【摘 要】通信是通過某種媒體進行的信息傳遞，目的是傳輸信息，通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，作用是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地。調(diào)制與解調(diào)在信息的傳輸過程中占據(jù)著重要的地位，是不可或缺的，因此研究系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程就極為重要。MATLAB是集數(shù)值計算、圖形繪制、圖像處理及系統(tǒng)仿真等強大功能于一體的科學(xué)計算語言，它強大的矩陣運算和圖形可視化的功能以及豐富的工具箱，為通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程的分析提供了極大的方便。

【關(guān)鍵詞】通信系統(tǒng) 調(diào)制與解調(diào) MATLAB

一、用MATLAB分析雙邊帶幅度調(diào)制（DSM-AM）

我們可以利用 MATLAB 強大的符號運算功能來進行運算，再根據(jù)MATLAB的可視化結(jié)果進行分析。在DSB-AM中，已調(diào)信號的時域表示為：u（t）=m（t）c（t）=Acm（t） 式中，m（t）是消息信號，c（t）=Ac 為載波，fc是載波的頻率（單位：HZ）， 是初始相位。為了討論方便取初相=0（以下類似）。隨u（t）作傅里葉變換，即可得到信號的頻域表示：U（f）=Ac/2M（f-fc）+Ac/2M（f+fc）。傳輸帶寬Bt是消息信號帶寬W的兩倍，即：Bt=2W。

某消息信號

用信號m（t）以DSB-AM方式調(diào)制載波c（t）=cos（2∏fct），所得到的已調(diào)制信號記為u（t）.設(shè)t。=0.15s，fc=250Hz。試比較消息信號與已調(diào)信號，并繪制它們的頻譜。運用如下 MATLAB程序：

t0=0.15；%信號持續(xù)時間

ts=0.001；%采樣時間間隔

Fc=250；%載波頻率

FS=1/ts；%采樣頻率

df= 0.3；%頻率分辨率

t=[0：ts：t0]；%時間矢量

m=[ones（1，t0/（3*ts））， -2*ones（1，t0/（3*ts）），zeros（1，t0/（3*ts）+1）]；%定義信號序列

C=cos（2*pi*Fc.*t）；%載波信號

u=m.*c；%調(diào)制信號

[M，m，df1]=fft_seq（m，ts，df）；%傅里葉變換

M=M/FS；[U，u，df1]=fft_seq（m，ts，df）；

U=U/FS；[C，c，df1]=fft_seq（c，ts，df）；

f=[0：df1：df1*（length（m）-1）]-Fs/2； %頻率矢量

subplot（2，2，1）；plot（t，m（1：length（t）））；%未調(diào)制信號

title（‘未調(diào)制信號‘）；

subplot（2，2，2）；plot（t，u（1：length（t）））；%已調(diào)制信號

title（‘已調(diào)制信號‘）；

subplot（2，2，3）；plot（f，abs（fftshift（M）））； %未調(diào)制信號頻譜

title（‘未調(diào)制信號頻譜‘）；subplot（2，2，4）；plot（f，abs（fftshift（U）））； %已調(diào)制信號頻譜

title（‘已調(diào)制信號頻譜‘）；

傅里葉變換函數(shù)fft_seq，源代碼如下：

function[M，m，df]=fft_seq（m，ts，df）

%[M，m，df]=fft_seq（m，ts，df）

%[M，m，df]=fft_seq（m，ts）

%M為輸入序列m的傅里葉變換，ts為抽樣間隔，輸入df為頻率分辨率

%輸出序列m按要求的頻率分辨率df進行補零后的序列

%輸出df為最終的頻率分辨率

fs=1/ts；

if nargin==2，n1=0；

else， n1=fs/df；

end

n2=length（m）；

n=2^（max（nextpow2（n1），nexpow2（n2）））；

M=fft（m，n）；

m=[m，zeros（n-n2）]；

df=fs/n；

運行后得到的信號和調(diào)制信號如圖所示：

二、用 MATLAB 分析相干解調(diào)過程

例

用信號m（t）以DSB-AM方式調(diào)制載波c（t）=cos（2∏fct），所得到的已調(diào)制信號記為u（t）.設(shè)t0=0.15s，fc=250Hz。得到DSM-AM的調(diào)制信號，現(xiàn)試對該調(diào)制信號進行相干解調(diào)，并繪出消息信號的時域頻域曲線。

MATLAB設(shè)計程序如下：

t0=0.15；%信號持續(xù)時間

ts=1/1500；%采樣時間間隔

Fc=250；%載波頻率

FS=1/ts；%采樣頻率

df= 0.3；%頻率分辨率

t=[0：ts：t0]；%時間矢量

m=[ones（1，t0/（3*ts）），-2*ones（1，t0/（3*ts）），zeros（1，t0/（3*ts）+1）]；%定義信號序列

C=cos（2*pi*Fc.*t）； %載波信號

u=m.*c；%調(diào)制信號

y=u.*c；%混頻

[M，m，df1]=fft_seq（m，ts，df）；%傅里葉變換

M=M/Fs；%縮放

[U，u，df1]=fft_seq（m，ts，df）；

U=U/FS；

[Y，y，df1]=fft_seq（y，ts，df）；

Y=Y/Fs；

f_cutoff=150；%濾波器的截止頻率

n_cutoff=floor（150/df1）；%設(shè)計濾波器

f=[0：df1：df1*（length（m）-1）]-Fs/2； %頻率矢量

H=zero（size（f））；

H（1：n_cutoff）=2*ones（1，n_cutoff）；

H（length（f）-n_cutoff+1：length（f））=2*ones（1，n_cutoff）；

DEM=H.*Y；%濾波器輸出的頻譜

dem=real（ifft（DEM））*Fs；%濾波器的輸出

subplot（2，2，1）；plot（t，m（1：length（t）））；%未調(diào)制信號

title（‘未調(diào)制信號‘）；

subplot（2，2，2）；plot（t，dem（1：length（t）））；%解調(diào)信號

title（‘解調(diào)信號‘）；

subplot（2，2，3）；plot（f，abs（fftshift（M）））；%未調(diào)制信號頻譜

title（‘未調(diào)制信號頻譜‘）；

subplot（2，2，4）；plot（f，abs（fftshift（DEM）））；%解調(diào)信號的頻譜

title（‘已調(diào)制信號譜‘）；

運行該程序后得到的信號和調(diào)制信號，以及信號調(diào)制前、后的頻譜對比如圖所示：

三、結(jié)論

本論文主要介紹了通信系統(tǒng)的含義，進而引出模擬調(diào)制和解調(diào)的概念。人工計算調(diào)制和解調(diào)過程比較困難，而MATLAB具有的強大功能可以很容易的解決這一問難題所以詳細介紹了MATLAB通信系統(tǒng)工具箱；并給出了基于MATLAB的通信系統(tǒng)的設(shè)計和仿真的實現(xiàn)，運用MATLAB仿真軟件進行仿真。通過對本次應(yīng)用MATLAB語言對通信系統(tǒng)的分析，使我系統(tǒng)的理解了調(diào)制和解調(diào)的功能，對掌握信息的傳輸有了進一步提高。從上面的分析我們可以看出用MATLAB輔助分析信號頻譜，具有編程簡單、計算準確、繪圖方便、結(jié)果直觀等特點。用MATLAB的計算功能，不僅使大量的手工計算得以簡化， 也使得離散系統(tǒng)的分析更為簡便和高效。利用MATLAB的繪圖功能，有利于分析結(jié)果的直觀理解，也有利于深入掌握所學(xué)的內(nèi)容。

參考文獻：

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[2]周劍玲，張艷青.移動通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報. 2001（02）

[3]黃婷.IP移動通信系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國高新技術(shù)企業(yè). 2008（22）

科技計劃項目：唐山市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目研究成果（項目編號：12140204A-3）