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FDMA频分复用系统设计..pdf
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FDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdfFDMA频分复用系统设计..pdf
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山 东 轻 工 业 学 院
课 程 设 计 任 务 书
学院 姓名题目主要内容:
综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计,从而加深对所学
知识的理解,建立概念,加深理解滤波、FDM 等的综合应用。设计 5~8 路基带信
号(带宽相同)进行 FDM 传输的一个系统,调制方式可以选择 DSB、SSB、AM
或 VSB,也可以采用多采样率系统实现;在接收端进行解复用和解调,恢复出原
始的各路基带信号。
基本要求
(1)掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法;掌握 DFT 对模拟信
号进行频谱分析的方法;掌握设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法;
(2)掌握 FDM 系统的原理及简单实现方法
(3)设计出系统模块图,记录仿真结果;
(4)对结果进行分析,写出设计报告。
主要参考资料
[1]高西全,丁玉美. 数字信号处理(第三版). 西安电子科技大学出版社. 2009.01
[2]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗. 离散时间数字信号处理.(第二版) . 西安交通大学出
版社. 2004.09
[3]胡广书. 数字信号处理. 清华大学出版社.
[4]matlab 数字信号处理的相关资料
[5]樊昌信. 通信原理. 国防工业出版社. 2008
目录 1 设计任务及要求
1.1 设计任务
1.2 设计要求
2 设计作用及其目的 3 设计过程及原理
3.1 频分复用通信系统模型建立
3.2 信号的调制
3.3 系统的滤波器设计
3.4 信道噪声
4.基于 simulink 的 FDMA 仿真 5 参数设置
6 频谱波形分析
7 实验心得及体会
8 参考文献
主要内容:

综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计,从而加深对所学
知识的理解,建立概念,加深理解滤波、FDM 等的综合应用。设计 5~8 路基带信
号(带宽相同)进行 FDM 传输的一个系统,调制方式可以选择 DSB、SSB、AM
或 VSB,也可以采用多采样率系统实现;在接收端进行解复用和解调,恢复出原
始的各路基带信号。
基本要求
(1)掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法;掌握 DFT 对模拟信
号进行频谱分析的方法; 掌握设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法;
(2)掌握 FDM 系统的原理及简单实现方法
(3)设计出系统模块图,记录仿真结果;
(4)对结果进行分析,写出设计报告。
1 设计任务及要求
1.1 设计任务
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 设计要求
(1)掌握数字信号处理的基本概念,基本原理,掌握 DFT 对模拟信号进
行频谱分析的方法;掌握设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法。
(2)掌握 FDM 系统的原理及简单实现方法;
(3)使用 Matlab 软件画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。
(4)选择合适的高频载波,对采样信号进行调制。
(5)使用 Matlab 软件画出复用信号的频谱图。
(6)设计合适的带通滤波器,并画出带通滤波器的频率响应。
(7)对滤波后的信号进行解调,画出解调后各路信号的频谱图。
(8)设计低通滤波器,画出低通滤波器的频率响应。恢复信号的时域波形和频
谱图。
(10)设计出系统模块图,记录仿真结果;
(11)对结果进行分析,写出设计报告。
2 设计作用及其目的
FDMA(Frequency Division Multiple Access)是数据通信中的一种技术,也是现
在移动通信中使用最大的一种通信方式。FDMA 通信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。按照这种技术,把在频分多路传输系统中
集中控制的频段根据要求分配给用户。同固定分配系统相比,FDMA 使通道容量

可根据要求动态地进行交换。本次课程设计通过 Matlab 软件对 FDMA 系统进行
仿真研究,可以加深对 FDMA 通信系统的理解和掌握。
通过这次课程设计可达到以下的目的:
(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。
3 设计过程及原理
3.1 频分复用通信系统模型建立
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,如图(1)所示。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
能再接收端彼此分离开。
频分复用的关键技术是频谱搬移技术,该技术是用混频来实现的。混频的原理,
如图(2)所示。
混频过程的时域表示式为:
s(t)=x(t) cos(2πf0t) (1)

图 1 频分复用的子频带划分
其双边带频谱结构如图(3)所示。其中,下边带也称为反转边带,从低到高的
频率分量是基带频率分量的翻转,双边带频谱经过低通滤波就可以得到下边带;
上边带也称为正立边带,从低到高频率分量与基带频率分量一致,双边
带频谱经过高通滤波就可以得到上边带。
图 2 混频原理
图 3 双边带频谱结构
从图(3)可以看出上、下边带所包含的信息相同,所以恢复原始数据信息只要
上边带和下边带的其中之一即可。另外,混频器本身不是线性设备。线性设备的
输出与输入信号具有相同的频率成分,只以幅度和相位的不同来区分。但是,混
频器所对应的调制方式之所以称之为“线性调制”,主要是由于从频谱的角度只进
行了简单的搬移。
在 FDMA 通信系统中,首先把传输频带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频
带,每个用户分配带一个固定子频带,按频带区分用户,如图(4)所示。信号
调制到该子频带内,各用户信号同时传送,接收时分别按频带提取信号,实现多
址通信。所以 FDMA 实现的是频率域上的正交性。其中 FDMA 的正交分割条件
为:
⎰f2
f1⎧1,n=mxm(f)xn(f)df=⎨⎩0,n≠m (2)
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