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基于matlab仿真的数字调制与解调设计毕业设计(论文)

基于matlab仿真的数字调制与解调设计毕业设计(论文)
基于matlab仿真的数字调制与解调设计毕业设计(论文)

摘要

数字调制是通信系统中最为重要的环节之一,数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法,然后,运用Matlab设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序,主要包括PSK,DPSK和16QAM。通过仿真,分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形,并考虑了信道噪声的影响。通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。最后,对三种调制解调系统的性能进行了比较。

关键词:数字调制;分析与仿真;Matlab。

Abstract

Digital modulation is one of the most important part in communication system, and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability. In this paper, some usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation programs are built by using MATLAB, they mainly include PSK,DPSK,16QAM. Through simulation, we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations, and also consider the effect of the channel noise. Through the simulation, we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly. At last, the capability of these digital modulations have been compared.

Keywords: Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.

目录

第一章引言 (1)

1.1研究背景 (1)

1.2通信的发展现状和趋势 (1)

1.3研究目的与意义 (2)

1.4本文内容安排 (2)

第二章数字调制解调相关原理 (3)

2.1二进制相移键控(2P S K) (3)

2.2二进制差分相移键控(2D P S K) (5)

2.3正交振幅调制(Q A M) (8)

第三章数字调制解调仿真 (10)

3.12PSK调制和解调仿真 (10)

3.22DPSK调制和解调仿真 (14)

3.316QAM调制和解调仿真 (18)

3.4各种调制比较 (24)

第四章结束语 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

附录 (28)

第一章引言

1.1 研究背景

随着通信系统复杂性的增加,传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要,通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性。计算机仿真是根据被研究的真实系统的模型,利用计算机进行实验研究的一种方法.它具有利用模型进行仿真的一系列优点,如费用低,易于进行真实系统难于实现的各种试验,以及易于实现完全相同条件下的重复试验等。Matlab仿真软件就是分析通信系统常用的工具之一。

Matlab是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境,它用于科学和工程的计算与可视化。Matlab的编程功能简单,并且很容易扩展和创造新的命令与函数。应用Matlab 可方便地解决复杂数值计算问题。Matlab具有强大的Simulink动态仿真环境,可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统,也支持多种采样速率的多速率系统,Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口,它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比,更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包(Communication toolbox,也叫Commlib,通信工具箱)是Matlab语言中的一个科学性工具包,提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能,可以在Matlab环境下独立使用,也可以配合Simulink使用。另外,Matlab 的图形界面功能GUI(Graphical User Interface)能为仿真系统生成一个人机交互界面,便于仿真系统的操作。因此,Matlab在通信系统仿真中得到了广泛应用,本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。

1.2 数字通信的发展现状和趋势

进入20世纪以来,随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶,随着人造地球卫星的发射,大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世,通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。

(1)微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。

(2)移动通信和卫星通信的出现,使人们随时随地可通信的愿望可以实现。

(3)光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。

(4)电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次,借助现代电信网和计算机的融合,人们将世界变成了地球村。

(5)微电子技术的发展,使通信终端的体积越来越小,成本越来越低,范围越来越广。例如,2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的

随着现代电子技术的发展,通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步,人们对通信的要求越来越高,各种技术会不断地应用于通信领域,各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。

1.3 研究目的与意义

数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同,数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式,并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因,基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输,必须对数字信号进行载波调制,将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此,大部分现代通信系统都使用数字调制技术。另外,由于数字通信具有建网灵活,容易采用数字差错控制技术和数字加密,便于集成化,并能够进入综合业务数字网(ISDN网),所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此,对数字通信系统的分析与研究越来越重要,数字调制作为数字通信系统的重要部分之一,对它的研究也是有必要的。通过对调制系统的仿真,我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素,从而便于改进系统,获得更佳的传输性能。

1.4 本文内容安排

第1章引言,简单介绍了Matlab在通信系统仿真中的应用,数字调制的意义和数字通信的发展现状和趋势。

第2章数字调制解调相关原理,阐述了PSK,DPSK,QAM数字调制解调的基本原理和常用的调制解调方法。

第3章数字调制解调仿真,通过PSK,DPSK,QAM的数字调制解调程序设计,进行仿真,并对它们的调制性能进行比较。

第4章结束语。

第二章 数字调制解调相关原理

在数字基带传输系统中,为了使数字基带信号能够在信道中传输,要求信道应具有低通形式的传输特性。然而,在实际信道中,大多数信道具有带通传输特性,数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制,产生各种已调数字信号。 数字调制与模拟调制原理是相同的,一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是,数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点,其取值是有限的离散状态。这样,可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。

本章重点论述2PSK,2DPSK,16QAM 调制系统的原理。

2.1 二进制相移键控(2PSK)

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK 中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK 信号的时域表达式为

()n c PSK t A t e ?ω+=cos )(2

(2.1-1)

其中,n ?表示第n 个符号的绝对相位:

时发送时发送”“”“0

10n ??

?=π

?

(2.1-2)

因此,式(2.1-1)可以改写为

P

P t

A t

A t e c c PSK -??

?-=1cos cos )(2概率为概率为ωω (2.1-3)

由于表示信号的两种码元的波形相同,极性相反,故2PSK 信号一般可以表述为一个双极性(bipolarity )全占空(100% duty ratio )矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘,即

t t s t e c PSK ωcos )()(2=

(2.1-4)

其中

∑-=

n

s n nT t g a t s )

()( (2.1-5)

这里,g(t)是脉宽为T 的单个矩形脉冲,而a 的统计特性为

P P a n -??

?-=11

1概率为概率为

(2.1-6)

即发送二进制符号“0”时(n a 取+1),)(2t e PSK 取0相位;发送二进制符号“1”时(n a 取-1),)(2t e PSK 取π相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对相移方式。

2PSK 信号的调制原理框图如图2-1所示。与2ASK 信号的产生方法相比较,只是对s(t)的要求不同,在2ASK 中s(t)是单极性的,而在2PSK 中s(t)是双极性的基带信号。

位有0、π模糊性,导致解调过程出现“反向工作”现象,恢复出的数字信号“1”和“0”倒置,从而使2PSK 难以实际应用。为了克服此缺点,提出了二进制差分相移键控(2DPSK )方式。

2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息,所以又称相对相移键控。假设??为当前码元与前一码元的载波相位差,可定义一种数字信息与??之间的关系为

“”“010表示数字信息表示数字信息??

?=?π

? (2.2-1)

于是可以将一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系示例如下:

二进制数字信息:

1 1 0 1 0 0 1 1 0 2DPSK 信号相位: (0)

π

π

π

π

π

π

或 (π) 0 π π 0 0 0 π 0 0

数字信息与??之间的关系也可定义为

0“”1“0表示数字信息表示数字信息??

?=?π

?

由此示例可知,对于相同的基带数字信息序列,由于初始相位不同,2DPSK 信号的相位并不直接代表基带信号,而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。

为了更直观地说明信号码元的相位关系,我们可以用矢量图来表述。按照(2.2-1)的定义关系,我们可以用如图2-3(a )所示的矢量图来表示,图中,虚线矢量位置称为基准相位。在绝对相移中,它是未调制载波的相位;在相对相移中,它是前一码元的载波相位,当前码元的相位可能是0或π。但是按照这种定义,在某个长的码元序列中,信号波形的相位可能仍没有突跳出点,致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。这样,2DPSK 方式虽然解决了载波相位不确定性问题,但是码元的定时问题仍没有解决。

为了解决定时问题,可以采用图2-3(b )所示的相移方式。这时,当前的码元的相位相对于前一码元的相位改变±π/2。因此,在相邻码元之间必定有相位突跳。在接收端检测此相位突跳就能确定每个码元的起止时刻,即可提供码元定时信息。根据ITU-T 建议,图2-3(a )所示的相移方式称为A 方式;图2-3(b )所示的相移方式称为B 方式。由于后者的优点,目前被广泛采用。

2DPSK 信号的产生方法:先对二进制数字基带信号进行差分编码,即把表示数字信息的序列的绝对码变换成相对码(差分码),然后再根据相对码绝对调相,从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK 信号调制器原理框图如图2-4所示。

图2-3 2DPSK 信号的矢量图

参考相位

参考相位

π/2

相位

-π/2

相位 (a) A 方式

(b) B 方式

e 2DPSK (t)

1-⊕=n n n b a b

(2.2-2)

式中:⊕为模2加;1-n b 为n b 的前一码元,最初的1-n b 可任意设定。

式(2.2-2)称为差分编码(码变换),即把绝对码变换为相对码;其逆过程称为差分译码(码反变换),即

1-⊕=n n n b b a

(2.2-3)

2DPSK 信号的解调方法之一是相干解调(极性比较法)加码反变换法。其解调原理是:对2DPSK 信号进行相干解调,恢复出相对码,再经码反变换器变换为绝对码,从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中,由于载波相位模糊性的影响,使得解调出的相对码也可能是“1”和“0”倒置,但经差分译码(码反变换)得到的绝对码不会发生任何倒置的现象,从而解决了载波相位模糊性带来的问题。2DPSK 的相干解调器原理框图如图2-5所示。

2DPSK 信号的另一种解调方法是差分相干解调(相位比较法),其原理框图如图2-6所示。用这种方法解调进不需要专门的相干载波,只需由收到的2DPSK 信号延时一个码元间隔Ts ,然后与2DPSK 信号本身相乘。相乘器起着相位比较的作用,相乘结果反映了前后码元的相位差,经低通滤波后再抽样判决,即可直接恢复原始数字信息,故解调器中不需要码反变换器。

2DPSK 系统是一种实用的数字调相系统,但其抗加性白噪声性能比2PSK 的要差。

图2-6 2DPSK 差分相干解调器原理框图

e 2DPSK

(t)

图2-5 2DPSK 相干解调器原理框图

e 2DPSK (t)

2.3 正交振幅调制(QAM)

正交振幅调制(Quatrature Amplitude Modulation, QAM )是一种振幅和相位联合键控。在多进制键控体制中,相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势,即带宽占小和比特信噪比要求低。因此,MPSK 和MDPSK 体制为人们所喜欢。但是在MPSK 体制中,随着M 的增大,相邻相位的距离逐渐减小,使噪声容限随之减小,误码率难于保证。为了改善在M 大时的噪声容限,发展出了QAM 体制。在QAM 体制中,信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。这种信号的一个码元要以表示为

()()

T k t kT t A t s k k k )1(cos 0+≤<+=θω

(2.3-1)

式中:k =整数;k A 和k θ分别可以取多个离散值。 式(2.3-1)可以展开为

()t A t A t s k k k k k 00sin sin cos cos ωθωθ-= (2.3-2)

令k k k k

k k A Y A X θθsin ,cos -==

则式(2.3-1)变为

()t Y t X t s k k k 00sin cos ωω+=

(2.3-3)

k X 和k Y 也是可以取多个离散值的变量。从式(2.3-3)看出,()t s k 可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。

在式(2.3-1)中,若k θ值仅可以取π/4和-π/4,k A 值仅可以取+A 和-A ,则此QAM 信号就成为QPSK 信号。QPSK 信号就是一种最简单的QAM 信号。有代表性的QAM 信号是16进制的,记为16QAM ,它的矢量图如图2-7所示。图中用点表示每个码元的位置,并且示出它是由两个正交矢量合成的。类似地,有64QAM 和256QAM 等QAM 信号。它们总称为MQAM 调制。由于从其矢量图看像是星座,故又称星座(Constellation )调制。

图2-7 QAM 信号的矢量图

下面以及16QAM 信号为例作进一步的分析。16QAM 信号的产生方法主要有两种。第一种是正交调幅法,图2-8所示,即用两路独立的正交4ASK 信号叠加,形成16QAM 信号。第二种方法是复合相移法,它用两路独立的QPSK 信号叠加,形成16QAM 信号。

图2-8 16QAM 调制和解调方框图

(b )解调

(a )调制

第三章数字调制解调仿真

2PSK,2DPSK,16QAM仿真试验中假设载波同步,采用的调制信号的载波频率fc为200Hz,采样频率fs为1000Hz,观察波形时间t0为0.15s,其中2PSK,2DPSK和16QAM 调制中加入了高斯白噪声,此外这三种调制都采用相干解调。

3.12PSK调制和解调仿真

2PSK调制采用图2-1(b)所示方法,当源信号为0时传送载波,当源信号为1时传送相移180度的载波,即产生2PSK信号。

2PSK解调采用如图2-2所示方法,将2PSK信号在频域上与载波相乘,再经过低通滤波,然后进行抽样判决得到解调信号。

2PSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。

图3-1源信号、载波时间波形和频谱

源信号和载波如图3-1所示,其中源信号是随机产生的二进制码元,载波频为fc=200Hz,幅度为1的余弦波。

图3-2噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱源信号经过2PSK调制后产生未加噪声调制信号,从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上。调制后信号的时间波形由两种相位不同的波形组成,而且两种波形是反相的,即相位相差180度,且相位变化随着源信号变化而变化(异变同不变),但振幅和频率保持不变。2PSK信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号,设信噪比为SNR=10dB,各时间波形和频谱如图3-2所示,由图可见,2PSK信号经过SNR=10dB 加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。

图3-3相干解调后、低通后、抽样判决后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声的2PSK信号与同步载波在频域相乘再经过70Hz低通滤波后,再经过抽样判决后恢复出原始数字信号,各时间波形和频谱如图3-3所示,抽样判

图3-4SNR=1dB时抽样判决后及源信号时间波形和频谱

当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时,抽样判决后信号时域波形和频谱与源信号相比还是一致的,说明也没有产生误码,如图3-4所示。

3.2 2DPSK调制和解调仿真

2DPSK调制采用如图2-4所示方法,先对源信号进行差分编码(码变换),再根据相对码绝对调相,从而产生二进制差分相移键控信号。

2DPSK解调采用如图2-5所示方法,对2DPSK信号进行相干解调,恢复出相对码,再经码反变换器变换为绝对码,从而恢复出发送的二进制数字信息。

2DPSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。

图3-5源信号、码变换后、载波时间波形和频谱

源信号是随机产生二进制码元,载波频为fc=200Hz,幅度为1的余弦波,源信号经过码变换(差分编码)产生码变换后信号,各时间波形和频谱如图3-5所示。

图3-6噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱

源信号经过2DPSK调制后产生调制波信号,从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上。调制后的信号时间波形由两种相位不同的波形组成,当源信号为1时,2DPSK信号相位反转π,当源信号为0时,相位保持不变(1变0不变)。2DPSK信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号,设信噪比为SNR=10dB,各时间波形和频谱如图3-6所示,由图可见,2DPSK信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。

图3-7相干解调后、低通后、抽样判决后、码反变换后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声2DPSK信号与同步载波在频域相乘后经过70Hz低通滤波后,再经过抽样判决得到相对码,然后进行码反变换得到绝对码,从而恢复出原始数字信

图3-8SNR=1dB时码反变换后及源信号时间波形和频谱

当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时,码反变换后信号时域波形和频谱与源信号相比还是一致的,说明也没有产生误码,如图3-8所示。

3.316QAM调制和解调仿真

16QAM调制采用如图2-8(a)所示方法,先对源信号1和源信号2分别进行4ASK 调制到载波1和载波2上,再将4ASK信号1和 4ASK信号2叠加产生16QAM信号。

16QAM解调采用如图2-8(b)所示方法,分别将16QAM调制波与载波1和载波2在频域上相乘,再经过低通滤波,再进行抽样判决后分别恢复两路原始信号。

16QAM调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。

图3-9源信号1、源信号2时间波形和频谱

两路源信号都是随机产生且幅度有四种取值,分别是3、1、-1、-3,其时间波形和频谱如图3-9所示。

图3-10载波1、载波2、4ASK信号1、4ASK信号2时间波形和频谱载波1经过π/2移相产生载波2,源信号1和源信号2分别与载波1和载波2在频域相乘后产生4ASK信号1、4ASK信号2,从频域上看是源信号1、2中心频率分别经调制后

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如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制,就能够逐步地了解人 类是如何存储信息,并进行处理的,从而最终了解人类的思维机制。 同时,进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样,人脸也具有唯一性,也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世,并在安检等部门得到应用,但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性,因为它取样方便,可以不接触目标就进行识别,从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是,人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照,图像尺寸,旋转,姿势变化等。使得同一个人,在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同,有时更会有很大的差别,给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别,也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早,现己有实用系统面世,只是对于成像条件要求较苛刻,应用范围也就较窄,国内也有许多科研机构从事这方而的研究,并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战

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QPSK调制解调完整程序(配有自己的注释)

QPSK调制解调完整程序(配有注释) clc; clear all; %假定接收端已经实现载波同步,位同步(盲信号解调重点要解决的问题:载波同步(costas环(未见到相关代码)),位同步(Gardner算法(未见相关代码)),帧同步) % carrier frequency for modulation and demodulation fc=5e6; %QPSK transmitter data=5000 ; %码数率为5MHZ %原码个数 rand_data=randn(1,5000); for i=1:data if rand_data(i)>=0.5 rand_data(i)=1; else rand_data(i)=0; end end %seriel to parallel %同时单极性码转为双极性码 for i=1:data if rem(i,2)==1 if rand_data(i)==1 I(i)=1; I(i+1)=1; else I(i)=-1; I(i+1)=-1; end else if rand_data(i)==1 Q(i-1)=1; Q(i)=1; else Q(i-1)=-1; Q(i)=-1; end end end % zero insertion ,此过程称为成形。成形的意思就是实现由消息到波形的转换,以便发射,脉冲成形应该是在基带调制之后。 zero=5; %sampling rate 25M HZ ,明白了,zero为过采样率。它等于采样率fs/码速率。

for i=1:zero*data % 采样点数目=过采样率*原码数目 if rem(i,zero)==1 Izero(i)=I(fix((i-1)/zero)+1); Qzero(i)=Q(fix((i-1)/zero)+1); else Izero(i)=0; Qzero(i)=0; end end %pulse shape filter,接着,将进行低通滤波,因为随着传输速率的增大,基带脉冲的频谱将变宽 %如果不滤波(如升余弦滤波)进行低通滤波,后面加载频的时候可能会出现困难。 %平方根升余弦滤波器 % psf=rcosfir(rf,n_t,rate,fs,'sqrt') rate:过采样率,rf:滚降因子,n_t:滤波器阶数,fs:采样率 %用在调制或发送之前,用在解调或接受之后,用来降低过采样符号流带宽并不引发ISI(码间串扰) NT=50; N=2*zero*NT; % =500 fs=25e6; rf=0.1; psf=rcosfir(rf,NT,zero,fs,'sqrt');% psf大小为500 Ipulse=conv(Izero,psf); Qpulse=conv(Qzero,psf); %为什么数字信号传输也要过采样,成形滤波? %答:过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低,如果不过采样,滤波的时候滤波器需要很陡峭,指标会很严格 %成形滤波的作用是保证采样点不失真。如果没有它,那信号在经过带限信道后,眼图张不开,ISI非常严重。成形滤波的位置在基带调制之后。 %因为经成形滤波后,信号的信息已经有所损失,这也是为避免ISI付出的代价。换句话说,成形滤波的位置在载波调制之前,仅挨着载波调制。 %即:(发送端)插值(采样)-成形-滤波(LPF)-加载频(载波调制)-加噪声至(接收端)乘本振-低通-定时抽取-判决。 %modulation for i=1:zero*data+N %采样点数目改变(因为卷积的缘故) t(i)=(i-1)/(fs); %这里因为假设载频与码速率大小相等,所以用载频fc 乘以过采样率=采样率。 Imod(i)=Ipulse(i)*sqrt(2)*cos(2*pi*fc*t(i)); Qmod(i)=Qpulse(i)*(-sqrt(2)*sin(2*pi*fc*t(i))); end sum=Imod+Qmod;

(完整版)matlab毕业设计

以下文档格式全部为word格式,下载后您可以任意修改编辑。 摘要 本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能,以及利用Matlab 软件提供的图形用户界面(Graphical User Interfaces ,GUI)设计具有人机交互、界面友好的用户界面。本文采用Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界面。在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。本系统是一种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的传输波形和变换,使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。随着当代计算机技术的不断发展,计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。信号与系统课程具有传统经典的基础内容,但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。通过它可用计算机仿真,阐述信号与系统理论与应用相联系的内容,以此激发学习兴趣,变被动接受为主动探知,从而提升学习效果,培养主动思维、学以致用的思维习惯。以MATLAB 为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算,文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。运用MATLAB 的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式,形象生动的展现出来,从而使学生对所学

中型企业网络设计与仿真毕业设计

毕业设计 中型企业网络设计与仿真

第1章绪论 企业局域网伴随着Internet的成长而高速的发展,到现在已经形成了完整的体系结构和解决方案。但要设计一个完善和健壮的企业网络是非常不容易的,因为这涉及到很多复杂的细节问题。首先是收集企业的网络办公需求,然后根据需求来设计企业网络,本设计是针对中型企业的网络,所以办公需求并不复杂。在分析完整需求后,根据网络的特点分成硬件和软件的设计。硬件设计整个网络系统的基础,其中分成三个模块的设计:交换机模块、防火墙模块和服务器模块的设计,重点是交换机模块的设计。软件设计就是在这些硬件的基础上实施各种高级的应用服务如DNS、DHCP、WEB、FTP和各种企业应用软件和数据库系统。

第2章需求分析 企业网(ENTERPRISE NETWORK)是非常典型的综合网络实例。在本设计方案中主要是对一个中型企业进行整体的网络设计。为了更好的设计企业网络我们将需求分为硬件需求和软件(服务)需求。经需求分析,得出以下结论: 2.1 硬件需求 (1)对于中小企业,采用基于TCP/IP协议组的以太交换网模式是最适合的。经过几年的发展,以太交换技术和产品都十分成熟,网络的实现和管理简单,维护量小,并且可以向未来的发展进行平滑的升级和过渡。 (2)企业内部局域网带宽方面采用千兆主干、百兆到桌面的设计,这样足以满足企业的现有应用。 (3)通过DSL技术接入Internet,使公司连接外网,时时与外界保持沟通和交流更新。 (4)为分割广播域减少不必要的流量,对公司的网络实施VLAN。 (5)在接入Internet干线上放置硬件防火墙保障公司的网络安全。 (6)实施VOIP的语音服务。 (7)因申请的公有IP地址有限,故公司内部除部分服务器外全部使用防火墙实施NAT转换。 2.2 软件(服务)需求 (1)建立域服务器,统一管理公司的资源。 (2)为管理简单,全公司使用一台DHCP服务器实施灵活的IP地址的分配。 (3)建立WWW、FTP、DNS和邮件等企业常用应用服务。 (4)建立两个网页服务器,一个只供企业内部访问,一个供Internet用户访问。 (5)建立企业级的数据库服务器,集中管理公司的各种数据。 以下根据上述的需求分析来设计企业网络。

基于matlab的毕业论文题目参考

基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目,供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一: 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价

15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现

《基于ProE的液压挖掘机工作装置运动仿真毕业设计(论文)word格式》

《基于ProE的液压挖掘机工作装置运动仿真毕业设计(论文)word格式》

基于Pro/E的液压挖掘机工作装置运动仿真 近年来,集挖掘和装载功能于一体的液压挖掘机在基础建设和民用建筑建设中的使用与日俱增。由于液压挖掘机的工作条件比较恶劣,工作装置故障较多,造成整机工作可靠性较差,因此挖掘机的可靠性和最优化设计成为国产挖掘机设计的重点和难点。 本文以某国产22t挖掘机为例,探讨在Pro/E软件环境下,对挖掘机工作装置进行三维实体建模、虚拟装配、运动仿真与动态模拟,为挖掘机物理样机的制造、新机型设计方案的评估提供有效参考数据。 1、挖掘机虚拟样机的建立 1.1挖掘机三维零件模型的建立 一般来说,在Pro/E软件环境下,机械系统的三维建模应该严格按照设计构思或者前期图纸为依据进行,尽量保持三维图形数据的完整和正确性。由于本文将进行挖掘机虚拟样机的动力学分析和工作装置的有限元分析,因此此次建模原则是:挖掘机工作装置建模尽量细化,包括动臂、斗杆等的内部加强筋等需详细建模,而除工作装置以外的部件,在建模时则尽量简化,比如回转平台、行走装置等只是勾画出外部形状,而内部细节并未详细绘制,但在动力学分析时,其转动惯量、质量等依据设计数据进行。建立挖掘机工作装置虚拟样机的过程如图1所示。 1.2挖掘机虚拟样机的装配

所建立的某国产22t液压挖掘机的虚拟样机模型如图2所示。 在进行虚拟样机装配之初,采用按照挖掘机各铰接点位置装配,结果发现效率低下,而且装配的精度很低,且在最后连杆装配时,出现无法约束的情况。后来,改用“连接”约束方式:动臂和回转平台的连接、动臂与斗杆的连接、斗杆与铲斗的连接、动臂油缸缸筒与转平台的连接、连杆与斗杆的连接、动臂油缸活塞杆与动臂的连接等均采用“销轴”约束;各油缸活塞杆与油缸缸筒的连接、摇杆与铲斗的连接、连杆与摇杆的连接采用“圆柱”约束;其它刚性零件(斗齿、驾驶室等)采用刚性连接中的“匹配”和“插入”约束。这种虚拟装配方法不需要移动连杆、摇杆和铲斗拼凑装配,工作量小、效率高,也易于达到装配要求。 图1 挖掘机工作装置虚拟样机的建模过程(按工艺流程)

QPSK调制解调的simulink仿真

QPSK 调制解调的simulink 仿真与性能分析 一、 设计目的和意义 学会使用MATLAB 中的simulink 仿真软件,了解其各种模块的功能,用simulink 实现QPSK 的调制和仿真过程,得到调制信号经高斯白噪声信道,再通过解调恢复原始信号,绘制出调制前后的频谱图,分析QPSK 在高斯信道中的性能,计算传输过程中的误码率。通过此次设计,在仿真中形象的感受到QPSK 的调制和解调过程,有利于深入了解QPSK 的原理。同时掌握了simulink 的使用,增强了我们学习通信的兴趣,培养通信系统的仿真建模能力。 二、 设计原理 (一)QPSK 星座图 QPSK 是Quadrature Phase Shift Keying 的简称,意为正交移相键控,是数字调制的 一种方式。它规定了四种载波相位,分别为0, 2π, π,32π (或者4 π,34π,54π,74π),星座图如图1(a )、(b )所示。 图1 QPSK 星座图 (二)QPSK 的调制 因为输入信息是二进制序列,所以需要将二进制数据变换成四进制数据,才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组,共四种组合(00,01,10,11),每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制 (a ) (b )

信息比特组成,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK 每次调制可传输两个信息比特。图2的(a )、(b)、(c)原理框图即为QPSK 的三种调制方式,本次课程设计主要采用的是正交调制方式。 (三)QPSK 的解调 QPSK 信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调,它的相干解调器如图3所示,正交路分别设置两个匹配滤波器,得到I (t )和Q (t ),经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。 (a )正交调制法 (b )相位选择法 (c )脉冲插入法 图2 QPSK 的主要调制方式

本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号: 指 导 老 师:
二 O 一四年十月十五日

目录
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20

中型企业网络设计及仿真模拟_毕业设计

中型企业网络设计及仿真模拟 摘要 一个高效的企业办公环境对企业来说是效率和利益的保证,图形操作系统的出现催生了办公自动化的发展,办公自动化确实给企业的办公带来了很大的帮助。办公局域网的出现又一次彻底的颠覆了企业的办公理念,网络能使企业内部之间实现高速的通信和全方位的信息共享,给企业的办公带来了极大地便利。正是由于局域网的巨大优势,各公司企业和政府部门都纷纷建设和加强高速局域网络,利用现代化的信息技术使公司在残酷的市场竞争中立于不败之地。 本设计中的公司是一家处于快速成长且资金雄厚的高科技技术研发和生产的中型企业,在公司网络的设计中公司决定全部使用国际知名的思科公司的产品。在参考大量以往成功的实例后决定网络拓扑采用三层设计结构,分别是:核心层、汇聚层和接入层,这样可以有效地分割整个企业网络的流量,保持网络的长久稳定,也便于未来的网络扩展。然后根据思科官方提供的资料选择各个层中的设备及模块并做相应的配置。最后在工程实施之前在思科提供的模拟软件上模拟设计好的企业网络,以验证网络的合理性和稳定性。其次规划好在网络中启用的高级服务应用,做好相应的配置,并在VM虚拟机上进行模拟配置以便及时发现问题并解决。 关键词:中型企业网络设计交换机服务器虚拟机

Abstract An efficient business enterprise office environment is the interests of efficiency and guarantee. The appearance of Graphical Operating System spawned the development of Office Automation. Office Automation to the company's office did bring a lot of help. The appearance of Office LAN overthrow the corporate office concept. The network make the high-speed and full range of information sharing of internal communication possible, and brings to the enterprise greatly facilitated. Because of the great advantages of local area network, the companys and government departments have to build and strengthen Enterprise LAN, using modern information technology make companies stand stadily in a brutal market competition. The company of this design is a rapidly growing and financially strong high-tech R & D and manufacturing of medium-sized enterprises. In the company's decision the network all use the world-renowned Cisco‘s products. In reference to a large number of successful examples of the past decided network,the topology design using three-tier structure, namely: the core layer, collect layer and access layer. This can not divide the entire enterprise network traffic effectively and maintain long-term stability of the network, but also to facilitate the network expansion in the future. Then according to the official information provided by Cisco. We Select the equipment and the module configuration accordingly for each layer. Finally, before the implementation of the project we better simulate in Cisco's corporate network simulation software to verify the rationality and stability of the network design. Secondly, make a plan for advanced services and applications.Then appropriate configure server in VMware Workstaion in order to discover and solve problems. Key words: Medium-sized Enterprise Network Design Switch Servers VMware Packet Tracer

毕业设计-送料机械手设计及Solidworks运动仿真(全套图纸)

目录 摘要 (1) 第一章机械手设计任务书 (2) 1.1毕业设计目的 (2) 1.2本课题的内容和要求 (2) 第二章抓取机构设计 (4) 2.1手部设计计算 (4) 2.2腕部设计计算 (7) 2.3臂伸缩机构设计 (9) 第三章液压系统原理设计及草图 (11) 3.1手部抓取缸 (11) 3.2腕部摆动液压回路 (13) 3.3小臂伸缩缸液压回路 (14) 3.4总体系统图 (15) 第四章机身机座的结构设计 (16) 4.1电机的选择 (17) 4.2减速器的选择 (18) 4.3螺柱的设计与校核 (18) 第五章机械手的定位与平稳性 (20) 5.1常用的定位方式 (20) 5.2影响平稳性和定位精度的因素 (20) 5.3机械手运动的缓冲装置 (21) 第六章机械手的控制 (22) 第七章机械手的组成与分类 (23) 7.1机械手组成 (23) 7.2机械手分类 (25) 第八章机械手Solidworks三维造型 (26) 8.1上手爪造型 (27) 8.2螺栓的绘制 (31) 毕业设计感想 (36) 参考资料 (37)

送料机械手设计及Solidworks运动仿真 摘要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物,它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明,工业机械手可以代替人手的繁重劳动,显著减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作,采用机械手是有效的。此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,更显示其优越性,有着广阔的发展前途。 本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计,运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型,并进行了运动仿真,使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动;在安装工件时,将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。 关键字机械手,AutoCAD,Solidworks。 全套图纸,仿真,加153893706

通信原理实验 QPSK调制解调实验

HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告 题目:十QPSK调制解调实验 指导教师: 学生姓名: 学生学号: 专业班级:

实验10 QPSK调制解调实验 一、实验目的 1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求;了解IQ调制解调原理及特性 2. 进行QPSK调制、解调实验,掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性 二、实验原理 1、QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制,它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此,对于输入的二进制数字序列应该先进行分组,将每两个比特编为一组,然后用四种不同的载波相位来表征。 用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示,QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调 制器构成,输入的串行二进制信息序列经过串行变换,变成两路速率减半的序列,电平发生器分别产生双极性的二电平信号I(t)和Q(t),然后对Acosωt和Asinωt进行调制,相 加后即可得到QPSK信号。 二进制码经串并变换后的码型如图所示,一路为单数码元,另外一路为偶数码元,这两个支路互为正交,一个称为同相支路,即I支路;另外一路称为正交支路,即Q支路

2、QPSK解调原理 由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成,故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调,即由两个2PSK信号相干解调器构成,其原理框图如图 三、实验步骤 在实验箱上正确安装基带成形模块(以下简称基带模块)、IQ调制解调模块(以下简称IQ模块)、码元再生模块(以下简称再生模块)和PSK载波恢复模块。 1、QPSK调制实验 a、关闭实验箱总电源,用台阶插座线完成连接 * 检查连线是否正确,检查无误后打开电源。 b、按基带成形模块上“选择”键,选择QPSK模式(QPSK指示灯亮)。 c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比,观察串并转换情况。 NRZ-I 与NRZ IN I-OUT与NRZ IN NRZ-Q 与NRZ IN Q-OUT与NRZ IN d、观测IQ调制信号矢量图。

基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计

语音信号处理系统设计 摘要:语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用,如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法,并在采集语音信号后,在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声,对加入噪声的信号进行频谱分析,设计合适的滤波器滤除噪声,恢复原信号。利用MATLAB来读入(采集)语音信号,将它赋值给某一向量,再将该向量看作一个普通的信号,对其进行FFT变换实现频谱分析,再依据实际情况对它进行滤波,然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放,以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词:Matlab,语音信号,傅里叶变换,滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计,拟主要达到以下几个目的: 1.1.了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2.掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法; 1.3.掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4.了解语音信号的特性及分析方法。 1.5.通过本课题的设计,培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统,实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析,

利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序,并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是: 2.1.采集语音信号。 2.2.对原始语音信号加入干扰噪声,对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3.针对语音信号频谱及噪声频率,设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4.对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样,回放并与原始信号进行比较。 2.6.对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7.设计图形用户界面(包含以上功能)。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号,并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等,以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法,其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说,可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应,所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外,傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显,因此,它能更

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