2路FDM的ASK与PSK调制与相干解调系统仿真
摘 要 本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计一个2路FDM的ASK与PSK调制与相干解调系统，并把运行仿真结果输入到显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。在课程设计中，首先根据原理构建调制解调电路，再在Simulink中调出各元件组成电路，再设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能。
关键词 Simulink；AM；调制；非相干解调；高斯白噪声
1 引 言
通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信 (Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。可以预见，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。目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大
降低。同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。因此，数字通信的应用必将越来越广泛。《通信原理》课程是通信、电子、信息领域中最重要的专业基础课之一，是通信工程专业必修的专业基础课。通信系统作为一个实际系统，是为了满足社会与个人的需求而产生的，目的就是传送消息（数据、语音和图像等）。通信技术的发展，特别是近30年来形成了通信原理的主要理论体系，即信息论基础、编码理论、调制与解调理论、同步和信道复用等。本课程设计运用了MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台来设计AM调制与非相干解调系统仿真。AM调制就是一个调制信号加一个直流分量后与载波相乘即可形成调幅信号。调幅信号在经非相干解调即可得到调制信号。标准调幅（AM）就是常规双边带调制。
1.1 课程设计目的
本课称设计的最主要目的是了解幅度调制与解调的基本原理。在进行了专业基础知识课程教学点的基础上，设计与分析仪个简单的通信系统，有助于加深对系统知识的巩固和理解。利用MATLAB7.0 集成环境下的Simulink仿真平台设计AM调制与非相干解调系统仿真，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。并绘制相关的波形图及频谱图，并且分析信号波形及其频谱特点。
1.2 课程设计的要求
本课程的设计要求如下：
1）学习MATLAB的基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台。
2）利用通信原理中所学到的相关知识，在Simulink仿真平台中设计AM调制与非相干解调仿真系统。并用示波器观察调制与解调后的波形，用频谱分析模块观察调制与解调前后的信号频谱变化。
3）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。
4）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，
用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。
5）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a 用高斯白噪声模拟有线信道，b 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道，c 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为0.1，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。
6）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。
1.3 设计平台
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
2 设计原理
2.1 Simulink仿真平台
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试[2]。打开MATLAB 7.0，单击
，界面如下图
2-1所示：
图2-1 Simulink界面
由图可知，Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构；Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库；Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。设计仿真模型时，从模型库中选中模块，单击鼠标右键，选择\，或直接把模块拖到仿真模型中，即可加入模块。Simulink模型库窗口还提供了查找功能，单击
按钮，在弹出的模块查
找对话框中输入模块名称关键字，单击\即可自动搜索整个模型库。
在过去几年中，Simulink已经成为院校和工程领域中广大师生和研究人员用来建模和方针动态系统的软件包。Simulink鼓励人们去尝试，可以用它轻松的搭建一个系统模型，并设置模型参数和方针参数，并且立即观察到改变后的方针结果。
2.2 AM调制与非相干解调原理
AM是指对信号进行幅度调制。一般做法就是先在原信号上叠加一个直流信号，以保证信号m(t)+A>0然后乘上一个高频的余弦信号，即得到Sm(t)=[m(t)+A]coswt
在频域上的效果就是将原信号的频谱移动到w处，以适合信道传输的最佳频率范围。Sm(t)的包络线即m(t)+A,用一个简单的包络检测电路就可以接收并还原信号了。
m(t) Sm(t) 直流分量A cos?ct
图2-2 AM信号调制器
图中用加法器将一基带信号m(t)与一直流分量A，之后再与载波相乘产生调
幅信号Sm(t)。其时域表达式为：
式中A为外加的直流分量。 AM信号的频谱为：
Sm?????A??????c???????c???12?M?????c??M?????c??
图2-3 AM信号的波形