В большинстве сред связи для передачи доступна только фиксированная область значений частот. Один из способов передачи сигнала сообщения, частотный спектр которого не попадает в этот фиксированную область значений, или тот, который в противном случае непригоден для канала, - это изменение передаваемого сигнала в соответствии с информацией в вашем сигнале сообщения. Это изменение называется модуляцией, и это модулированный сигнал, который вы передаете. Затем приемник восстанавливает исходный сигнал посредством процесса, называемого демодуляцией. В этом разделе описывается, как модулировать и демодулировать аналоговые сигналы с помощью блоков.
Откройте библиотеку Modulation, дважды щелкнув ее значок в основной библиотеке блоков Communications Toolbox™. Затем откройте подлибрарий Analog Passband, дважды щелкнув его значок в библиотеке Modulation.
Следующий рисунок показывает методы модуляции, которые Communications Toolbox поддерживает для аналоговых сигналов. Как следует из рисунка, некоторые категории методов включают названные специальные случаи.
Для данного метода модуляции два способа моделирования методов модуляции называются основной полосой частот и полосой пропускания. Этот продукт поддерживает симуляцию полосы пропускания для аналоговой модуляции.
Блоки модуляции и демодуляции также позволяют вам управлять такими функциями, как начальная фаза модулированного сигнала и фильтрация после демодуляции.
Блоки аналоговой модуляции в этом продукте обрабатывают только основанные на дискретизации скалярные сигналы. Вход и выход аналогового модулятора и демодулятора все являются реальными сигналами.
Все аналоговые демодуляторы в этом продукте производят выход в дискретном времени, а не в непрерывном времени.
Для моделирования аналогового сигнала с помощью MATLAB®, начните с реального сигнала сообщения и частоты дискретизации Fs в герц. Представьте сигнал с помощью вектора x, значения которого дают значения сигнала во временных шагах 1/ Fs. В качестве альтернативы можно использовать матрицу, чтобы представлять многоканальный сигнал, где каждый столбец матрицы представляет один канал.
Для примера, если t измеряет время в секундах, затем вектор x ниже показан результат дискретизации синусоиды 8000 раз в секунду в течение 0,1 секунды. Векторная y представляет модулированный сигнал.
Fs = 8000; % Sampling rate is 8000 samples per second. Fc = 300; % Carrier frequency in Hz t = [0:.1*Fs]'/Fs; % Sampling times for .1 second x = sin(20*pi*t); % Representation of the signal y = ammod(x,Fc,Fs); % Modulate x to produce y. figure; subplot(2,1,1); plot(t,x); % Plot x on top. subplot(2,1,2); plot(t,y)% Plot y below.
Как многоканальный пример, код ниже задает двухканальный сигнал, в котором один канал является синусоидой с нулем начальной фазы, а второй канал является синусоидой с начальной фазой pi/8.
Fs = 8000; t = [0:.1*Fs]'/Fs; x = [sin(20*pi*t), sin(20*pi*t+pi/8)];
Этот пример иллюстрирует основной формат функций аналоговой модуляции и демодуляции. Хотя в примере используется фазовая модуляция, большинство элементов этого примера также применяются к другим аналоговым методам модуляции.
Пример дискретизирует аналоговый сигнал и модулирует его. Затем он имитирует аддитивный канал белого Гауссова шума (AWGN), демодулирует принятый сигнал и строит графики исходных и демодулированных сигналов.
% Prepare to sample a signal for two seconds, % at a rate of 100 samples per second. Fs = 100; % Sampling rate t = [0:2*Fs+1]'/Fs; % Time points for sampling % Create the signal, a sum of sinusoids. x = sin(2*pi*t) + sin(4*pi*t); Fc = 10; % Carrier frequency in modulation phasedev = pi/2; % Phase deviation for phase modulation y = pmmod(x,Fc,Fs,phasedev); % Modulate. y = awgn(y,10,'measured',103); % Add noise. z = pmdemod(y,Fc,Fs,phasedev); % Demodulate. % Plot the original and recovered signals. figure; plot(t,x,'k-',t,z,'g-'); legend('Original signal','Recovered signal');
Другие примеры, использующие функции аналоговой модуляции, появляются на страницах с описанием для ammod, amdemod, ssbdemod, и fmmod.
Правильная симуляция аналоговой модуляции требует, чтобы критерий Найквиста был удовлетворен с учетом полосы пропускания сигнала.
В частности, частота дискретизации системы должна быть больше, чем в два раза больше суммы несущей частоты и полосы пропускания сигнала.
После демодуляции можно хотеть отфильтровать сигнал несущей. Конкретный используемый фильтр, такой как butter, cheby1, cheby2, и ellip, может быть выбран на маске блока демодулятора. Различные методы фильтрации имеют различные свойства, и вам, возможно, потребуется протестировать приложение с несколькими фильтрами, прежде чем принимать решение, которое является наиболее подходящим.
Во многих ситуациях подходящая частота отключения составляет половину несущей частоты. Поскольку несущая частота должна быть выше полосы пропускания сигнала сообщения, частота отключения, выбранная таким образом, правильно отфильтровывает нежелательные частотные составляющие. Если частота отключения слишком высока, нежелательные компоненты могут не отфильтровываться. Если частота отключения слишком низка, это может сузить полосу пропускания сигнала сообщения.
Следующий пример модулирует сигнал пилообразного сообщения, демодулирует полученный сигнал с помощью фильтра Баттерворта и строит графики исходных и восстановленных сигналов. Фильтр Баттерворта реализован в блоке SSB AM Demodulator Passband.
Чтобы открыть эту модель, введите doc_filtercutoffs в командной строке MATLAB.
Этот пример генерирует следующий выход:
Всегда существует задержка между демодулированным сигналом и исходным принятым сигналом. Порядок фильтра и параметры фильтра непосредственно влияют на длину этой задержки.
Другие отключения фильтра. Чтобы увидеть эффект lowpass с более высокой частотой отключения, установите Cutoff frequency блока SSB AM Demodulator Passband равной 49, и запустите симуляцию еще раз. Новый результат показан ниже. Более высокая частота отключения позволяет сигналу несущей мешать демодулированному сигналу.
Чтобы увидеть эффект lowpass с более низкой частотой отключения, установите Cutoff frequency блока SSB AM Demodulator Passband равной 4, и запустите симуляцию еще раз. Новый результат показан на следующем рисунке. Более низкая частота отключения сужает полосу пропускания демодулированного сигнала.
