基于MATLABgui编制短波通信系统,录制一段语音信号,分别通过AM SSB DSB等调制信...

基于MATLABgui编制短波通信系统,录制一段语音信号,分别通过AM SSB DSB等调制信号,加入噪声,然后解调出来,可比较各种调制解调方式的优劣。 程序已调通,可直接运行。

先来段硬核操作------在MATLAB里用GUI搞了个短波通信仿真系统。直接怼语音信号玩调制解调,AM/DSB/SSB三兄弟全安排上,还附赠噪声大礼包。下面边贴代码边唠嗑,看哪种调制方式最能打。

录音部分直接调用audiorecorder对象:

matlab 复制代码
recObj = audiorecorder(8000,16,1);
disp('开始录音')
recordblocking(recObj,3);
y = getaudiodata(recObj);

这里采样率设8kHz足够抓人声特征,3秒时长实测刚好够说句"Hello Radio"。注意Windows系统可能会抢麦克风权限,遇到报错记得检查设备管理器。

调制模块核心代码有点意思,AM调制我用了经典公式:

matlab 复制代码
am_modulated = (1 + mi*y).*cos(2*pi*fc*t);

mi是调制指数,实测超过1就会过调幅。有个骚操作是给原始信号加了直流偏置,这样包络检波时能直接提取信号,后面解调能省事不少。

DSB调制更简单粗暴:

matlab 复制代码
dsb_modulated = y.*cos(2*pi*fc*t);

直接把语音信号和载波相乘,频谱效率比AM高,代价是发射功率翻车------毕竟把载波都抑制了,功率全怼到边带上。

SSB实现要玩点花样,上边带调制用希尔伯特变换:

matlab 复制代码
h = hilbert(y);
ssb_modulated = real(h.*exp(1i*2*pi*fc*t));

这里有个坑:原始语音频带不能超过载波频率,不然边带会混叠。实测用12kHz载波配4kHz语音带宽比较稳,解调时还得做相干载波同步。

噪声通道用awgn函数实现:

matlab 复制代码
rx_signal = awgn(modulated_signal,SNR,'measured');

重点是这个'measured'参数,能自动计算信号功率再按指定SNR加噪。实测SNR低于10dB时AM开始出现明显沙沙声,DSB在5dB时还能勉强听清词句。

解调环节最考验手艺。AM用包络检波两行搞定:

matlab 复制代码
envelope = abs(hilbert(am_rx));
demod_am = lowpass(envelope,4000,8000);

DSB和SSB必须玩相干解调:

matlab 复制代码
product = rx_signal.*cos(2*pi*fc*t);
demod_dsb = lowpass(product,4000,8000);

载波相位偏差超过5度就会导致波形失真,所以实际系统得配锁相环,咱们仿真就偷个懒用理想载波了。

跑完程序对比效果,AM在强噪声下最先扑街但实现简单,DSB抗噪性能提升但带宽没优势,SSB带宽直接砍半但解调时对频偏极其敏感。语音实测发现DSB在15dB信噪比下清晰度最佳,SSB需要精准滤波不然会有"金属声"失真。

最后甩个冷知识:短波通信多用SSB不是因为它性能最强,而是省带宽省功率------毕竟电离层反射信道里,能少耗点能量就多点传输距离。不过真要自己写通信系统,建议先用AM试水,毕竟包络检波连二极管都能做,硬件实现门槛低到尘埃里。

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