基于MATLAB的通信系统的设计与仿真

基于MATLAB的通信系统的设计与仿真 - 1 -

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、图像处理及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及丰富的工具箱，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 MATLAB 1

ABSTRACT Communication 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 system Modulation and demodulation MATLAB 1

目 录 前 言 ..................................................................................................................... 4 第一章 通信系统的调制与解调 ......................................................................... 5 第一节 通信系统的概念 .................................................................................. 5 一、模拟通信系统 ........................................................................................ 5

二、数字通信系统 ........................................................................................ 6

三、QAM调制解调原理 ............................................................................ 14

第二节 多进制正交幅度调制及相干解调原理框图 .................................... 17 一、正交调制原理框图 .............................................................................. 17

二、相干解调原理框图 .............................................................................. 18

第二章 MATLAB通信系统工具箱 ................................................................. 19 第三章 MATLAB的模拟调制和解调实例 ..................................................... 21 第一节 用MATLAB分析双边带幅度调制（DSM-AM） ........................ 21 第二节 用 MATLAB 分析相干解调过程 .................................................... 24 第三节 基于MATLAB的多进制正交幅度调制及相干解调设计与仿真 . 26 一、对系统进行分析与设计 ...................................................................... 26

二、随机信号的生成 .................................................................................. 26

三、星座图映射 .......................................................................................... 27

四、波形成形（平方根升余弦滤波器） .................................................. 29

五、调制 ...................................................................................................... 30

六、加入高斯白噪声之后解调 .................................................................. 31

七、误码率曲线 .......................................................................................... 33

八、16-QAM载波调制信号在AWGN信道下的性能 ............................. 33

第四节 仿真结果及分析 ................................................................................ 35

结 论 ................................................................................................................... 39 致 谢 ................................................................................................................... 40 1

参考文献 ............................................................................................................. 41 1

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”。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术、计算机技术相互融合，已经成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力，所以未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。 在信息传输过程中，要求天线的尺寸要和信号的波长相比拟，信号才能有效的被辐射。对于语音信号来说，相应的天线尺寸要在几十公里以上，实际上不可能实现，所以需要经过调制将信号频谱搬移到较高的频率范围，如果不进行调制就把信号直接辐射出去，那么各电台所发出信号的频率就会相同。调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致互相干扰。 有时信号过于复杂，人工计算其调制和解调过程较难实现，对其结果的分析又缺乏可视化的直观表现，影响了所得结果在实际生活中的应用，美国MathWorks公司开发的MATLAB解决了这一问题。它应用于自动控制、数学计算、信号分析、信号处理等诸多领域,也是国内高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。MATLAB的出现给通信系统的分析提供了极大的方便。