课程设计--三路频分复用系统的设计

***************** 实践教学实践教学 ******************* 计算机与通信学院 2013 年春季学期 课程设计课程设计 题题 目目三路频分复用系统的设计 专业班级专业班级 通信工程 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 成成 绩绩 摘要 在这个信息时代， 信号与系统课程是一门理论和技术发展十分迅速、应 用非常广泛的前沿性学科，它的理论性和实践性都很强。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信道上同时传输的复合信号的方法。可以把 它们的频谱调制到不同的频段，合并在一起而不致相互影响，并能在接收端彼此 分离开来。按频率区分信号的方法叫频分复用。我们在生活中接触到得大部分都 是模拟信号，而计算机只能对数字信号进行处理。我们可以通过 FFT 变换，通 过对模拟信号采样，使其变成数字信号，本设计就是通过 FFT 来实现的。先产 生三个信号，接着对其进行 FFT 变换，然后将三个叠加。接着设计三个滤波器 进行滤波，还原出原始信号。本设计是用 FFT 实现对三个同频带信号的频分复 用，就是通过 Matlab 语言来实现的。本设计报告分析了数字信号处理课程设计 的过程。用 Matlab 进行数字信号处理课程设计的思路，并阐述了课程设计的具 体方法、步骤和内容。 关键词数字信号处理；滤波器设计；频分复用；频谱分析 1 目录 1 设计任务目的及要求.2 1.1 设计目的及意义 .2 1.2 设计要求 .2 2 原理与模块介绍 3 2.1 频分复用通信系统模型建立 3 2.2 语音信号采样 6 2.3 语音信号的调制8 滤波器比较 . 12 2.5 信道噪声. 12 3 设 计 内 容 14 3.1 设计流程图. 14 3.2 语音信号的时域和频域仿真 . 14 3.3 复用信号的频谱仿真 . 15 3.4 传输信号的仿真 16 3.5 解调信号的频谱仿真 . 17 3.6 恢复信号的时域与频域仿真 18 4 附录 20 5 参考文献 24 2 1 1 设计任务目的及要求设计任务目的及要求 1.11.1 设计目的及意义设计目的及意义 频分复用是通信中广泛使用的一种通信方式。 频分复用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。 本次课程设计要求设计三路频分复 用系统。通过这次课程设计欲达到以下目的 1） 巩固课程所学的有关理论知识。 2） 加深对频分复用系统的理解和掌握。 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） 学会使用 MATLAB 软件进行一些仿真和设计。 1.21.2 设计要求设计要求 1.2.1 课程设计的内容 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。 1.2.2 课程设计的要求与数据 （1）根据频分复用原理，设计三路频分复用系统。 （2）使用 MATLAB 语言产生三个不同频段的信号，画出三个信号的时域波形。 （3）对产生的三个信号进行频谱分析。 （4）将三路信号叠加为一路信号。 （5）根据三路信号的频谱特点设计三个合适的带通滤波器。 （6）用设计的滤波器对信号进行滤波。 （7）分析得到的信号的频谱，并画出滤波后的信号的时域波形和频谱图。 3 1.2.3 课程设计应完成的工作 （1）利用 MATLAB 语言产生三个不同频段的信号。 （2）对产生的三个信号进行 FFT 变换。 （3）将三路信号叠加为一路信号。 （4）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滤波器。 （5）用设计的滤波器对信号进行滤波，并对其频谱图进行分析。 （6）分析得到信号的频谱，并画出滤波后信号的时域波形和频谱。 2 2 原理与模块介绍原理与模块介绍 2.1 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 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。 频分复用（FD