matlab处理音乐数字信号

时间：2021-02-21 18:17:37 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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matlab处理音乐数字信号 本文关键词：数字信号，音乐，matlab

matlab处理音乐数字信号 本文简介：数字信号处理学院：物理工程学院姓名：金义飞1、读取音乐信号并观察波形与频谱程序[w,fs,bit]=wavread(你是我的眼.wav);%音频信号w。采样率fs精度bitwav=(w(:,1));%取第一列信号sound(w,fs)%听取抽样后的wav音乐sound(w,2*fs)%听取抽样后的w

matlab处理音乐数字信号 本文内容：

数字信号处理

学院：物理工程学院

姓名：金义飞

1、

读取音乐信号并观察波形与频谱

程序

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

%音频信号w。采样率fs

精度bit

wav=(w(:,1))

;

%取第一列信号

sound(w,fs)

%听取抽样后的wav音乐

sound(w,2*fs)

%听取抽样后的wav音乐

sound(w,fs/2)

%听取抽样后的wav音乐

figure;

%创建一个窗口

subplot(2,1,1);plot(wav);

%画出时域图

fwav=fft(wav);

%对音频信号做傅里叶变换

lwav=round(length(fwav)/2);

%音频信号正半轴长度

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);f=wwav/2*fs;

%x轴坐标

实际频率

subplot(2,1,2);

plot(wwav,abs(fwav(1:lwav)));

%画出音乐频域图

图像

现象说明：

从音谱即时域谱可以看出音乐信号随时间的幅度变化；从频谱可看到音乐信号主要分布在低频段，高频成分较少，在0.5pi

以后几乎无音乐信号

2、

音乐信号的抽取（减抽样）

三倍减抽样

1，程序

clear

all;close

all;clc

%清除存储空间，关闭所有窗口，清除命令

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

j=0;d1=3;

for

i=1:d1:lwav;

j=j+1;

dwav1(j)=wav(i);

end

%本段每隔三个点取一个点，相当于三倍减抽样

sound(dwav1,fs/d1);

figure;

subplot(2,1,1);plot(dwav1);

fwav=fft(dwav1);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);f=wwav/fs;

subplot(2,1,2);

plot(wwav,abs(fwav(1:lwav)));

2图像

20倍减抽样

1，程序

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

j=0;d1=20;

for

i=1:d1:lwav;

j=j+1;

dwav1(j)=wav(i);

end

sound(dwav1,fs/d1);

figure;

subplot(2,1,1);plot(dwav1);

fwav=fft(dwav1);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);f=wwav/fs;

subplot(2,1,2);

plot(wwav,abs(fwav(1:lwav)));

分别选取抽样间隔为3倍频和20倍频进行减抽样，后者产生混叠，前者不混叠，当选取3倍频减抽样时，频率样间隔变大但未超过最小抽样间隔，尽管频谱有所延伸，但并不产生混叠，即减抽样后频谱上限未超过折叠频率；而选取20倍频减抽样时，由于时域抽样间隔变大超过最小抽样间隔，频谱延伸且产生混叠，即频率上限超过折叠频率，与3倍减抽样相比声音信号中多了很多杂音，这是由于抽样间隔的增大使信号频谱向高频搬移，且间隔越大，搬移越厉害。

3、

音乐信号的AM调制

1、

调制频率wc=0.7*pi

程序

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

wav=(w(:,1))

;

lam=length(wav);

fwav=fft(wav);

lwav=length(fwav);

nwav=[0:lwav-1];

amw=0.7*pi;

cwav=cos(amw*[0:lam-1]);

amwav=wav.*cwav;

sound(amwav,fs);

figure;

subplot(2,1,1);plot(amwav);

title(

你是我的眼时域调制

)

famwav=fft(amwav);

subplot(2,1,2);

wwav=nwav/lwav;

plot(2*wwav,abs(famwav(1:lwav)));

title(

你是我的眼频域调制

)

图像

2、

调制频率wc=pi/2

程序

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

wav=(w(:,1))

;

lam=length(wav);

fwav=fft(wav);

lwav=length(fwav);

nwav=[0:lwav-1];

amw=pi/2;

cwav=cos(amw*[0:lam-1]);

amwav=wav.*cwav;

sound(amwav,fs);

figure;

subplot(2,1,1);plot(amwav);

title(

你是我的眼时域调制

)

famwav=fft(amwav);

subplot(2,1,2);

wwav=nwav/lwav;

plot(2*wwav,abs(famwav(1:lwav)));

title(

你是我的眼频域调制

)

图像

声音原信号频率上限大约为0.4pi,选取高频调制频率为0.7pi,低频调制频率为Pi/2;

高频调制后，信号频谱从原点处搬移至0.7pi处，且频谱左右各搬移0.7pi,由于频率上限为0.4pi,故搬移后信号最高频率超过折叠频率，从而产生了混叠，将会使信号失真;低频调制后，信号频谱从原点搬移至pi/20处，且频谱左右各搬移Pi/2,但搬移后信号频率上限并未超出折叠频率，故信号未发生混叠；播放调制后的声音信号，可以听出高频调制后声音信号有刺耳的噪音，而低频调制仍能清楚的听出其音调。因为高频调制产生混叠而低频没有产生混叠。

四、AM调制音乐信号的同步解调

1、巴特沃斯滤波

程序

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

lam=length(wav);

amw=pi/2;

cwav=cos(amw*[0:lam-1]);

amwav=wav.*cwav

;

pmwav=amwav.*cwav

;

fpmwav=fft(pmwav);

figure;

subplot(2,1,1);plot(pmwav);

title(

解调时域

)

fpmwav=fft(pmwav);

subplot(2,1,2);

plot(wwav,abs(fpmwav(1:lwav)));

title(

解调频域

)

T=1;

wp=2/T*tan(0.3*pi/2);ws=2/T*tan(0.4*pi/2);

Rp=1;Rs=15;

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,s

);

[B,A]=butter(N,wc,s

);%求模拟滤波器系统函数的系数

[C,D]=bilinear(B,A,1/T);

%求数字滤波器系统函数的系数

W=0:0.001*pi:0.5*pi;

H=freqs(B,A,W);%模拟滤波器的频率响应

Hd=freqz(C,D,W);%数字滤波器频率响应

figure

subplot(3,1,1);plot(W/pi,abs(Hd));

title(

数字巴特沃斯滤波特图

)

grid

on;

y=filter(C,D,pmwav);%对信号滤波

fy=fft(y);

subplot(3,1,2);plot(abs(y));

title(

滤波后音频

);

subplot(3,1,3);plot(wwav,abs(fy(1:lwav)));

title(

滤波后频谱

);

sound(y,fs);

图像

2、矩形窗滤波

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

lam=length(wav);

amw=pi/2;

cwav=cos(amw*[0:lam-1]);

amwav=wav.*cwav

;

pmwav=amwav.*cwav

;

fpmwav=fft(pmwav);

N=39;wc=0.35*pi;%参数设置

M=512;

hd=ideal(N,wc);

w2=boxcar(N);%设置矩形窗

h2=hd.*w2

;%求滤波器频率响应

fh2=fft(h2,M);

lx=length(fh2);

wx1=(2/M)*[0:M-1];

db1=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)));

figure;

subplot(3,1,1);plot(wx1,db1);

title(

矩形窗滤波特性

);

grid

on;

y0=pmwav;

yy2=conv(y0,h2);

subplot(3,1,2);plot(yy2);

title(

矩形窗滤波后音谱

);

grid

on;

fyy2=fft(yy2);

l2=round(length(fyy2)/2);

wx2=(0:l2-1)/l2;

subplot(3,1,3);plot(wx2,abs(fyy2(1:l2)));

title(

矩形窗滤波后频谱

);

grid

on;

sound(yy2,fs);

定义函数文件

function

hd=ideal(N,wc)

for

n=0:N-1

if

n==(N-1)/2

hd(n+1)=wc/pi;

else

hd(n+1)=sin(wc*(n-(N-1)/2))/(pi*(n-(N-1)/2));

end

end

图像

4、布莱克曼窗滤波

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

);

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

lam=length(wav);

amw=pi/2;

cwav=cos(amw*[0:lam-1]);

amwav=wav.*cwav

;

pmwav=amwav.*cwav

;

fpmwav=fft(pmwav);

N=75;wc=0.15*pi;

hd=ideal(N,wc);

w2=blackman(N);%布莱克曼窗

h2=hd.*w2

;

fh2=fft(h2);

lx=length(h2);wx1=(0:lx-1)*2/lx;

db1=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)));

figure;

subplot(3,1,1);plot(wx1,db1);

title(

blackman窗滤波特性

);

grid

on;

y0=pmwav;

yy2=conv(y0,h2);

subplot(3,1,2);plot(yy2);

title(

blackman窗滤波后音谱

);

grid

on;

fyy2=fft(yy2);

l2=round(length(fyy2)/2);

wx2=(0:l2-1)/l2;

subplot(3,1,3);plot(wx2,abs(fyy2(1:l2)));

title(

blackman窗滤波后频谱

);

grid

on;

sound(yy2,fs);

函数文件

function

hd=ideal(N,wc)

for

n=0:N-1

if

n==(N-1)/2

hd(n+1)=wc/pi;

else

hd(n+1)=sin(wc*(n-(N-1)/2))/(pi*(n-(N-1)/2));

end

end

图像

分析：

巴特沃斯滤波器的特点是通带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。

五、音乐信号的滤波去噪

1、原始信号叠加余弦混合噪声

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1))

;

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

sf1=3000;sf2=5000;sf3=8000;

l=length(wav);

T=2/fs;

t=0:T:(l-1)*T;

s1=0.05*(cos(2*pi*sf1*t)+cos(2*pi*sf2*t)+cos(2*pi*sf3*t));

wav_s1=wav+s1;

sound(wav_s1,fs)

fwav_s1=fft(wav_s1);

f_s1=fft(s1);

figure;

subplot(2,2,1);plot(s1);

title(

余弦噪声时域

);

subplot(2,2,3);plot(wwav,abs(f_s1(1:lwav)));

title(

余弦噪声频域

);

subplot(2,2,2);plot(wav_s1);

title(

加噪信号时域

);

subplot(2,2,4);plot(wwav,abs(fwav_s1(1:lwav)));

title(

加噪信号频域

);

用巴特沃斯滤波

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1))

;

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

sf1=3000;sf2=5000;sf3=8000;

l=length(wav);

T=2/fs;

t=0:T:(l-1)*T;

s1=0.05*(cos(2*pi*sf1*t)+cos(2*pi*sf2*t)+cos(2*pi*sf3*t));

wav_s1=wav+s1;

T=1;

wp=2/T*tan(0.15*pi/2);ws=2/T*tan(0.2*pi/2);

Rp=1;Rs=10;

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,s

);

[B,A]=butter(N,wc,s

);%求模拟滤波器系统函数的系数

[C,D]=bilinear(B,A,1/T);

%求数字滤波器系统函数的系数

W=0:0.001*pi:0.5*pi;

H=freqs(B,A,W);%模拟滤波器的频率响应

Hd=freqz(C,D,W);%数字滤波器频率响应

figure

subplot(3,1,1);plot(W/pi,abs(Hd));

title(

数字巴特沃斯滤波特图

)

grid

on;

y=filter(C,D,wav_s1);%对信号滤波

fy=fft(y);

subplot(3,1,2);plot(abs(y));

title(

滤波后音频

);

subplot(3,1,3);plot(wwav,abs(fy(1:lwav)));

title(

滤波后频谱

);

sound(y,fs);

图像

分析：

三余弦噪声在频谱是三条独立的直线，且不处于低频段，播放时听到有刺耳的噪音，所以要把高频信号滤掉，巴特沃斯滤波器具有很好的这方面的特性。

3、原始信号叠加随机白噪声并对其滤波。

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

l=length(wav);

s2=(rand(1,l)-0.5)/5;%用rand语句设置幅度为0.5的随机白噪声

f_s2=fft(s2);

wav_s2=wav

+s2;

fwav_s2=fft(wav_s2);

figure;

subplot(2,2,1);plot(s2);

title(

随机白噪声时域

);

subplot(2,2,3);plot(wwav,abs(f_s2(1:lwav)));

title(

随机白噪声频域

);

subplot(2,2,2);plot(wav_s2);

title(

加噪噪声时域

);

subplot(2,2,4);plot(wwav,abs(fwav_s2(1:lwav)));

title(

加噪噪声频域

);

图片

程序

clear

all;close

all;clc

[w,fs,bit]=wavread(

你是我的眼.wav

)

wav=(w(:,1));

fwav=fft(wav);

lwav=round(length(fwav)/2);

nwav=[0:lwav-1];

wwav=nwav/(lwav);

l=length(wav);

s2=(rand(1,l)-0.5)/5;%用rand语句设置幅度为0.5的随机白噪声

f_s2=fft(s2);

wav_s2=wav

+s2;

fwav_s2=fft(wav_s2);

N=39;wc=0.35*pi;%参数设置

M=512;

hd=ideal(N,wc);

w2=boxcar(N);%设置矩形窗

h2=hd.*w2

;%求滤波器频率响应

fh2=fft(h2,M);

lx=length(fh2);

wx1=(2/M)*[0:M-1];

db1=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)));

figure;

subplot(3,1,1);plot(wx1,db1);

title(

矩形窗滤波特性

);

grid

on;

y0=wav_s2;

yy2=conv(y0,h2);

subplot(3,1,2);plot(yy2);

title(

矩形窗滤波后音谱

);

grid

on;

fyy2=fft(yy2);

l2=round(length(fyy2)/2);

wx2=(0:l2-1)/l2;

subplot(3,1,3);plot(wx2,abs(fyy2(1:l2)));

title(

矩形窗滤波后频谱

);

grid

on;

sound(yy2,fs);

图像

分析：

白噪声分布均匀，声音不刺耳但是还是伴随着均匀幅度较小的噪音，加滤波器之后声音改善较多但是并不能完全滤除这是因为白噪声分布在所有频段内，想要滤完几乎是不可能的。

思考：

1，音乐信号的音调与信号的什么特征有关？

答：

音调主要由声音的频率决定。音调随频率的升降而升降；听起来的特征：音调高：轻，短，细，音调低：重，长，粗。

2音乐信号的音色与信号的什么特征有关？

答：音色是指声音的感觉特性，具体的来说，音色的类型是由振源的结构材质等特性有关，某些音色具有多种特性，例如人声的音色既柔软又暗淡，双簧管的音色既坚硬又明亮，圆号同时具有暗淡和明亮的音色。波形和音色是有密切关系的，确定的波形具有确定的音色。

3两种不同音色的音乐信号叠加混叠后，为何人耳还可以分辨？

答：不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，这样我们就可以通过音色的不同去分辨不同的发声体音色是声音的特色，根据不同的音色，即使在同一音高和同一声音强度的情况下，也能区分出是不同乐器或人发出的。同样的音量和音调上不同的音色就好比同样色度和亮度配上不同的色相的感觉一样。

4音乐信号的幅度与相位特征对信号有哪些影响？

答：音乐信号的幅度与信号的响度有关，响度越大则幅度越大；由于相位中包含着信号传播过程中的反射，衍射，折射等信息，所以人耳可以根据相位信息判断发生物体的位置。

篇2：车站信号,第一章答案

车站信号,第一章答案 本文关键词：车站，信号，答案

车站信号,第一章答案 本文简介：1．名词解释。（1）故障-安全性（2）联锁（3）道岔四开状态（4）进路（5）分段解锁（6）三点检查（7）故障解锁（8）变通进路2．填空。（1）信号机的作用是_指挥行车____。调车信号机平时点__蓝__色的禁止灯光，此时，调车信号继电器DXJ和灯丝继电器DJ分别处于_落下___、_吸起___状态；调

车站信号,第一章答案 本文内容：

1．名词解释。

（1）故障-安全性（2）联锁（3）道岔四开状态（4）进路

（5）分段解锁（6）三点检查（7）故障解锁

（8）变通进路

2．填空。

（1）信号机的作用是_指挥行车____。调车信号机平时点__蓝__色的禁止灯光，此时，调车信号继电器DXJ和灯丝继电器DJ分别处于_落下___、_吸起___状态；调车进路建立好之后，调车信号机点亮__白__色的允许灯光，此时，调车信号继电器DXJ和灯丝继电器DJ分别处于_吸起___、_吸起___状态。列车信号机平时点__红___色的禁止灯光，此时，灯丝继电器DJ处于_吸起__状态，列车信号继电器LXJ处于_落下___状态。出站兼调车信号机平时点__红__色的禁止灯光。

（2）道岔的作用是_用于确定列车或调车车列在站内的运行路径____。道岔的位置可以用道岔定位表示继电器DBJ和反位表示继电器FBJ的状态来反映：当道岔表示继电器DBJ和FBJ分别处于__吸起__状态和_落下__状态时，反映道岔处于定位；当道岔表示继电器DBJ和FBJ分别处于__落下__状态和__吸起__状态时反映道岔处于反位；当道岔表示继电器DBJ和FBJ分别处于__落下__状态和_落下__状态时反映道岔处于四开状态。当道岔锁闭继电器SJ处于__落下__状态时，反映该道岔已经锁闭，道岔不能进行转换；当道岔锁闭继电器处于_吸起___状态时，反映该道岔处于解锁状态，能够进行转换。当道岔转换超过

_

13___s时，视为道岔转换出现故障，应该进行报警。

（3）轨道电路的作用是__反映列车和调车车列在站内的具体位置__。轨道电路的状态可以用继电器_吸起___来反映，当其吸起时反映__区段空闲___，而其落下时反映_区段占用。

（4）接车进路由__进站__信号机防护，发车进路由__出站__信号机防护，调车进路由__调车__信号机防护，正线通过进路由_进站及出站____信号机防护。

（5）进路处于__锁闭__状态时，进路始端信号机才能开放允许灯光，之后车列才能进入进路。进路处于__解锁__状态时，进路始端信号机只能开放禁止灯光，车列不能进入进路。

（6）办理好正线接车进路后，进路始端进站信号机应该点亮__黄__色的允许灯光；办理好侧线接车进路后，进路始端进站信号机应该点亮_双黄___色的允许灯光；办理好正线通过进路后，进路始端进站信号机应该点亮__绿__色的允许灯光；以引导进路方式接车时，进路始端进站信号机应该点亮__红白__色的允许灯光；以引导总锁闭方式接车时，进路始端进站信号机应该点亮__红白__色的允许灯光。

（7）在进路始端信号开放后，要解锁一条进路时，在__预先锁闭__情况下可采用取消进路方式来使进路解锁，在__出清轨道电路区段__情况下以正常解锁来解锁进路，在_列车通过进路时部分区段信号设备故障___情况下只能通过区段故障解锁来使进路内没有解锁的故障区段解锁。上述几种解锁方式中，需要人工介入的解锁方式有__取消进路、区段故障解锁____，无需人工介入的解锁方式有__正常解锁___。

（8）对正常建立好的进路，在_接近锁闭___情况下以人工解锁方式来解锁进路。值班员办理好人工解锁手续后，首先进行__关闭信号__，之后开始延时（对_列车___进路延时3min，对_调车___进路延时30s），延时结束后如果__列车未冒进信号___则该进路将自动解锁。人工解锁进路时需要进行延时的原因是__列车的制动距离较长__。

（9）分段解锁时，车列完全离开轨道电路区段后，要延时_3-4__秒之后才能解锁，需要进行延时的原因是_防止假出清___。分段解锁时，一般采用__三点检查__法来判断车列是否离开待解锁的区段。

3．判断题。判断下列各题正确还是错误，正确的打√，错误的打×。

（1）区段故障占用的情况下，即使办理了区段故障解锁，该区段也不会解锁。（V）

（2）道岔区段上有车占用的情况下，该区段上道岔将无法转换。（V）

（3）对调车进路办理人工解锁时，先延时30s，随后进路始端信号关闭，进路解锁。

（X）

（4）一旦办理了引导总锁闭手续，则无法再建立本咽喉的其它进路了。（V）

（5）即使股道上有车占用，也可以往该股道上调车。（V

）

（6）调车信号机的接近区段为该信号机外方的轨道电路区段。（V）

（7）调车中途折返进路的解锁需要人工介入。（X）

（8）以引导进路方式接车进站，该引导进路随着列车的进站而分段解锁。（X）

（9）进路锁闭且开放信号后，由于故障使得进路始端信号关闭，此时，不允许进路外方的车列进入该进路。

（V）

（10）正常解锁、取消进路、人工解锁、调车中途返回解锁和引导进路解锁，均需在进路始端信号关闭之后，进路才能解锁。（V）

4．简答题。

（1）简要说明进路建立过程如何？

（2）正常解锁、取消进路和人工解锁，各自解锁过程有何区别？

（3）什么情况下办理人工解锁？办理人工解锁时，何种情况下延时3min，何种情况下延时30s？何种情况下无需延时？

（4）列车进站时，进路上出现什么故障情况时以引导进路方式接车，出现什么故障时只能采用引导总锁闭方式接车？两种情况下，进路始端进站信号机分别点亮什么颜色的灯光？

（5）哪几种情况下的进路构成敌对进路？哪几种情况下的进路构成迎面敌对进路？

（6）与进路有关的带动道岔和防护道岔各有何特点？

（7）接近区段是如何规定的?

5．根据图1-5中的信号平面布置图解答。

说明：图1-5中，X和S与邻站之间都采用单线双向半自动闭塞制式。

图1-5

实例站场图1

（1）如图站场中，单置信号机有_D6D14D12D3D1____，差置信号机有_D7D9____，尽头信号机有__D4D16D5___，进站信号机有__S、X___，出站兼调车信号机有__X3X2XIX4SIS2S4___，高柱信号机有__XI、S、X__；正线股道有_I____，无岔区段有_7/9WG/IAG___，牵出线有____；

单动道岔有_____，双动道岔有_____，交叉渡线道岔有____。

（2）从D5到ⅠG的长调车进路由___3_条调车基本进路构成，各条进路的始端信号机为_D5/D1/D3____，该长进路建立好之后，应该点亮允许灯光的信号机有_

D5/D1/D3____，各条基本进路始端信号机应该点亮__白__色允许灯光。

（3）D4到3G的长调车进路由_3___条调车基本进路构成。S至4G之间有___1_条列车基本进路。X3至D2之间有_1__条调车基本进路。S3经5/7定位到D5之间有__2__条调车基本进路。S3经5/7反位到D5之间有__1__条调车基本进路。X4到D8之间有__1__条调车基本进路，X2到S之间有__1__条列车基本进路。

（4）D6到D10的调车进路与D8至D14的进路构成_平行___进路，S3经5/7反位到D5的进路为__八字__型进路。

（5）对D12到ⅠG的调车进路，当2-8DG空闲且车列没有进入10DG时，要将该条进路取消，可以办理__取消进路___操作，如果2-8DG故障且车列没有进入10DG时，要将该条进路取消，只能办理__人工解锁___手续，在信号机__D12___关闭信号之后，需要延时__30__秒，延时结束后在车列没有进入10DG时，该进路才能解锁。

（6）建立好X到3G的侧线接车进路后，信号X点亮____色灯光，随着列车进入进路，进路将分段解锁，进路内各区段分段解锁的顺序依次为_____。

（7）对X到3G的侧线接车进路，在11DG故障占用的情况下，在人工确认11DG无车占用的情况下，可以办理_引导进路___操作来将X外方的列车接到站内；在9/11号道岔失去位置信息，此时必须将X外方的列车接到站内，在人工确认9/11在定位的情况下，可以通过办理_引导总锁闭___操作来接车进站。如果X的DJ断丝落下时，则可以通过办理__引导进路___操作来接车进站。

（8）D2至D6的调车进路（其中，D2外方没有轨道电路）建立好并信号开放后，由于一些原因要将该进路取消，为安全起见，应该办理___人工解锁__操作来取消该进路。

（9）建立好S至2G的接车进路后，信号机S将点亮__双黄__色灯光，随后列车进入进路，当列车压入4DG时，4DG轨道电路故障，在列车完全离开4DG后其DGJ无法励磁，则4DG和12DG均无法正常解锁，只能通过办理__区段故障解锁___操作来解锁此两个区段。

（10）试编写出下行咽喉的联锁表。

（11）判断正误。正确的打√，错误的打×。

①S3至D7的进路和D5至D9的进路构成敌对进路。（X）

②D14至4G的进路和D1至4G的进路构成敌对进路。（X）

③X至ⅠG的进路和D12至ⅠG的进路构成敌对进路。（V）

④D8至2G的进路和S至ⅠG的进路构成敌对进路。（V）

⑤S至2G的进路和X至2G的进路构成敌对进路。（V）

⑥D6至D10的进路和X4至D16的进路构成敌对进路。（X）

⑦X2至D8的进路和S至2G的进路构成敌对进路。（V）

⑧5DG故障占用时，D1至4G的进路无法建立。（V）

⑨5DG故障占用时，D3至IG的进路无法建立。（V）

6．根据图1-6中的信号平面布置图，判断下列各题正确还是错误，正确的打√，错误的打×。

说明：图1-6中，X和XF与邻站之间采用双线双向四显示自动闭塞制式，ⅠG、ⅡG、3G和4G均可以向两个咽喉接发车。

（1）S3到D9的调车进路内只包含了3个道岔区段。（V）

（2）D9到D5之间是一条进路，同样，D5到D9之间也是一条进路。（X）

（3）当9DG的DGJ处于落下状态时，D1到D11的进路肯定无法建立。（V）

（4）当道岔35/37定位且SJ处于落下状态时，D13到S4的进路肯定无法建立。（V）

（5）当3-5DG故障而使其DGJ落下时，要将X外方列车接到站内，必须等该故障修复好，DGJ吸起之后才能接车进站。

（X）

（6）X到ⅠG的正线接车进路只有1条。（V

）

（7）X经道岔5/7和15/17定位到ⅠG的接车进路建立好后，该进路上只有信号机X能点亮允许灯光，调车信号机D5、D7、D27是不能点亮允许灯光的。（V）

（8）在ⅠAG上停留有车辆时，人工解锁D5至D7的进路，该进路在办理好人工解锁后开始延时30秒，延时结束后如果车列没有进入3-5DG，则D5信号关闭，进路解锁（X）

（9）要将ⅡG上的机车调到ⅠG上，可以先建立SⅡ到D27的牵出进路，待车列牵出后，再建立D27到ⅠG的折返进路。（X）

（10）不管D9信号是否开放，都不影响D7经15/17定位到ⅠG调车进路的建立。（

X）

（11）D11信号机的接近区段为9DG。（V

）

图1-6

实例站场图2

7．根据图1-7中的信号平面布置图解答。

说明：图1-7中，A方面和B方面均采用双线双向四显示自动闭塞方式运行，C方面为单线双向半自动闭塞方式运行；各个股道对A方面、B方面和C方面均能进行接车作业。

图1-7

实例站场图3

（1）如图站场中，单置信号机有_____，并置信号机有_____，差置信号机有_____，尽头信号机有_____，进站信号机的有_____，出站兼调车信号机有_____，高柱信号机有______；正线股道有_____，无岔区段有_____，牵出线有_____；

单动道岔有_____。

（2）从D1到6G的长调车进路由_____条基本进路构成，各条进路的始端信号机为_____，该长进路没有建立时，各条基本进路始端信号机应该点亮_____色灯光，建立好之后，各条基本进路始端信号机应该点亮_____色灯光。

（3）D7到D17的调车进路内包括的道岔有_____，轨道电路区段有_____。X到ⅡG的接车进路内包括的道岔有_____，轨道电路区段有_____，该进路建立好之后，应该点允许灯光的信号机有_____。

（4）D1经道岔1/3反位到3G的长调车进路包括____条基本进路。SⅠ至XF的发车进路包括____条基本进路。S3经11/13定位到D1之间有____条基本进路。X4到D6之间有____条基本进路。D2经2/4反位到6G之间有___条基本进路。D6到6G之间有___条基本进路，SI到D7之间有____条基本进路。

（5）对SⅠ到XF的列车进路，在ⅠG占用且车列没有进入进路时，要将该条进路取消，可以办理____手续，在信号机_____关闭信号之后，需要延时____秒，延时结束后车列没有进入该进路时，该进路才能开始解锁。

（6）建立好X到ⅠG的正线接车进路后，信号X点亮____色灯光，随着列车进入进路，进路将分段解锁，进路内各区段分段解锁的顺序是_____。

（7）对X到ⅠG的正线接车进路，在1DG故障占用的情况下，要将进站信号机X外方的列车接到站内，可以办理_____操作来接车进站，此时X应该点亮___色灯光。在1/3号道岔的DBJ和FBJ均处于落下状态时，在人工确认1/3在定位的情况下，可以通过办理_____操作来将X外方的列车接到站内。如果X的允许信号无法开放，则可以通过办理____操作，使X点亮___色灯光来接车进站。

（8）对D7至D17的调车进路，7-9DG的DGJ处于落下状态时，该进路____（能或否）建立成功。

（9）要将ⅠG上的长调车车列调到ⅢG上，可以先建立好SⅠ至D1的____进路，待调车车列完全牵出到D13前方后，再建立好D13至ⅢG的____进路，调车车列根据该进路进入ⅢG。

（10）要将D4外方的ⅡBG上的机车调到2/16G上，可以先建立好____至4G的长牵出进路，待车列完全牵出到D18前方后，再建立好____至____的折返进路，调车车列根据该进路进入2/16G。

（11）判断正误。

①ⅠG上有车占用时，D13至3G的进路无法建立。（）

②22DGJ处于落下状态时，D16至ⅠG的进路无法建立。（）

③D9至D13的调车进路建立好之后，依然可以建立S3到D15的调车进路。（）

④D7到安全线之间也存在一条进路。（）

⑤D9到ⅡG的进路和D12到ⅡG的进路构成敌对进路。（）

⑥D9到ⅡG的进路和S到ⅡG的进路构成敌对进路。（）

⑦X到ⅠG的正线接车进路和S到ⅠG的接车进路构成敌对进路。（）

⑧即使D16信号处于开放状态，也能建立D6至D16的进路。（）

⑨可以通过按压XLA和和SFLA来建立正线通过进路。（）

⑩建立D7至D9进路时必须将道岔1/3带动到定位，同理，建立D12到D16进路时也必须将道岔14/16带动到定位。

第二章

思

考

题

1、简答题。

（1）6502继电联锁系统由哪些设备构成，各自功能如何？

（2）控制台盘面设置有哪些按钮，设置有哪些表示灯？

（3）简要说明道岔锁闭和道岔单锁的区别。

（4）进路按钮的配置原则是什么？

（5）6502继电联锁系统1~15网路线中，各网路线功能如何？

2、根据图1-5的信号平面布置图解答。

（1）建立S3经5/7定位至D5的长调车进路，一次办理时应该按顺序按下按钮__S3D5___，分段办理时应该先按顺序先按下_S3D9__按钮，后按顺序按下_D7D5__按钮；建立S3经5/7反位至D5的变通进路时，应该按顺序按下_S3D3D5____按钮。

（2）将2G中机车经信号机D1折返到ⅠG上，应该先按顺序按下__S2XDZA___按钮来建立牵出进路，待机车完全牵出到D1外方的11DG后，再按顺序按下__D1SI___按钮来建立调车折返进路，将机车折返到ⅠG上。

（3）要将3G上机车经上行咽喉调到货场，可以通过首先按顺序按下__X3D2___按钮来建立牵出进路，待机车到达D6外方的16DG后，再按顺序按下__D6D10___按钮来建立调车折返进路，将机车折返到货场中。

（4）现想将进站信号机X外方列车接车到ⅠG，将列车上机车调入到3G上、换上暂停在7/9WG上的机车、最后将组装好的列车由SⅠ发车。车站操作员应该执行的操作是：首先按顺序按下___X、SI__按钮来建立下行正线接车进路；待列车完全进入ⅠG并摘钩后，按顺序按下__XI/D8___按钮来建立牵出进路，待卸下的机车完全进入D12外方的2-8DG后，顺序按下__D12/X3___按钮来建立折返进路，将机车调入到3G上。组装新机车时，应该按顺序按下___D7/D5__按钮来建立牵出进路，待机车完全牵出到D5外方后，再按顺序按下__D5/SI___按钮来建立调车折返进路；待机车折返到ⅠG并组装好之后，再按顺序按下__SI/X__按钮来建立正线发车进路，进行发车作业。

（5）S外方的列车经本站不停车而通过时，可以通过顺序按下__STA___按钮来建立正线通过进路；也可以分段办理，先顺序按下__SI/X__按钮来建立正线发车进路，然后顺序按下__

S/XI

___按钮来建立正线接车进路。

（6）取消D2到D6的进路时，需按下__ZRA___按钮。在D4G不停留有车辆时取消该进路时需按下_ZQA____按钮，D4G上停留有车辆时取消该进路时需按下_ZRA_按钮。

（7）现想将S外方列车接车到ⅠG。正常情况下只需要顺序按下__S/XI___按钮来建立进路即可；在2-8DG故障占用时要接车到ⅠG，需按下__YA___按钮，进路建立好后S开放__HB___色灯光，列车根据该灯光进站；在道岔2/4的DBJ和FBJ均失去位置信息，在人工确认2/4在定位情况下，需按下按钮__YZSA_YA__来接车到ⅠG，此时控制台上点亮__白__色警示灯来提醒注意。

（8）S至的ⅠG进路建立好，信号开放后又关闭了，需重复开放信号，应按下按钮___SLA___；列车通过该进路后，进路上10DG无法正常解锁，在该区段的DGJ处于_吸起___状态时通过区段故障解锁方式来解锁，值班员执行的操作为__ZRA+10DG上的SGA。

（9）选用相应的组合，对上行咽喉进行组合连接。

3、根据图1-6的信号平面布置图解答。

（1）建立S4经35/37反位到D1的变通进路时，需顺序按下__S4/D13/D1___按钮。在1-7DG和11-19DG之间设置B1A的原因是_可以办理列车的变通进路__。

（2）对D19至ⅡG的长调车进路，一次办理时需顺序按下__D19/SII___按钮，分段办理时，需顺序按下_D19/D15、D17/D27、D27/SIID27/SII____按钮。

（3）对XF到ⅠG的反向接车进路，假定1/3在反位时为基本进路，则建立该基本接车进路时，需顺序按下___XF/SI__按钮，该进路在信号开放后，由于故障而关闭，在故障修复好之后可以通过按下___XF__按钮来使进路始端信号重复开放；若建立经43/45反位到ⅠG的接车进路，需顺序按下_XF/D29/SI____按钮。

（4）在锁闭继电器SJ处于吸起状态下，人工将道岔9/11扳到反位，需按下按钮__ZFA+9/11CA___，如果是将其扳到定位，则需按下按钮_ZDA+9/11CA____，如需将其单锁，则执行的操作是__拉出9/11CA____。

（5）对X至ⅠG的正线接车进路，选用相应的组合进行组合连接。

4、根据图1-7的信号平面布置图解答。

（1）对D9到SⅡ的调车进路，取消该进路时需同时按下按钮______，人工解锁时需同时按下按钮____。

（2）当5/7道岔在空闲状态时，要单操该道岔到定位，需同时按下按钮_____，要单操该道岔到反位，需同时按下按钮_____，如果该道岔正在维修，值班员可以采用_____操作来防止该道岔动作。

（3）道岔在定位时，控制台上道岔位置表示灯显示_____色；道岔在反位时，其道岔位置表示灯显示_____色；道岔在四开状态时，其道岔位置表示灯显示_____色；

（4）将X外方的列车正线接到ⅠG上。该进路上设备完好时，可以顺序按下按钮_____来接车。当1DG/DGJ故障占用时，可以按下按钮_____来接车；当道岔1/3的DBJ和FBJ均处于落下状态时，在人工确认1/3在定位时，可以按下按钮_____来接车；当1DG的DGJ处于落下状态，且1/3的DBJ和FBJ也处于落下状态时，在人工确认1/3在定位时，可以按下按钮_____来接车。

篇3：通信原理数字信号最佳接收课题设计

通信原理数字信号最佳接收课题设计 本文关键词：课题，数字信号，接收，原理，通信

通信原理数字信号最佳接收课题设计 本文简介：通信原理的数字信号最佳接收课题设计专业：班级：姓名：学号：目录摘要：在数字通信系统中，接收端收到的是发送信号和信道噪声之和。噪声对数字信号的影响表现在使接收码元时发生错误。一个通信系统的优劣性在很大程序上取决于接收系统的性能。这是因为影响信息可靠传输的不利因素将直接作用到接收端，对信号的接收产生影响

通信原理数字信号最佳接收课题设计 本文内容：

通信原理的数字信号最佳接收课题设计

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摘要：

在数字通信系统中，接收端收到的是发送信号和信道噪声之和。噪声对数字信号的影响表现在使接收码元时发生错误。一个通信系统的优劣性在很大程序上取决于接收系统的性能。这是因为影响信息可靠传输的不利因素将直接作用到接收端，对信号的接收产生影响。从接收角度上看，什么情况下接收系统是最好？这就需要我们讨论最佳接收问题。本次课程设计，我的课题是先验等概的2ASK最佳接收机的设计，就是对通信系统的最佳接收这一问题，进行分析与设计。

关键字：2ASK；误码率；解调

引言

第一章

设计要求

设计的题目：先验等概的2ASK最佳接收机设计。

设计的要求：1、输入数字信号序列并进行接收判决。

2、通过多次输入输出对所设计的系统性能进行分析。

3、对解调原理进行分析。

第二章

最佳接收机的原理

2.1数字信号的最佳接收

假设：通信系统中的噪声是均值为0的带限高斯白噪声，其单边功率谱密度为n0；并设发送的二进制码元的信号为“0”和“1”，发送概率分别为P(0)和P(1)，P(0)

+

P(1)

=

1。

设此通信系统的基带截止频率小于fH，则根据低通信号抽样定理，接收噪声电压(先仅讨论噪声电压，噪声主要是低频信号)可以用其抽样值表示，抽样的速率要求不小于奈奎斯特的速率2fH。

设在一个码元持续时间Ts内以2fH的速率抽样，共得到k个抽样值，则有k

＝

2fHTs。

由于每个噪声电压抽样值都是正态分布的随机变量，故其一维概率密度可以写为

式中，sn

－

噪声的标准偏差；

sn2

－

噪声的方差，即噪声平均功率；

i

＝1，2，…，k。噪声的均值为0。

设接收噪声电压n(t)的k个抽样值的k维联合概率密度函数为

由噪声为加性高斯白噪声的性质可知，高斯噪声的概率分布通过带限线性系统后仍为高斯分布。所以，带限高斯白噪声按奈奎斯特速率抽样得到的抽样值之间是互不相关、互相独立的。因而在(0,Ts)观察时间的k个噪声样值均为正态分布中，则n(t)的统计特性可用多维联合概率密度函数表示为

当k

很大时，在一个码元持续时间Ts内接收的噪声平均功率可以表示为：

或者将上式左端的求和式写成积分式，则上式变成

利用上式关系，并注意到

：

式中

n0

－

噪声单边功率谱密度

故联合概率密度：

式中

n=(n1,n2,…,nk)为一个k

维矢量，表示一个码元内噪声的k个抽样值，可以看作是k

维空间中的一个点。

注意f(n)不是时间函数。在码元持续时间Ts、噪声单边功率谱密度n0和抽样数k（它和系统带宽有关）给定后，f(n)仅决定于该码元期间内噪声的能量：

由于噪声的随机性，在每个码元持续时间中的积分不相同，这就使被传输的码元中有一些会发生错误，而另一些则无错。

再考虑接收电压r(t)为信号电压s(t)和噪声电压n(t)同时存在情况下：r(t)

=

s(t)

+

n(t)

则在发送码元确定之后，接收电压r(t)的随机性将完全由噪声决定(码元信号本身是确知的)，故它仍服从高斯分布。其方差仍为sn2，但是均值变为s(t)。

当发送码元“0”的信号波形为s0(t)时，接收电压r(t)的k维联合概率密度函数为

式中r

=

s

+

n

表示

k

维矢量，即一个码元内接收电压的k个抽样值。s

则表示一个码元内信号电压的k个抽样值。

同理，当发送码元“1“的信号波形为s1(t)时，接收电压r(t)的k维联合概率密度函数为

如果通信系统传输的是M

进制码元：当发送信号为s1，s2，…，si，…，sM之一，发送码元是si时，接收电压的k

维联合概率密度函数为

以上三式中的k

维联合概率密度函数不是时间t的函数，并且是一个标量，而r

仍是k维空间中的一个点，是一个矢量。

“最佳”的准则：错误概率最小。

判决准则：

设发送码元“1”的概率为P(1)，发送码元“0”的概率为P(0)(P(0)和P(1)称为先验概率)，则总误码率Pe等于

Pe1

=

P(0/1)

为发送“1”时，收到“0”的条件概率

Pe0

=

P(1/0)

为发送“0”时，收到“1”的条件概率

上面这两个条件概率称为错误转移概率。

按照上述分析，接收端收到的每个码元持续时间内的电压可以用一个k

维矢量表示。接收设备需要对每个接收矢量作判决，判定它是发送码元“0”，还是“1”。

由接收矢量决定的两个联合概率密度函数f0(r)和f1(r)的曲线画在下图中（在图中把r

当作1维矢量画出。）：

图中将空间划分为两个区域A0和A1，边界值为r0’(具有选择性)，判决规则为：接收矢量落在A0区域，判发送码元为“0”；接收矢量落在A1区域，判发送码元为“1”。

总误码率可以写为：

式中，P(A0/1)表示发送“1”时，矢量r落在区域A0的条件概率

P(A1/0)表示发送“0”时，

矢量r落在区域A1的条件概率

这两个条件概率可以写为：

这两个概率在图中分别由两块阴影面积表示。

将上两式代入

得到

参考上图可知，上式可以写为

上式中Pe是r0￠的函数。为了求出使Pe最小的判决分界点r0￠，将上式对r0￠求导，可求出使Pe最小的判决分界点r0￠值r0，有

因此，最佳分界点r0的条件是：

当先验概率P(1)

=

P(0)时，f0(r0)

=

f1(r0)，最佳分界点位于两条曲线交点处。

在发送“0”和发送“1”的先验概率相等时，判决准则简化为：

若f0(r)

>

f1(r)，则判为“0”；

若f0(r)

<

f1(r)，则判为“1”

这个判决准则常称为最大似然准则。按照这个准则判决就可以得到理论上最佳的误码率，即达到理论上的误码率最小值。

设在一个M

进制数字通信系统中，可能的发送码元是s1，s2，…，si，…，sM之一，它们的先验概率相等，能量相等。当发送码元是si时，接收电压的k

维联合概率密度函数为

以上讨论为数字信号最佳接收的准则，对各种信号都普遍成立。

2.2确知数字信号的最佳接收机

经信道到达接收机输入端的信号可分为两大类：确知信号和随机信号。这些信号是从噪声中被检测的对象。

确知信号是指其取值在任何时间都是确定的、可以预知的信号，所有参数都是已知的，其取值在任何时间都确定。随机信号(数字)可认为是除相位φ外其余参数都确知的信号形式，即φ是唯一随机参数。它的随机性体现于在一个数字信号持续时间(0,T)内为一个值，而在另一持续时间内随机地取另一值。

设在一个二进制数字通信系统中，两种接收码元的s0(t)和s1(t)是确知的，持续时间是Ts，且功率相同(双极性波形)。

由最佳接收准则，对k维联合概率密度，当发送码元为“0”，电压波形为s0(t)时，接收电压的概率密度为

当发送码元为“1”，波形为s1(t)时，接收电压的概率密度为

k是Ts间隔内的抽样值个数。

将上两式代入判决准则式，经过简化，得到：

当满足下式时，判发送码元是信号s0(t)

而当满足下式时，判发送码元是信号s1(t)

将上两式的两端分别取对数，得到若

则判为发送码元是s0(t)；反之则判为发送码元是s1(t)。由于已经假设两个码元的能量相同，即

所以上式还可以进一步简化。当下式成立时，判发送码元是信号s0(t)。

反之，则判为发送码元是s1(t)。W0和W1可以看作是由先验概率决定的加权因子，是确知的。

根据给出的最佳判决公式：

得到最佳接收机原理方框图

若此二进制信号的先验概率相等，则上式又简化为

最佳接收机的核心是由相乘和积分构成的相关运算，所以常称这种算法为相关接收法。确知数字信号的最佳接收是一般数字信号最佳接收的特例。

M

进制通信系统的最佳接收机结构(先验概率相等)

：

由最佳接收机得到的误码率是理论上可能达到的最小值。

2.3确知数字信号最佳接收的误码率

总误码率

在最佳接收机中，若

则判为发送码元是s0(t)。因此，在发送码元为s1(t)时，若上式成立，则将发生错误判决。所以若将r(t)

=

s1(t)

+

n(t)代入上式，则上式成立的概率就是在发送码元“1”的条件下收到“0”的概率，即发生错误的条件概率P(0

/

1)。此条件概率的计算结果如下

式中

同理，可以求出发送s0(t)时，判决为收到s1(t)的条件错误概率

式中

因此，总误码率为

先验概率对误码率的影响

当先验概率P(0)

=

0及P(1)

=

1时，a

=

-

￥及b

=

￥，因此由上式计算出总误码率Pe

=

0。在物理意义上，这时由于发送码元只有一种可能性，即是确定的“1”。因此，不会发生错误。同理，若P(0)

=

1及P(1)

=

0

，总误码率也为零。

2.4先验概率相等时误码率的计算

在噪声强度给定的条件下，误码率完全决定于信号码元的区别。现在给出定量地描述码元区别的一个参量，即码元的相关系数r

，其定义如下

定义码元相关系数r

：

式中

E0、E1为信号码元的能量。

当s0(t)

=

s1(t)时(两个码元信号完全相同)，r＝1，为最大值；当s0(t)

=

-s1(t)时(两个码元信号极性相反，大小相同，如双极性信号)，r＝-1，为最小值。所以r

的取值范围在-1

￡

r

￡

+1。

当两码元的能量相等，即E0

=

E1

(双极性矩形脉冲是一个特例，但并不定是双极性矩形脉冲，也不要求s0(t)=s1(t))。令这个能量为

Eb，则有

于是：

这样误码率公式可用ρ表示：

计算得到误码率最终表示式：

强调：

Eb

：码元能量(两码元能量相等)

ρ：码元相关系数

n0

：噪声功率谱密度

先验概率相同

Pe公式给出了理论上确知信号二进制等能量数字信号误码率的最佳(最小可能)值。实际通信系统中得到的误码率只可能比曲线中的数值差，但绝对不可能超过它。

误码率曲线：误码率仅和Eb/n0以及相关系数r有关，与信号波形及噪声功率无直接关系。

相关系数越小，误码率也越小；码元能量越大，误码率也越小；噪声功率越小，误码率也越小。

第三章

MATLAB及SIMULINK建模环境简介

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。

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

SIMULINK是MATLAB中的一种可视化仿真工具，

是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)

，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

第四章

设计及仿真

4.1

2ASK调制原理：

振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为s(t)=

，

其中:

an=

0,发送概率为P

1,发送概率为1-P

Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:

g(t)=

1

0

TS

0

其他

则二进制振幅键控信号可表示为：



e2ASK(t)=

二进制振幅键控信号时间波型如图1

所示。

由图1

可以看出，2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。

二进制振幅键控信号的产生方法如图2

所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现，

图(b)是采用数字键控的方法实现。

图1

二进制振幅键控信号时间波型

图2

二进制振幅键控信号调制器原理框图

4.2

2ASK调制仿真设计：

本设计，我采用的是模拟相乘法产生2ASK信号的。2ASK仿真电路由正弦波模块，示波器模块，乘法器，所组成，仿真电路图如下图所示：

各时刻波形如下图：

正弦波和二进制信号的参数设置：

4.3最佳接收机设计：

根据先验等概的2ASK最佳接收机的设计原理及结构图，用simulink建模如下图：

各点输出波形：

积分器参数设置：

Switch模块参数设置：

示波器参数设置：

当输入信号是：“11100”时，各点输出波形为：

第五章

调制与解调分析

2ASK的调制，我采用的是模拟相乘法进行的调制。其原理及波形在前面已经说的很详细了，这里就不再重复了。最佳接收机的解调，我利用了Switch模块进行的解调。Switch模块的功能是当u2〉Threshold时，输出为u1，否则是u2。

因此，可以将积分后的波形解调为原来调制的波形。详细波形如以上仿真波形所示。

第六章

总结与体会

通信原理是电子信息工程通信方向最主要的专业课程之一，通过在课堂上对理论知识的学习，我们了解到现代通信的基本方式以及其原理。然而，如何将理论在实践中得到验证和应用，是我们学习当中的一个问题。而通过本次课程设计，我们在强大的MATLAB平台上对先验等概的2ASK最佳接收机进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。

通过这次的课程设计，我们对信息和通信系统有了更进一步的认识，尤其是在系统设计方面，尽管是非常基础的先验等概的2ASK最佳接收机的设计，也是经过若干设备协同工作，才能保证信号有效接收。设计过程中，参数的设置也是很重要的，如果一个参数设置出错，就可能导致接收信号的错误。

另一方面，我们通过本次的课程设计，着实领教了MATLAB矩阵实验室强大的功能和实力。通过在SIMULINK环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体经验，第一是MATLAB中SIMULINK功能模块的使用方法，第二是图形化和结构化的系统设计方法。这些经验虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。

当然，在整个仿真过程中也遇到很多现实的问题，比如各版本MATLAB软件并不完全兼容，许多复杂模块参数深奥难以正确设置，这些都是今后学习中需要进一步加强和完善的地方。自从因特网把我们领进信息时代开始，人类的历史翻开了璀璨的一页。随着信息的飞速发展，通信原理也随之崛起。从而，使得培养新世纪的技术人才显得格外重要。通过这次的课程设计，进一步了解先验等概的2ASK最佳接收机的原理及设计方法。当然在学习过程中，遇到过许多困难，比如参数设置的不理想因此总是会出现波形失真的现象等问题。但是通过上网查找资料和查询参考书能够让我更好的完成此次设计。同时这次设计也让我能够更好的对应用工具MATLAB有一个进一步的了解和应用。

这次的课程设计使我收益颇丰，对通信原理有了新的认识。

第七章

参考文献：

【1】樊昌信，曹丽娜，通信原理，国防工业出版社，2008

【2】邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析，清华大学出版社，2008

【3】桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，2002

【4】张圣勤，MATLAB7.0实用教程，机器工业出版社，2006

【5】吴伟铃，庞沁华，通信原理，北京邮电大学出版社，2005

【6】苗云长等主编，现代通信原理及应用。电子工业出版社，2005

【7】曹志刚，钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，1992