课程设计--频分多路复用系统设计

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1、 * 实践教学实践教学 * 计算机与通信学院 2015 年秋季学期 信号处理信号处理 课程设计课程设计 题题 目：目： 频分多路系统的设计 专业班级：专业班级： 12 级通信工程 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 成成 绩：绩： I 摘要摘要 频分多路复用，是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传 送一路信号的一种多路复用技术。FDM 常用于模拟传输的宽带网络中。在通信系统中，信道 所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非 常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中， 信道的

2、可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用 滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。本设计是用 FFT 实现对三个同频带信号的频 分复用，就是通过 Matlab 语言来实现的。本设计报告分析了数字信号处理课程设计的过程。 用 Matlab 进行数字信号处理课程设计的思路，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。 关键词：关键词：滤波器设计；频分复用；频谱分析 II 目录目录 前言 1 一、设计任务及要求 2 1.1 设计任务 . 2 1.2 设计要求 . 2 二、设计作用及其目的 3 三、设计过程及原理 4 3.1 频分复用通信系统模型建立 . 4 3.2 语

3、音信号采样 . 6 3.3 语音信号的调制 . 8 3.4 系统的滤波器设计 . 9 3.5 信道噪声 . 10 四、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 13 4.5 解调信号的频谱仿真 14 4.6 恢复信号的时域与频域仿真 15 五、心得体会 18 六、附录 19 七、参考文献 25 第 1 页 前言前言 当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享。复 用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带 或时间资源，提高信道的利用率

4、。信号多路复用有两种常用的方法，即频分复用和时分复用。 频分复用主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。 频分复用是一种用频率来划分信道的复用方式。在 FDM 中，信道的带宽被分成多个相互 不重叠的频段（子通道） ，每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的 频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信 号分开，从而恢复出所需要的信号 频分复用系统的主要优点是信道复用率高，允许复用的路数多，分路也很方便，技术成 熟。因此，它成为目前模拟通信中最主要的一种复用方式。特别是在有线和微波通信系统中 应用十分广泛。频分复用系统的主要缺点是设备生

5、产比较复杂，会因滤波器件特性不够理想 和信道内存在非线性而产生路间干扰。 本课程设计利用 SIMULINK 仿真工具对频分复用系统进行仿真。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。 第 2 页 一、一、概述概述 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

6、。 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。 第 3 页 二、二、设计作用及其目的设计作用及其目的 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