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基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计

基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计
基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计

目录

1设计任务及要求 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计要求 (1)

2设计作用及其目的 (1)

3设计过程及原理 (2)

3.1频分复用通信系统模型建立 (2)

3.2语音信号采样 (5)

3.3语音信号的调制 (7)

3.4系统的滤波器设计 (9)

3.5信道噪声 (10)

4MATLAB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 (14)

4.4解调信号的频谱仿真 (15)

4.5恢复信号的时域与频域仿真 (15)

5心得体会 (18)

6附录 (19)

7参考文献 (24)

基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计

1设计任务及要求

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。

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。

2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分配给用户。同固定分配系统相比,FDMA 使通道容量可根据要求动态地进行交换。本次课程设计通过Matlab软件对FDMA系统进行仿真研究,可以加深对FDMA通信系统的理解和掌握。

通过这次课程设计可达到以下的目的:

(1)巩固课本所学的有关理论知识。

(2)加深对FDMA 通信系统的理解和掌握相关知识。

(3)掌握带通滤波器和低通滤波器的设计

(4)掌握Matlab 软件的基本使用。

(5)学会运用Matlab 软件进行一些仿真和设计。

3设计过程及原理

3.1频分复用通信系统模型建立

频分多址(FDMA)是使用最早、目前使用较多的一种多址接入方式,广泛应用于卫星通信、移动通信、一点多址微波通信系统中。

FDMA 通信系统核心的思想是频分复用(FDM),复用是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一个信道上传送的复合信号的方法。例如,在电话通信系统中,语音信号频谱在300—3400Hz 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。

频分复用(FDM)是信道复用按频率区分信号,即将信号资源划分为多个子频带,每个子频带占用不同的频率,如图(1)所示。然后把需要在同一信道上同时传输的多个信号的频谱调制到不同的频带上,合并在一起不会相互影响,并且能再接收端彼此分离开。

频分复用的关键技术是频谱搬移技术,该技术是用混频来实现的。混频的原理,如图(2)所示。

混频过程的时域表示式为:

)2cos()()(0t f t x t s π?=(1)

图1频分复用的子频带划分

其双边带频谱结构如图(3)所示。其中,下边带也称为反转边带,从低到高的频率分量是基带频率分量的翻转,双边带频谱经过低通滤波就可以得到下边带;上边带也称为正立边带,从低到高频率分量与基带频率分量一致,双边带频谱经过高通滤波就可以得到上边带。

图2混频原理

图3双边带频谱结构

从图(3)可以看出上、下边带所包含的信息相同,所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。另外,混频器本身不是线性设备。线性设备的输出与输入信号具有相同的频率成分,只以幅度和相位的不同来区分。但是,混频器所对应的调制方式之所以称之为“线性调制”,主要是由于从频谱的角度只进行了简单的搬移。

在FDMA 通信系统中,首先把传输频带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频带,每个用户分配带一个固定子频带,按频带区分用户,如图(4)所示。信号调制到该子频带内,各用户信号同时传送,接收时分别按频带提取信号,实现多址通信。所以FDMA 实现的是频率域上的正交性。其中FDMA 的正交分割条件为:

???≠==?m n m n df f x f x n f f m ,,01)()(2

1(2)

如果用理想滤波器分割各用户信号,不需要保护间隔也能满足正交分割条件。但是,理想滤波器在工程上是不可能实现的,则各信号间总存在一定的相关性,总会有一定的干扰。因此各频带之间需留有一定的保护间隔以减少各频带之间的串扰。

FDMA 有采用模拟调制的,也有采用数字调制方式的,可以由一组模拟信号用频分复用方式(FDM/FDMA)或一组数字信号用时分复用方式(TDM/FDMA)

占用一个较宽的频带,调制到相应的子频带后传送到同一个地址。

图4频分多址的子频带划分

通过前面的分析可以得出FDMA 通信系统之所以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,其核心的思想是频分复用。即不同的信号运用不同的载波进行调制,而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。而接收端通过不同的带通滤波器将各路不同的信号提取出来,再通过解调和低通滤波器,进而恢复原始信号。从而可以得到如图(5)所示的简化FDMA 通信模型。

3.2语音信号采样

语音信号的采样即为信号的抽样过程,是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号,其实质就是用一固定频率的抽样信号周期性的读出或测量该连续时间模拟信号。设抽样信号的频率为s f ,则抽样周期为s T 。抽样以后的信号仍为模拟量,只不过是时间上离散的脉冲调制信号。如图(6)所示,f(t)为输入的被抽样信号,p(t)为抽样信号,而f 0(t)为抽样后输出信

号。理想的抽样应是冲激序列,但实际抽样通常是平顶抽样或自然抽样。

图5频分复用通信系统模型

图6抽样过程波形

抽样的理论基础是抽烟定理,它说明在什么条件下能从抽样输出信号f

(t)

中恢复输入信号f(t)。根据频谱分析理论,只有抽样信号的频率不发生重叠

现象时,抽样的频谱才能与信号频谱相一致。因此,抽样定理可表述为:为了使抽样信号f 0(t)能完全恢复连续信号f(t),抽样信号重复频率s f 必须大于等于2倍的H f ,H f 为包含任何干扰在内的信号f(t)的最高有效频率,即

H s f f 2≥(3)

其中,H s f f 2=为奈奎斯特频率。

由于实际滤波器特性的不理想,抽样频率s f 通常都有高于H f ,一般取3到5倍H f 。语音信号频谱在300—3400Hz 内,由(3)式可知语音采样频率s f 必须大于6.8KHz。在MATLAB 数据采集箱中提供语音采集wavrecord 命令,wavrecord 命令利用Windows 音频输入设备记录声音,其调用形式为:wavrecord (n ,fs ,ch)。利用Windows 音频输入设备记录n 个音频采样,频率为fs Hz ,通道数为ch。采样值返回到一个大小为n*ch 的矩阵中。缺省时,fs =11025,ch =1。其中MATLAB 提供的标准音频采样频率有:8000、11025、22050和44100Hz。为了保证语音的质量,本次设计中取语音信号的采用频率为44100Hz,该采样频率为语音信号CD 音质。语音信号采集后,可以用MATLAB 数据采集箱中wavwrite 命令保存采集的语音信号。

3.3语音信号的调制

语音信号的调制即为频分复用的混频过程,该过程关键是对各路语音信号载波频率的选取。混频过程的时域表示式如前面的(1)式所示,为双边带信号(DSB),它的带宽是基带信号带宽H f 的2倍,即调制后的带宽为:

H f B 2=(4)

为了使各个信号不会相互干扰,各个载频的间隔既要大于调制后带宽B,设各载波的频率间隔为g f ,由于kHz f H 4.3=,所以

kHz kHz f B f H g 8.64.322=?==≥(5)

另外,在选取各路信号载波频率时,还需要考虑混叠频率a f 。所谓混叠频率,就是当利用一个抽样频率为s f 的离散时间系统进行信号处理时信号所允许的最高频率。任何大于a f 的分量都将重叠起来而不能恢复,并使正规频带内的信号也变得模糊起来。根据抽样定理可知:

s a f f 21=(6)

由于前面语音信号采样频率kHz f s 1.44=,所以混叠频率:

kHz kHz f f s a 05.221.442121=?==(7)

综合上述考虑,由(5)式可取载波频率间隔g f 为7000Hz,由(7)式可知最高载波频率要小于a f 为22050Hz,如果本次设计取第1路语音信号的载波频率1c f 为4000Hz,则第2路信号的载波频率2c f 为11000Hz,第3路信号的载波频率3c f 为18000Hz。同时满足最高载波频率a c f f <3的要求。根据前面的混频原理,可以得到如图(7)所示的频谱结构。

图7三路语音信号调制后频谱结构

3.4系统的滤波器设计

本次设计中有3路语音信号,所以在接收端要设计3个带通滤波器,为了达到较好的效果,将采用切比雪夫2型滤波器。使用MATLAB设计切比雪夫2型滤波器只需要确定滤波器的4个参数即可设计出所需要的滤波器。这4个参数分别为:通带区最大衰减系数Rp、阻带区最小衰减系数Rs、通带边界频率

Ws≤时,为高通滤波器;归一化值Wp和阻带边界频率归一化值Ws。其中当Wp

当Ws和Wp为二元矢量时,为带通或带阻滤波器。

本次设计中可取最大衰减系数Rp为0.5dB,阻带区最小衰减系数Rs为40dB。3个带通滤波器分别要滤出3路语音信号,其通频带要依据先前选定的载波频率和采样频率而定,可以滤出上边频,也可以滤出下边频,在这里将滤出上边频。而在信号的调制设计时,所选择的3路语音信号的载波频率分别为4000Hz、1100Hz和18000Hz。从图(7)可以得出,当语音信号的载波频率为4000Hz,可取切比雪夫2型滤波器的通带边界频率为[42007500];滤波器的阻带边界频率为[41007600]。设计的是带通滤波器,所以通带边界频率Wp 和阻带边界频率Ws为二元矢量。信号的采样频率为44100Hz时,可取通带的边界频率Wp1和阻带的边界频率Ws1分别为:

Wp1=[42007500]/22050

Ws1=[41007600]/22050

在确定了带通滤波器的4个参数后,使用MATLAB软件中的cheb2ord函数可以求出第一个滤波器的最小阶数n和截止频率Wn(单位为弧度/秒)。其该函数的调用形式为:

Wn]

[n,=(8)

cheb2ord(W

Rp,

p,

Rs)

Ws,

通过式(8)得到了滤波器的最小阶数n和截止频率Wn后,再调用MATLAB 软件中的cheby2函数,进一步求出滤波器传递函数的分子系数b和滤波器传

递函数的分母系数a。该函数的调用形式为:

Wn)Rs,cheby2(n,a][b,=(9)

通过式(9)所示的函数得到了滤波器的传递函数的分子系数b 和分母系数a,最后通过MATLAB 软件中的filter 函数对信号进行滤波。该函数调用形式为:

s)a,(b,filter y =(10)

式中的s 为被滤波信号,y 为滤波后的信号。同样,可以设计出其它所需的两路带通滤波器和低通滤波器。

3.5信道噪声

信道中存在不需要的电信号统称为噪声。通信系统中的噪声是叠加在信号上的,没有传输信号时通信系统中也有噪声,噪声是永远存在于通信系统中的。噪声可以看成是信道中的一种干扰,也称为加性噪声,因为它是叠加在信号之上的。最基本的调制信道有一对输入端和一对输出端,其输入端信号电压)(t e i 和输出端电压)(t e o 间的关系可以用下式表示:

)()]([)(t n t e f t e i o +=(11)

式中:)(t e i 为信道输入端信号电压;)(t e o 为信道输出端得信号电压;)(t n 为噪声电压。由于信道中的噪声)(t n 是叠加在信号上的,而且无论有无信号,噪声)(t n 是始终存在的。当没有信号输入时,信道输出端也有加性干扰输出。)]([t e f i 表示信道输入和输出电压之间的函数关系。所以在信道数学分析时,可以假设)()()]([t e t k t e f i i =,即信道的作用相当于对输入信号乘一个系数)(t k 。这样,式(11)就可以改写为:

)()()()(t n t e t k t e i o +=(12)

式(12)就是调制信道的一般数学模型。其数学模型图可以图(8)所示。)(t k 是一个很复杂的函数,它反映信道的特征。一般说来,它是时间t 的函数。

图8调制信道数学模型

噪声又可以分为认为噪声和自然噪声两大类。其中以自然噪声最难处理,而自然噪声中最重要的噪声为热噪声。由于在一般通信系统的工作频率范围内热噪声的频谱是均匀分布的,所以热噪声又常称为白噪声。由于热噪声是由大量自由电子的运动产生的,其统计特性服从高斯分布,故常将热噪声称为高斯白噪声。所以本次设计中模拟信道噪声可以用MATLAB 软件加入一个随机的高斯白噪声在复用信号中。

4MATLAB 仿真

4.1语音信号的时域和频域仿真

(1)信号的时域仿真

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),其含义是以x 为横坐标,y 为纵坐标,绘制图形。可得到如图(9)所示的时域分析图

图9声音样本的时域分析

(2)信号频域仿真

频域分析主要是将3个声音样本信号sd1、sd2和sd3用MATLAB软件进行快速傅里叶变换后,再画出3个信号的频谱图。其中快速傅里叶变换可以直接用MATLAB中的fft命令,然后通过abs得到经过快速傅里叶变换后信号的振幅。最后用MATLAB中stem命令对于得到的离散序列实现其频谱图的绘制。可以得到如图(10)所示的声音信号频谱分析图。

4.2复用信号的频谱仿真

在MATLAB软件中将采样的3路语音信号经过混频处理得到3路已调信号x1、x2和x3,再通过加法器将3路信号变为一路复用信号s,通过MATLAB软件中stem(t,abs(fft(s)),'.')命令对复用信号s进行了频谱分析,其频谱分

析如图(11)所示。

图10声音样本的频谱分析

图11复用信号的频谱分析

4.3传输信号的仿真

我们都知道FDMA通信系统的复用信号传输是通过空气介质传输的,复用信号在空气传输中会有很多的噪声,其中主要是以高斯白噪声为主,所以在信号传输的设计仿真中,主要对复用信号加入高斯白噪声。

在MATLAB中可以通过awgn函数在某一信号中加入高斯白噪声,其调用方式为:y=awgn(x,SNR),其意义是在信号x中加入高斯白噪声;信噪比SNR 以dB为单位,x的强度假定为0dBW。如果x是复数,就加入复噪声。通过前面的调制和信号复用设计后,得到了复用信号s,使用MATLAB中的awgn函数加入高斯白噪声后复用信号变为ys。为了使后面能够较好的恢复语音信号,所以在这里加入白噪声时,信噪比不能设置的太小。仿真发现大于20dB时失真比较小。图(12)为加入高斯白噪声后,复用信号ys的频谱图。

图12加入高斯白噪声后复用信号的频谱分析

4.4解调信号的频谱仿真

信号解调前,首先通过3个带通滤波器对复用信号s进行滤波,得到3路调制的语音信息y1、y2和y3,然后在对这三路信号进行解调,解调过程与调制的过程相同,使用与原来调制载波相同的信号分别与滤波后的3路信号相乘。得到3路解调信号y01、y02和y03。然后对各路信号使用MATLAB软件中的快速傅里叶变换函数fft进行变换,并通过MATLAB软件,得到的3路解调信号的频谱如图(13)所示。

图13解调后信号的频谱图

4.5恢复信号的时域与频域仿真

语音信号的恢复就是将前面解调所得到的3路信号y01、y02和y03再通过低通滤波器使用filter函数滤波后,分别得到3路恢复的语音信号。然后调用MATLAB中的plot(t,yy1)函数和subplot函数对恢复的3路语音信号进

行时域分析,其时域分析波形如图(14)所示。

图14恢复信号的时域波形

图15恢复信号的频谱图

同样调用MATLAB中的stem(t,abs(fft(yy1)))函数和subplot函数对恢复的3路语音信号进行频谱分析,其频谱如图(15)所示。

程序的最后为语音的再现,与前面语音播放一样,可以直接使用MATLAB 中wavplay(yy1,fs)函数对语音1进行播放,其它两路信号播放方式相同。

5心得体会

经这次课程设计,我不仅复习巩固了课堂所学的理论知识,还提高了对所学知识的综合应用。同时,在以前课本学习中没有弄懂的问题,通过这次课程设计,我都有了更深入的理解。比如通信原理中的时域采样定理、滤波器参数设计等。

在设计经过不断的修改调试,在MATLAB上仿真频分多址通信技术取得了较好的效果。录音的声音再经过调试和解调后的信号与原来相比较为接近。我觉得仿真的成功关键在于载波频率的选择以及带通和低通滤波器的参数设计。

另外在低通滤波阶段,得到的恢复信号与原始信号基本一致,但是在t=0附近有所失真,这是由于频谱混叠所致,各信号频谱混叠部分均为高频部分,恢复信号在附近的波峰变换最快。即频率最高的区域,引起高频部分失真,这是因为录音期间引入频率高于语音信号的噪声,所以如果在完全无噪音的环境中进行录音,可得无失真的恢复信号。仿真结果分析表明,信号在频分复用时还存在着频间干扰的问题,对此,采用了适当加大采样频率的方法,在较大程度上使该问题得以解决至于完全消除频谱间的干扰,还有待进一步研究与完善。

6附录

附录一:MATLAB仿真程序

%(1)获取录音文件

pause

fs=44100;%声音的采样频率为44.1Khz

duration=3;%录音时间为3s

fprintf('按任意键开始录音1:\n');

pause

fprintf('录音中···\n');

sd1=wavrecord(duration*fs,fs);%duration*fs每次获得总的采样数为132300,保存

声音文件名为sd1

fprintf('放音中···\n');

wavplay(sd1,fs);

fprintf('录音1播放完毕。\n');

wavwrite(sd1,fs,'sound1.wav');%将录音文件保存为WA V格式的声音文件

fprintf('按任意键开始录音2:\n');

pause

fprintf('录音中···\n');

sd2=wavrecord(duration*fs,fs);

fprintf('放音中···\n');

wavplay(sd2,fs);

fprintf('录音2播放完毕。\n');

wavwrite(sd2,fs,'sound2.wav');

fprintf('按任意键开始录音3:\n');

pause

fprintf('录音中···\n');

sd3=wavrecord(duration*fs,fs);

fprintf('放音中···\n');

wavplay(sd3,fs);

fprintf('录音3播放完毕。\n');

wavwrite(sd3,fs,'sound3.wav');

%(2)声音样本的时域和频域分析

fprintf('按任意键开始声音样本的时域分析:\n');

pause

fs=44100;%声音的采样频率为44.1Khz

duration=3;

毕业设计用matlab仿真

毕业设计用matlab仿真 篇一:【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义;然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题;接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成;最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情,并形成了一个人脸图像识别研究领域,.这一领域除了它的重大理论价值外,也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中,人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力,以及识别事物、处理事物的能力,因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制,并努力将这些机制用于实践,如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的,因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情,而让机器来实现却很难,如人脸图像的识别,语音识别,自然语言理解等。

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三路频分复用系统设计

***************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2015年春季学期 数字信号处理课程设计 题目:频分多路复用系统的设计 专业班级: 姓名: 学号: 指导教师: 成绩:

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目录 一设计任务目的及要求 (1) 1.1设计目的及意义 (1) 1.2设计要求 (1) 二原理与模块介绍 (2) 2.1 频分复用通信系统模型建立 (2) 2.2 语音信号采样 (5) 2.3 语音信号的调制 (7) 2.4滤波器的设计 (8) 2.4.1 切比雪夫I型滤波器 (8) 2.5 信道噪声 (10) 三设计内容 (11) 3.1 设计流程图 (11) 3.2 语音信号的时域和频域仿真 (12) 3.2.1 信号的时域仿真 (12) 3.2.2信号频域仿真 (13) 3.3 复用信号的频谱仿真 (13) 3.4传输信号的仿真 (14) 3.5 解调信号的频谱仿真 (15) 3.6恢复信号的时域与频域仿真 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

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频分复用原理及其应用研究 摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种,本质上是依据频率来分隔信道的。频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。 本论文主要由以下几个部分组成。第一部分介绍频分复用基本原理,系统实现以及其应用特点;第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现;第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时,频谱会发生重叠,传统的频分复用解调效果容易出现失真,正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果;最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。 关键词频分复用;正交频分复用;MA TLAB仿真

Frequency division multiplexing principle and its application research Abstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics. This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing. Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation

基于matlab的毕业论文题目参考

基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目,供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一: 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价

15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现

频分复用两路通信电路的设计

1 软件基础 1.1Multisim软件简介 Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借Multisim,您可以立即创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE 分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。 随着计算机技术飞速发展,电路设计可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成。计算机仿真在教学中的应用,代替了大包大揽的试验电路,大大减轻验证阶段的工作量;其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性,为电子专业教学创设了良好的平台,并能保存仿真中产生的各种数据,为整机检测提供参考数据,还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数。采用仿真软件能满足整个设计及验证过程的自动化。 Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具, Multisim 是一个完整的集成化设计环境。 它的主要优势为: (1)通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路 (2)通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为 (3)借助高级电路分析, 理解基本设计特征 (4)通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试 (5)通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间 1.2 Multisim的特点 (1)直观的图形界面 整个操作界面就像一个电子实验工作台,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上,轻点鼠标可用导线将它们连接起来,软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号: 指 导 老 师:
二 O 一四年十月十五日

目录
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20

基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计课程报告

百度文库 . 《电子产品辅助设计与仿真》 课程考核报告 基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计 完成日期2013年12月

目录 1引言 (1) 2课程设计要求 (2) 课程设计题目 (2) 课程设计目的 (2) 设计要求 (2) 3设计过程及原理 (3) 频分复用通信系统模型建立 (3) 频分复用通信系统理论原理 (4) 4 MA TLAB仿真 (5) 语音信号的时域和频域仿真 (5) 复用信号的频谱仿真 (6) 传输信号的仿真 (6) 解调信号的频谱仿真 (7) 恢复信号的时域与频域仿真 (8) 5体会与收获 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)

1引言 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室MATLAB工作界面)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。

频分复用系统设计报告

《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名:黄在勇专业班级:通信1104班 指导教师:周建新工作单位:信息工程学院 题目: 频分复用 初始条件: Matlab软件、信号与系统、通信处理等。 要求完成的主要任务: 根据频分复用的通信原理,用matlab采集两路以上的信号(如语音信号),选择合适的高频载波进行调制,得到复用信号。然后设计合适的带通滤波器、低通滤波器,从复用信号中恢复出所采集的语音信号。设计中各个信号均需进行时域和频域的分析。 参考书: [1]陈慧慧、郑宾. 频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算(第三版). 高等教育出版社,北京: 2000 [2]李建新、刘乃安、刘继平. 现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工 具箱. 西安电子科技大学出版社,西安: 2000 [3]邓华等. MATLAB通信仿真及应用实例详. 人民邮电出版社,北京: 2003 时间安排: 1、理论讲解,老师布置课程设计题目,学生根据选题开始查找资料; 2、课程设计时间为2周。 (1)理解相关技术原理,确定技术方案,时间2天; (2)选择仿真工具,进行仿真设计与分析,时间6天; (3)总结结果,完成课程设计报告,时间2天。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2频分复用通信系统模型 (3) 3频分复用系统方案设计 (6) 3.1语音信号采样 (6) 3.2语音调制信号 (7) 3.3 系统的滤波器设计 (8) 3.4信道噪声 (9) 4频分复用原理实现与仿真 (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) 4.4 解调信号的频谱仿真 (14) 4.5恢复信号的时域与频域仿真 (16) 5 心得体会 (18) 附录I 源程序 (19) 附录II 参考文献 (24)

基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计

语音信号处理系统设计 摘要:语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用,如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法,并在采集语音信号后,在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声,对加入噪声的信号进行频谱分析,设计合适的滤波器滤除噪声,恢复原信号。利用MATLAB来读入(采集)语音信号,将它赋值给某一向量,再将该向量看作一个普通的信号,对其进行FFT变换实现频谱分析,再依据实际情况对它进行滤波,然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放,以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词:Matlab,语音信号,傅里叶变换,滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计,拟主要达到以下几个目的: 1.1.了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2.掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法; 1.3.掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4.了解语音信号的特性及分析方法。 1.5.通过本课题的设计,培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统,实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析,

利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序,并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是: 2.1.采集语音信号。 2.2.对原始语音信号加入干扰噪声,对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3.针对语音信号频谱及噪声频率,设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4.对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样,回放并与原始信号进行比较。 2.6.对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7.设计图形用户界面(包含以上功能)。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号,并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等,以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法,其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说,可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应,所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外,傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显,因此,它能更

FDMA频分复用系统设计

山东轻工业学院 课程设计任务书 学院电子信息与控制工程学院专业通信工程 姓名班级学号 题目频分复用系统设计 主要内容: 综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计,从而加深对所学知识的理解,建立概念,加深理解滤波、FDM等的综合应用。设计5~8路基带信号(带宽相同)进行FDM传输的一个系统,调制方式可以选择DSB、SSB、AM或VSB,也可以采用多采样率系统实现;在接收端进行解复用和解调,恢复出原始的各路基带信号。 基本要求 (1)掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法;掌握DFT对模拟信号进行频谱分析的方法;掌握设计FIR和IIR数字滤波器的方法; (2)掌握FDM系统的原理及简单实现方法 (3)设计出系统模块图,记录仿真结果; (4)对结果进行分析,写出设计报告。 主要参考资料 [1]高西全,丁玉美. 数字信号处理(第三版). 西安电子科技大学出版社. 2009.01 [2]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗. 离散时间数字信号处理.(第二版) . 西安交通大学出版社. 2004.09 [3]胡广书. 数字信号处理. 清华大学出版社. [4]matlab数字信号处理的相关资料 [5]樊昌信. 通信原理. 国防工业出版社. 2008 完成期限:自 2012 年 6 月 28 日至 2012年 7 月 13 日 指导教师:张凯丽教研室主任:

目录 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 2 设计作用及其目的 3 设计过程及原理 3.1 频分复用通信系统模型建立3.2 信号的调制 3.3 系统的滤波器设计 3.4 信道噪声 4.基于simulink的FDMA仿真5参数设置 6频谱波形分析 7实验心得及体会 8 参考文献

基于MATLAB的PID控制器设计毕业设计(论文)

毕业设计论文 基于MATLAB的PID控制器设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

matlab仿真课程设计报告

一、课程设计内容 此次课程设计的主要内容是 2ASK调制信号仿真。 二、设计原理及步骤: (一)设计原理 2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续的输出。有载波输出时表示发送“1”,无载波输出时表示发送“0”。根据幅度调制的原理,2ASK 信号可表示为0e(t)=s(t)cosw(t) c,式中w c为载波角频率,h(t)=cos w c(t)为载波信号,二进制基带信号s(t)为随机的单极性NRZ 矩形脉冲序列。 S(t)的功率谱密度为 2 11 ()()() 44 s b b P f T Sa fT f π =+?。2ASK 信号的功率谱密度是基带信号功率谱密度() s P f的线性搬移,2ASK 信号的功率谱密度为 1 ()[(+f)()] 4 e s c s c P f P f P f f =+- 。 (二)仿真步骤 1、函数文件 (1)函数FFT_SHIFT function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st) dt=t(2)-t(1); T=t(end); df=1/T;

N=length(t); f=[-N/2:N/2-1]*df; sf=fft(st); sf=T/N*fftshift(sf); (2)函数INSERT0 function [out]=INSERT0(d,M) N=length(d); out=zeros(1,M*N); for i=0:N-1; out(i*M+1)=d(i+1); end 2、主程序代码 fc=2; %载波频率2Hz N_sample=10; N=200; %码元数 Ts=1; %1Band/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); T=t(end); %产生二进制信源 d=sign(randn(1,N));

三个同频带信号的频分复用的课程设计

1. 课程设计目的 综合运用信号与系统、数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计,通过理论推导得出相应结论,再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现从而加深对所学知识的理解,建立概念。 2. 课程设计的基本要求 ①熟悉离散时间信号与系统的时域特性; ②掌握数字信号处理的基本概念,基本理论和基本方法; ③掌握序列快速傅里叶变换方法,利用序列傅里叶变换对离散信号和系统的响应进行频域分析; ④学会MATLAB 的使用,掌握MATLAB 的程序设计方法; ⑤掌握MATLAB 设计各种熟悉滤波器的方法和对信号进行滤波的方法。 3. 课程设计的内容 选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析,根据信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器,将三路信号合成一路信号,分析合成信号的时域和频域特点,然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器,分离出原来的三路信号,分析得到的三路信号的时域波形和频谱,与原始信号进行比较,说明频分复用的特点。频分复用结构如图所示 ] [1n y ] [3n y ][2n y 4. 课程设计实现步骤 (1) 产生三路信号 利用MATLAB 语言产生三个不同频段的信号。 (2) 对三路信号进行频谱分析 画出三路信号时域波形,然后对信号进行频谱分析,在MATLAB 中,可以利用函数fft 对信号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。 (3) 设计数字滤波器并画出频率响应 根据三路信号的频谱特点得到性能指标,由性能指标设计三个数字滤波器。在MATLAB 中,可以利用函数fir1设计FIR 滤波器,利用函数butte、cheby1和ellip 设计IIR 滤波器;最后利用MATLAB 中的函数freqz 画出个滤波器的频率响应。 (4) 信号合成 将三路信号进行叠加为一路信号。 (5) 用滤波器对信号进行滤波

频分复用

目录 摘要............................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................... II 1设计任务及要求..................................................................................................... - 1 - 1.1设计任务:.................................................................................................. - 1 - 1.2设计要求:.................................................................................................. - 1 - 2设计原理................................................................................................................. - 2 - 2.1频分复用原理.............................................................................................. - 2 - 2.2语音信号采样.............................................................................................. - 3 - 2.3语音信号的调制.......................................................................................... - 4 - 2.4加噪仿真信道传输...................................................................................... - 6 - 2.4系统滤波器的设计...................................................................................... - 7 - 3 MATLAB程序设计流程........................................................................................... - 8 - 4仿真结果................................................................................................................. - 9 - 4.1语音信号的时域和频域仿真...................................................................... - 9 - 4.2复用信号的频谱仿真................................................................................ - 10 - 4.3传输信号的仿真........................................................................................ - 11 - 4.4 带通滤波器设计....................................................................................... - 11 - 4.5解调信号的频谱仿真................................................................................ - 13 - 4.6低通滤波器设计........................................................................................ - 13 - 4.7恢复信号的时域与频域仿真.................................................................... - 13 - 5小结体会............................................................................................................... - 16 - 6附录....................................................................................................................... - 17 - 7参考文献............................................................................................................... - 22 -

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