FDMA通信原理课程设计.doc

沈阳理工大学通信系统课程设计报告

FDMA系统仿真
1. 课程设计目的
（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。
2.课程设计要求
（1）对所做课题进行相关资料查询。
（2）对课题构建框架，理清制作思路。
(3）通过MATLAB7.1完成FDMA系统仿真，结果体现其特点。
（4）对结果进行记录，分析，完成报告。

3.相关知识
3.1寻址方式的概念
为了提高通信系统信道的利用率，通常多路信号共享同一信道进行信号的传输。为此，引入信道多址寻址的概念。多址寻址是指在同一信道上传输多路信号而互不干扰的一种技术。目前的多址寻址方式是基于常规通信中的多路复用模式所创建的，最常用的多路复用有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。进而在多址寻址分类中，按频带区分信号的方法是频分多址（FDMA）；按时隙区分信号的方法是时分多址（TDMA）；按相互正交的码字区分信号的方法是码分多址（CDMA）。

3.2频分多址的基本工作原理
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。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，并且能再接收端此分离开。
4.课程设计分析
4.1输入信号的产生

频分多址（FDMA）输入模块如图4.1所示。
图4.1 频分多址（FDMA）输入模块
利用Simulink中的三个信号发生器（Signal Generator），产生幅度为1，频率为4Hz的正弦信号，4Hz频率的方波信号，以及频率为3Hz的锯齿波信号。

4.2调制与解调模块
频分多址（FDMA）调制与解调模块如图4.2所示。

（a）频分多址（FDMA）调制模块 （b）频分多址（FDMA）解调模块
图4.2频分多址（FDMA）调制与解调模块
模块DSB AM （De）Modulator Passband 的作用是双边带调制/解调模块，采用的是正弦载波信号。这里三个信号发生器产生的分别是4Hz 的正弦、4Hz 的方波和3Hz 的锯齿波，因此为了实现频分复用，必须将它们分别调制到不同的频段上去，使它们互不重叠，这样就可以复用同一信道传输，载波频率分别为40Hz，60Hz，80Hz。

4.3带通滤波器设计
频分多址（FDMA）带通滤波模块如图4.3所示。

图4.3 频分多址（FDMA）带通滤波模块

输入信号分别被调制到40Hz、60Hz、80Hz的频率上。因此前三个模拟滤波器（Analog Filter）的作用是划分信道，将它们各自的频带限制在一定的范围内，避免互相发生混叠。另一方面，添加了高斯白噪声的信号在被解调前必须分离出来，因此后三个模拟滤波器的作用就是分别滤出这三个频段上的信号。这样就能保证各路信号互不干扰。
4.4 FDMA系统框图设计
在发射部分，三个信号发生器，产生正弦信号，方波信号，锯齿波信号，分别进入载频不同的双边带幅度调制模块，然后各自进入与调制模块载频相应的模拟滤波器模块。三路信号在加法器中合成后馈入加性高斯白噪声传输环境。在接受部分，三路并联的和路器分别工作在上述的三个载频上，带通滤波器后面连着载频与带通滤波器中心频率相同的双边带解调模块。解调出信号在和路器中与各自的原始信号汇合，然后进入示波器。

系统框图如图4.5所示

图4.5 频分多址（FDMA）系统仿真框图
5.仿真
参数设置（例）Signal Generator1

信号发生器参数如图5.1

调制模块：
DSB AM Modulator passband

DSB AM调制器参数如图5.2
解调模块：
DSB AM Demodulator passband

DSB AM解调器参数如图5.2

加法器：
List：+++；采样时间;0.002。AWGN通道：Initial seed：67 (为初始状态)
Variance：0.01。
示波器1:

示波器参数如图5.3
频谱仪：

频谱仪参数如图5.4

数字滤波器例1

数字滤波器参数如图5.5
6. 结果分析
各模块组接完成后进行功能仿真得到以下结果
Spectrum Scope(频谱仪)仿真图如图6.1

频谱仪仿真结果图6.1

正弦波信号示波器Scope图形如图6.2

示波器Scope结果图6.2
正弦波的基本波形保持一般，幅度损失严重。
方波信号示波器Scope1图形如图6.3

示波器Scope1结果图6.3
由图可以证实方波信号损失严重。主要由于信道被滤波器进行了限制，所以高频分量被滤除。同时方波信号幅度也损失严重。

锯齿波信号示波器Scope2图形如图6.4

示波器Scope2结果图6.4
锯齿波相较与方波损失较少，但也有明显损失。要使方波或锯齿波损失减小适当扩大通频范围即可，但要注意不要混频。

在本次课设中遇到的难题如图6.5

仿真错误结果图6.5
在本次仿真中开始时候模块设计是参考MATLAB课本，完成以后，仿真失败，进过自己的实验查找，发现DSB AM Demodulator Passband(通带 DSB AM 解调器)无法接收连续信号，所以在其前一端连接一个Zero-Order Hold原件，仿真至此成功。

7.参考文献
[1] 徐明远，邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子信息工程中的应用[M].西安电子科技大学出版社.2011.8.
[2] 樊昌信，曹丽娜.通信原理[M]第六版,国防工业出版社.2011.8.
[3] 丁宏,向良军,证林华.现在通信原理[M]电子工业出版社. 2012.9.
[4] 陈慧慧,郑宾主编.频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算[M]第三版.高等教育出版社.2000.
[5] 李建新，刘乃安，刘继平主编.现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工具箱[M]西安电子科技大学出版.2000.
[6] 邓华等主编.MATLAB通信仿真及应用实例详解[M].人民邮电出版社.2003.
[7] 张贤明.MATLAB语言及应用案例[M].东南大学出版社.2010.

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