1、专业综合技能（二）抑制载波双边带系统调制解调（DSB）仿真专业：通信工程班级：通信 111 班学号：姓名：指导教师姓名：2014年 6 月 7日随着信息传输在现代生活中重要性的增强，调制和解调作为无线电通信系统中必不可少的关键技术也越来越受到重视。调制的目的是得到适合在信道中传输的信号，解调又称作检波，就是从接收端最大程度不失真的恢复出基带信号。DSB 信号以其调制效率高而得到广泛应用。本文介绍了基于MATLAB/Simulink仿真 DSB调制与解调过程，并在解调时引入高斯白噪声，DSB调制解调系统的性能。原理：在 AM信号中，载波分量并不携带信息，仍占据大部分功率，如果抑制载波分量的发送，
2、就能够提高功率效率，这就抑制载波双边带调制 DSB-SC（ Double Side Band with Suppressed Carrier ），简称双边带调制（ DSB）。其时域和频域表达式为：SDSBm(t) cosctSDSB1 M (c ) M (c )21. 调制部分：如果将 AM信号中的载波抑制，只需在将直流 A0 去掉，即可输出抑制载波双边带信号（ DSB-SC）。 DSB-SC调制器模型如图 1 所示。图 1 DSB-SC 调制器模型其中，设正弦载波为c(t)A cos( ct0)式中， A 为载波幅度；c 为载波角频率；0 为初始相位（假定0 为 0）。假定调制信号 m(t
3、) 的平均值为 0，与载波相乘，即可形成DSB-SC信号，其时域表达式为：sDSB (t )m(t) cosc t式中， m(t) 的平均值为 0。DSB-SC的频谱为：SDSB ( )1M （c） M (c)2DSB信号的波形和频谱调制部分仿真程序：%-清除历史痕迹 -clf;%清除窗口中的图形clc;%清除命令窗clear;%清除变量窗%-定义变量和波形表达式 -ts=0.01;%定义变量区间步长t0=2;%定义变量区的长度t=-t0:ts:t0;%定义变量区间取值fc=10;%定义载波的频率A=1;%定义调制信号幅度fa=1;%定义调制信号频率mt=A*cos(2*pi*fa.*t);%
4、输入调制信号表达式ct=cos(2*pi*fc.*t);%输入载波信号表达式st=mt.*ct;%输出已调信号表达式%-画出波形 -figure(toolbar,none,menu,none,.name,DSB信号波形 ,color,y);subplot(3,1,1);%划分画图区间， 3 行 1 列，现画第一个plot(t,mt,c);%调制信号波形title(调制信号 );xlabel(t);ylabel(m(t);subplot(3,1,2);plot(t,ct,g);%载波信号波形title(载波信号 );xlabel(t);ylabel(c(t);subplot(3,1,3); %
5、已调信号波形 plot(t,st,b);title(已调信号 );xlabel(t);ylabel(s(t);运行图形：2. 解调部分：DSB信号因为不存在载波分量， 所以调制效率是 100%，即全部功率用于信息传输。但由于 DSB信号的包络不在于调制信号的变化规律一致， 因而不能采用简单的包络检波法来恢复调制信号，而用同步检波法。sp (t)LPF（低通滤波器）sDSB (t)sd (t )cosc tDSB信号解调模型设输入的已调信号为sDSB (t)m(t ) cosc t取调制信号为：m(t )A cost与同频同相的相干载波 cosc t 相乘后，得t)t) cost1 m t1co
6、s 2tsp (sDSB (c2 () 2c经低通滤波器（ LFP）后，得到sd (t )1m(t)m(t)21可以看出，得到的解调信号是输入调制信号m(t ) 的 2 ，呈正比关系。 所以得到失真较小的基带信号。s()低通滤波器0c -cDSB信号解调频谱DSB已调波经过同步检波后的频谱如上图所示，经过低通滤波器后即可得到原始基带信号。DSB相干解调性能：n(t)s(t)带通s (t)低通m (t)mmo滤波器ni (t)滤波器no (t)costcDSB相干解调性能分析模型设解调器输入信号为错误！未找到引用源。与相干载波 cosct 相乘 , 经低通滤波器后，输出信号为:1mo (t )m
7、(t )2因此，解调器输出端的有用信号功率为So2(t )12 ( )momt4解调 DSB信号时，接收机中的带通滤波器的中心频率0 与调制频率c 相同，因此解调器输入端的窄带噪声ni (t) , 与相干载波 cosc t 相乘，经低通滤波器，解调器输出的最终的输出噪声为1no (t )2 nc (t )故输出噪声功率为N ono2 (t )1 nc2 (t )4这里， B2 f H ，为 DSB的带通滤波器的带宽，错误！未找到引用源。 为白噪声单边功率谱密度。解调器输入信号平均功率为Si sm2 (t )1 m 2 (t)2又，已知解调器的输入噪声功率为N in0 B可得解调器的输入信噪比1
8、2m (t )N in0 B解调器的输出信噪比1m2(t)m 2 (t )So4N o1n0 BN i4因此制度增益为GDSBSoN o2SiN i由此可见 DSB调制系统的制度增益为2。也就是说， DSB信号的解调器使信噪比改善一倍。这是因为采用相干解调，是输入噪声中的一个正交分量ns (t ) 被消除的缘故。解调部分仿真程序：在上一个程序的基础上， 清除历史痕迹与定义变量部分不变，把画出波形的部分改为以下内容即可。figure(toolbar,none,menu,none,.name,DSB信号频谱 ,color,y);subplot(2,1,1);plot(f,mt2,c);%调制信号频
9、域波形title(调制信号频谱 );%画出已调信号波形xlabel(f);ylabel(m(f);st1=fftshift(fft(st);st2=abs(st1.2);subplot(2,1,2);plot(f,st2,b);%已调信号频域波形title(已调信号频谱 );%画出已调信号波形xlabel(f);ylabel(s(f);运行图形：Simulink 建模仿真：仿真结果：DSB信号调制示波器显示图：图中由上到下的波形分别为： 调制信号、载波信号和已调信号。 其中调制信号的频率为 1rads/sec ，振幅为 1；载波信号的频率为 30rads/sec ，振幅为 2。DSB信号解调示
10、波器显示图：图中由上到下的波形分别为： 高斯白噪声波形、 经过信道和增益模块的已调信号、经过相乘器得到的调制信号和经过低通滤波器得到的基带信号。结果分析：信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。 由仿真结果可以看出， 调制过程实际上是一个频谱搬移的过程， 即是将低频信号的频谱 （调制信号） 搬移到载频位置（载波）。而解调是调制的逆过程，即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。 在实际信号传输过程中， 通信系统不可避免的会遇到噪声，例如自然界中的各种电磁波噪声和设备本身产生的热噪声、 散粒噪声等， 它们很难被预测。而且大部分噪声为随机的高斯白噪声， 所以在解调时引入噪声， 才能够真正模拟实际中信号传输所遇到的问题， 进而思考怎样才能在接受端更好地恢复基带信号。信道加性噪声主要取决于起伏噪声，而起伏噪声又可视为高斯白噪声，因此我在此环节将对双边带信号添加高斯白噪声来观察噪声对解调的影响情况。在解调系统中的 Gaussian Noise Generator 模块就是高斯白噪声信道。参考资料1 樊昌信、曹丽娜编 . 通信原理 . 国防工业出版社 .2 赵静、张瑾、高新科编 . 基本 MATLAB的通信系统仿真 . 北京航空航天大学出版社 .
