信号与系统课程设计--频分复用通信系统的仿真设计

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1、信号与系统课程设计报告信号与系统课程设计报告 频分复用通信系统的仿真设计频分复用通信系统的仿真设计 摘要：摘要： 通过对信号与系统这门课程第八章通信系统学习，我们对频分复用（FDMA） 技术产生了浓厚的兴趣，于是决定自己利用 MATLAB 强大的仿真功能来对频分复 用系统进行仿真。本文首先录制三段不同的语音信号。然后通过推导，确定合适 的载波信号的频率，对信号进行调制，调制后整合到一个复用信号上。再在复用 信号上加一个随机的高斯白噪声得到在信道中传输的信号。 之后根据通过对复用 信号的频谱分析，得出切比雪夫滤波器的各项参数，通过设计好的滤波器进行信 号分离后分别根据载波信号进行解调，再通过一个

2、低通滤波器，得到原始信号。 通过此次对 FDMA 的仿真，我们更清楚了解了频分复用的工作原理，以及 AM 调制 解调方法，和滤波器的设计方法。频分复用技术对与通信系统节省资源有着重要 的意义。 关键词：关键词： 频分复用 MATLAB 高斯白噪声 引言：引言： 在电话通信系统中，语音信号频谱在 3003400Hz 内，而一条干线的通信资 源往往远大于传送一路语音信号所需的带宽。这时，如果用一条干线只传一路语 音信号会使资源大大的浪费，所以常用的方法是“复用” ，使一条干线上同时传 输几路电话信号，提高资源利用率。 本文是基于 MATLAB 的简单应用，首先录制三段不同的语音信号。然后选择 合适

3、的高频载波，对信号进行调制，调制后整合到一个复用信号上。确定合适的 信噪比，在复用信号上加一个随机的高斯白噪声得到在信道中传输的信号。之后 根据载波信号设计合适的带通滤波器将三种信号进行分离， 信号分离后分别进行 同步解调，再通过一个低通滤波器，得到通过频分复用系统传输后得到的各个信 号，将得到的信号与原信号对比，要保证信号与原信号吻合较好。 正文：正文： 一、一、 设计要求：设计要求： 1、基本要求： （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

4、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。 （7）播放恢复信号，并与原信号进行比较。 二、设计原理：二、设计原理： 1、设计的理论依据： （1） 、根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需理论（采样频率、采样位 数的概念，采样定理；信号的调制与解调方法；数字滤波器设计原理和方法） 。 （2） 、 熟悉 MATLAB 的编程语言。 2、方案设计： （1） 、语音信号采集：使用 MATLAB 的 audiorecord 方法录制 3 段长 5 秒的声音 信号（44.

5、1khz 采样，16 位，单声道） ，并将这三段信号保存。 （2） 、声音信号的分析：使用 MATLAB 中的 wavread()函数读取录制的 3 段信号， 直接画出其时域图，然后进行快速傅立叶变换后画出其频域图。 （3） 、声音信号的调制：将 3 段语音信号利用 AM 调制原理调制到不同频带上， 然后相加得到复用信号。 （4） 、加入高斯白噪声：使用 MATLAB 中的 awgn 函数得到一个高斯白噪声信号， 然后加到复用信号上。 （5） 、分离出三个信号：设计合适的带通滤波器，将复用信号分离为三个信号。 （6） 、解调：根据调制时的载波信号，将分离后得到的三个信号进行解调。 （7） 、低

6、通滤波：设计合适的低通滤波器，对三个信号进行滤波。 （8） 、播放滤波后信号：播放滤波后得到的三个信号，并与原信号进行比较 三、三、设计内容设计内容 频分复用系统的模型 1 1、原始信号的录制与作图、原始信号的录制与作图 （1） 、使用“audiorecord”命令利用 matlab 录制 3 段信号，44.1 kHz 的采样 频率，16 bit 量化，单声道，并分别保存为“sound1.wav”,”sound2.wav”,” sound3.wav” 。用“fft”命令对声音信号做快速傅立叶转换，对频域上的信号进 行分析、作图。 （2）、对信号的时域和频域分析 使用 MATLAB 软件可以对采集的语音信号进行时域和频域分析。可以使用 subplot（m,n,p）或者 subplot（m n p）将多个图画到一个平面上的工具。其 中，m 表示是图排成 m 行，n 表示图排成 n 列，也就是整个 figure 中有 n 个图是 排成一行的，一共 m 行，p 则是指要把曲线画到 figure 中哪个图上。MATLAB 中 绘图命令 plot(x,y)，其含