通信原理课程设计PAM调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析

PAM的调制与解调

摘要

在通信系统中，调制与解调是实现信号传递必不可少的重要手段。所谓调制是用一个信号去控制另一个信号的某个参量，产生已调制信号。解调则是调制的相反过程，而从已调制信号中恢复出原信号。用信号去控制周期脉冲序列的幅度称为脉冲幅度调制（PAM）。本课程设计主要介绍了PAM调制与解调过程，调制前后发生的变化，加上噪声后波形出现的各种变化，通过星座图、眼图、波形图等来观察。在课程设计中，系统开发平台为Windows XP，程序设计与仿真均采用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，最后仿真详单与理论分析一致。

关键词：Matlab/Sumulink仿真平台；通信系统； PAM调制与解调；噪声

引 言

1.1 课程设计目的

通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关PAM

调制与解调的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。

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PAM的调制与解调

1.2 课程设计内容

利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个PAM调制与解调系统.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;加上各种噪声源,观察波形变化;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

2.1 PAM调制信号的频谱

设：基带模拟信号的波形为m(t)，其频谱为M(f)；用这个信号对一个脉冲载波s(t)调幅，s(t)的周期为T，其频谱为S(f)；脉冲宽度为，幅度为A；并设抽样信号ms(t)是m(t)和s(t)的乘积。

则抽样信号ms(t)的频谱就是两者频谱的卷积： AMs(f)M(f)S(f)T

sinc(nfH)M(f2nfH)n式中 sinc(nfH) = sin(nfH) / (nfH)

2.2 PAM调制过程的波形和频谱图

m(t)

M(f) H(a)

s(t)

-fH0|S(f)|

f (b)

s

f

A -3T -2T -T 0 T 2T 3T t (c) ms(t)

f -1/T 0 1/T (d)

fs f

(e)

t

2

-fH (f) f

PAM的调制与解调

由上图看出，若s(t)的周期T  (1/2fH)，或其重复频率fs  2fH，则采用一个截止频率为fH的低通滤波器仍可以分离出原模拟信号。

3.1正弦波矩形抽样

建立对基本正弦信号的矩形波抽样

(3)

原理图如图3-1

图3-1 正弦函数矩形波抽样原理图 （2）主要参数设置如图3-2，3-3

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图3-2 矩形波的参数设置

图3-3 正弦波的参数设置

（3）波形如图3-4所示

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图3-4 正弦波矩形取样的波形图

3.2矩形波调制

建立基本波形是矩形波形的8-PAM的基带仿真模型并观察通过高斯信道传输前后的信号星座图。

（1）原理图，如图3-5所示

图3-5 矩形波调制原理图

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（2）主要参数设置，传输码元时隙为1ms，要求调制输出电平最小距离为2，高斯信道加入噪声方差为0.05ms。

图3-6 矩形波参数设置

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图3-7 8-PAM调制参数设置

图3-8 高斯信道参数设置

（3）波形

仿真结果如图3-9，3-10所示，可见调制输出信号点位于复平面实轴方向上，是一维的，共8个点，点间最小距离为2。经过高斯信道后，接收信号点受到干扰而以高斯分布概率密度函数规律以各点发送信号为期望散步于发送信号附近。方差约大，接收信号点的分散程度越高。

图3-9 矩形波调制后星座图

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图3-10 矩形波调制后加高斯噪声后星座图

3.3 矩形波抽样后解调

将上面调制的基本矩形波形修改为余弦波，即g(t)=1-cos(2*pi/T),其余参数不变，观察调制输出的眼图，星座图，等效基带信号的波形。

（1）原理图

图3-11 上余弦调制

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（2）参数设置，传输码元时隙为1ms，要求调制输出电平最小距离为2，高斯信道加入噪声方差为0.05ms。

图3-12 矩形波参数设置

图3-13 M-PAM调制

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图3-14 正弦波参数设置

图3-15 高斯噪声信道参数设置

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(3)波形图，仿真得出的眼图如图3-16，星座图如图3-17，升余弦波形如图3-18

图3-16 眼图波形

图3-17 星座图波形设置

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图3-18 升余弦波形

3.4矩形波解调

在对矩形波调制后进行解调

（1）调制解调原理

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图3-19 解调原理图

（2）调制解调器参数设置如图3-20，3-21，3-22

图3-20 矩形波参数设置

图3-21 调制器参数设置

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图3-22 解调器参数设置

（3）调制解调波形如图3-23，3-24

图3-23 基带波形

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图3-24 PAM解调波形

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结束语

本次课程设计在刚开始的过程中无从下手，手忙脚乱，时间又紧迫，不太清楚相关原理，不知道做课程设计的步骤，后来通过查看资料，但通过有效的方法，网上查找有关此课程设计所需的资料，了解课程设计的核心部分，从而用Matlab/Sumulink仿真平台进行仿真，最后用理论进行验证，得到运行结果与理论结果一致。

这次课程设计让我学到了很多东西，不仅锻炼了我的动手能力，加深了对PAM有关知识的了解，也使

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参考文献

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[3] 邵玉斌 编著 Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析 北京.清华

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[10]顾畹仪主编《光纤通信》，北京：人民邮电出版社， 2006

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致谢

本设计的完成是在我们的导师王荣之老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了王老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！

还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。

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