅输出波形表达式为：f(t )=[1 +A cos 2πFt] cos 2πf c tc.信道：利用Gain模块模拟信道衰减，信道噪声为加性白噪声，噪声均值为0，方差为0.01。

用Random Number模块实现。

d.接收机：混频器为理想乘法器，中频频率 465KHz，本振频率可调，接收频率范围是中波频段（535KHz～1605KHz），有 1 级中频放大器，1级低频放大。

采用半波检波器。

中频变压器（中周，即中频带通滤波器：中心频率 465KHz，带宽 6KHz，滤波器阶数为2 阶）。

（2）仿真结果要求：a.得出调幅发射机的发送波形图。

b.接收机检波前后的波形对比图。

c.改变噪声方差为0.1，观察输出波形有何变化？d.将3个不同载波频率的发射机发送的信号叠加起来，再用3个接收机分别接收其中的一个信号，验证频分复用的原理。

当两个发信机的载波频率靠得较近，例如相差4KHz，会产生什么现象？试解释之。

参考模型：仿真模型1仿真模型2实验报告内容和要求：（！！注意每部分得分情况！！）1.建立和封装（1）参数所要求的模型。

频分多址FDMA实验一、实验目的1、通过matlab软件实现頻分多址功能1、学习使用Simulink进行系统仿真的方法2、学习使用Simulink进行系统的频域分析方法二、实验内容1、根据频分多址（FDMA）原理，设计系统方框图2、根据方框图，链接各模块，并设置仿真模块参数。

3、尝试用Scope对各信号进行分析。

三、实验原理1.1 寻址方式的概念为了提高通信系统信道的利用率，通常多路信号共享同一信道进行信号的传输。

为此，引入信道多址寻址的概念。

多址寻址是指在同一信道上传输多路信号而互不干扰的一种技术。

目前的多址寻址方式是基于常规通信中的多路复用模式所创建的，最常用的多路复用有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。

进而在多址寻址分类中，按频带区分信号的方法是频分多址（FDMA）；按时隙区分信号的方法是时分多址（TDMA）；按相互正交的码字区分信号的方法是码分多址（CDMA）。

1.2 频分多址的基本工作原理频分复用就是在发送端利用不同频率的载波将多路信号的频谱调制到不同的频段，以实现多路复用。

频分复用的多路信号在频谱上不会重叠，合并在一起通过一条信道传输。

到达接收端后，通过中心频率不同的带通滤波器彼此分离开来。

频分多址时将通信的频段划分成若干信道频率范围，每对通信设备工作在某个特定的频率范围内，即不同的通信用户是靠不同的频率划分来实现通信的，早期的无线通信系统，包括现在的无线电广播、短波通信、大多数专用通信网都是采用频分多址技术来实现的。

频分多址系统组成框图如图1.1所示。

图1.1 频分多址系统原理图在选择载频时，既应考虑到每一路已调信号的频谱宽度'm f ，还应留有一定的防护频带g f 。

为了各路信号频谱不重叠，要求载频间隔(),n ,,i f f f f f g m ci i c s 21'1=+=-=+ （1-1）式中，ci f 和()1+i c f 分别为第i 路和第()1+i 路的载波频率。

实验三 通信系统仿真清华大学电子工程系 陈侃● 背景知识：(1) 频分多址(FDMA)：频分多址时将通信的频段划分成若干信道频率范围，每对通信设备工作在某个特定的频率范围内，即不同的通信用户是靠不同的频率划分来实现通信的，早期的无线通信系统，包括现在的无线电广播、短波通信、大多数专用通信网都是采用频分多址技术来实现的。

(2) 时分多址(TDMA)：时分多址是将通信信道在时间坐标上划分成若干等间隔的时隙，每对通信设备将工作在某个指定的时隙上，不同的通信用户是靠不同的时隙划分来实现通信的，现在的数字蜂窝无线通信系统GSM ，就采用了时分多址技术。

(3) 码分多址(CDMA):码分多址是利用码字的正交性，将承载的不同用户的通信信息区分开来。

每对通信设备工作在某个分配的码组实现通信。

现在的数字蜂窝无线通信CDMA ，第三代移动通信系统WCDMA ，CDMA2000，SC-CDMA 都采用了码分多址技术。

码分多址要求通信的码组之间有很好的正交性。

有一种获得正交码组的方法是利用M 序列发生器，M 序列是最大长度线性反馈移位寄存器序列的简称。

M 序列发生器的结构图如图1所示，其中a i 表示各个寄存器的状态，c i 可取0或1.M 序列发生器的原理框图F(x) = c i x ir i=0上式是关于x 的多项式，系数c i 表示了序列生成器的反馈连线的特征，称为一位生成器函数的特征多项式。

由于r 位移位寄存器最多可以取2r 个不同的状态，因此每个移位寄存器序列最终都是周期序列，并且其周期n ≤2r 。

M 序列具有很强的自相关性和很弱的互相关性，周期为2r -1的M 序列可以提供2r -1个正交码组。

● 练习题：1.2.1 FDMA 的Simulink 仿真：(1) 利用Simulink 中的相应模块，搭建提示所给的系统仿真图，并设置相应的参数。

答：按照提示所给的模型图以及相应模块的参数，我设计出的FDMA 系统仿真图如下所示：(2) 上图中的六个Analog Filter Design 滤波器的作用分别是什么？根据已知的参数设置它们的参数，然后进行系统仿真，记录下三个Scope 上显示的波形。

数据链路层技术中的码分多址与频分多址技术一、引言数据链路层是计算机网络中位于物理层和网络层之间的一个重要层次，负责将物理层传输的比特流组织成数据块，提供可靠的数据传输。

其中，码分多址（CDMA）与频分多址（FDMA）是数据链路层技术中常用的两种多址技术，它们通过合理地划分信道资源，提高了数据传输的效率和可靠性。

本文将围绕这两种技术展开论述。

二、码分多址技术1. 码分多址技术的原理码分多址技术通过将不同用户的数据进行编码，然后混合发送到共享信道上，接收端使用相应的解码器将自己的数据提取出来。

这种技术的核心思想是利用编码与解码过程中的冗余信息实现对数据的传输和区分。

2. 码分多址技术的优势（1）抗干扰能力强：通过将数据进行编码，使得数据在传输过程中具有冗余信息，提高了抗干扰能力，能够有效应对信道的噪声和干扰。

（2）频带利用率高：CDMA技术将不同用户的数据混合在一个频带上进行传输，充分利用了频段资源，提高了频带的利用率。

（3）系统容量大：由于CDMA技术能够将不同用户的数据混合在一起传输，因此系统的容量相对较大，可以支持更多的用户使用。

三、频分多址技术1. 频分多址技术的原理频分多址技术将可用的频率段进行划分，每个用户被分配一个子频段，用户通过在自己的子频段上进行传输实现多用户并行传输的目的。

2. 频分多址技术的优势（1）抗干扰能力强：频分多址技术将信道按照频率划分为多个子信道，在每个子信道上进行传输，由于不同用户的数据在不同的频率上传输，因此可以有效避免干扰。

（2）接入延迟低：频分多址技术使得不同用户的数据能够在不同的频段上进行传输，减少了用户之间的冲突，从而降低了接入延迟，实现了快速的数据传输。

（3）保密性好：频分多址技术可以通过合理划分频段，使得不同用户的数据在频率上有明显的区分，提高了数据的保密性。

四、码分多址与频分多址的比较1. 技术特点对比（1）码分多址技术对噪声和干扰的抗性更强，适用于复杂的环境；（2）频分多址技术对接入延迟的要求相对较低，适用于需要快速数据传输的场景；（3）码分多址技术能够支持更多的用户，系统容量相对较大，但频分多址技术能够更好地保护数据的安全性。

《电子信息系统仿真》课程设计届电子信息工程专业班级题目频分多址技术的建模设计与仿真姓名学号指导教师职称二О一年月日引言频分多址是将通信的频段划分成若干等间隔的信道频率,每对通信的设备工作在某个分配（或者是指定）的信道上，即不同的通信用户是靠不同的频率划分来实现通信的，称为频分多址。

早期的无线通信系统，包括现在的无线电广播、短波、大多数专用通信网都是采用频分多址技术来完成的。

频分多址通信设备的主要技术要求是：频率准确、稳定，信号占用的频带宽度在信道范围以内。

频分多址技术FDMA是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。

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，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。

在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。

这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道(2对频谱)才能实现双工通信。

关键字：通信系统频分多址滤波器解调一《频分多址系统建模与仿真》课程设计的目的通过对频分多址系统的建模与仿真，实现了3路信号的频分复用并得到了仿真结果。

综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导出相应的结果，并用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而复习巩固课堂所学的论知识，提高了对所学知识的综合应用能力，并从实践上实现了对数字信号的处理。

二课程设计内容及要求2.1设计内容：在Matlab 环境中，利用编程方法对FDMA通信模型进行仿真研究。

2.2 设计要求用麦克风进行声音的录制，录制3路不同人的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图接着画出复用信号的频谱图。

设计合适数字滤波器，并画出带通滤波器的频率响应。

频分复用和调幅收音机的建模与仿真实现一、实验目的1.掌握调幅模拟调制系统的原理。

2.仿真验证调幅广播系统原理和模型。

3.观察信号噪声以及检波参数对解调信号的影响。

二、实验内容用simulink建立一个调幅广播系统仿真系统，信道中加入高斯白噪声（均值为0，均方差可调），分析理解系统各个模块的功能，并通过观察示波器波形及信噪比数值，判断系统信道中的噪声情况。

三、实验原理模拟幅度调制是无线电最早的远距离传输技术。

在幅度调制中，以声音信控制高频率正弦信号的幅度，并以幅度变化的高频率正选信号放大后经过天线发射出去，成为电磁波辐射。

波动的信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地将信号接收过来，需要天线的长度至少达到波长的四分之一。

声音转换成电信号后其波长为15～15000km之间，实际中不能造出这样长度的天线进行有效的信号收发。

因此需要将象声音信号这样的低频信号搬到较高的频段上去，以便通过较短的天线发射出去。

例如：移动通信所使用的900MHz频率段上的电磁波信号长度约为0.33米，其收发天线的尺寸应为波长的四分之一，即约8cm左右。

而调幅广播中波范围为550~1605kHz，短波约为3·30MHz，其波长范围在几十米到几百米，相应的天线要长一些。

人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为20~20kHz。

大量实验发现，人耳对语音频率敏感区域约为300~3400Hz,为了节约频带带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz。

调幅广播除了传输语音之外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。

一般而言，调幅广播的传输频率范围约为100~6000Hz。

四、实验步骤一、试对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标参照实际系统设置。

1.基带信号：音频，最大幅度为1。

基带测试信号频率在100Hz到6000Hz内可调。

2. 载波：给定幅度的正弦波，为简单起见初相位设为0，频率为550KHz 到1605KHz 可调。

数据链路层技术中的码分多址与频分多址技术在数据通信中，数据链路层是连接物理层与网络层的重要层级，它负责将网络层传递下来的数据分成适合物理层传输的帧，并通过物理介质进行传输。

为了提高数据传输的效率和可靠性，码分多址（CDMA）和频分多址（FDMA）成为了数据链路层中常用的技术。

一、码分多址技术码分多址技术源于军事无线电通信中的敌我识别系统，之后被引入到数据通信中。

码分多址技术允许多个用户在同一时间段使用相同的频谱进行通信，通过巧妙的编码技术将不同用户的信号通过乘法运算叠加到一起。

当接收端收到信号后，利用相同的编码解码算法，可以将多个用户的信号分离出来，实现并行的数据传输。

在码分多址技术中，每个用户拥有自己的特殊码序列，该码序列进行了特殊设计，使得用户之间的码序列在互相干扰时能够相互抵消。

通过乘法运算，不同的用户的信号叠加在一起形成复合信号，传输到接收端后可以利用特殊编码解码算法将这些信号分离出来。

码分多址技术可以充分利用频谱，提高频谱利用率，并且具有较好的抗干扰能力。

二、频分多址技术频分多址技术将可用频谱划分为多个频带，每个用户被分配到一个独立的频带上进行数据传输。

这样不同用户的数据可以同时进行传输，互不干扰。

在发送端，数据被调制成不同的频率，然后通过物理介质进行传输。

接收端根据预先约定好的频带分配方案，将不同频带的信号进行解调还原为原始数据。

频分多址技术的优点在于它不需要复杂的编码和解码算法，而且每个用户独占一个频带，传输的数据互不干扰，具有较好的隔离性和抗干扰能力。

然而，频分多址技术需要在频域上分配频带，因此带宽利用率相对较低。

三、码分多址与频分多址的比较虽然码分多址和频分多址都是在数据链路层中常用的多址技术，但它们在面对不同的网络环境和需求时具有不同的优缺点。

对于电磁环境复杂、多径传播严重的无线环境，码分多址技术具有较好的抗干扰能力和隐蔽性。

由于每个用户拥有自己的编码序列，即使信号被干扰，也可以利用解码算法将信号恢复出来。