2ASK系统的仿真设计.docx
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2ASK系统的仿真设计
课程设计
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
电子与信息工程学院
信息与通信工程系
摘要
调制解调技术作为现代通信系统关键技术之一，一直是备受关注。
二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。
本次设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2ASK仿真系统。
用示波器观察调制前后的信号波形，以及加上噪声源后的波形变化。
通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。
关键词：
调制解调;2ASK仿真系统；Simulink
Abstract
Asoneofthekeytechnologiesinmoderncommunicationsystemofmodulationanddemodulationtechnology,hasbeenpaidmuchattention.Thebinaryamplitudeshiftkeyingisakindofancientmodulation,whichisthebasisofallkindsofdigitalmodulation.ThisdesignismainlySimulinksimulationplatformbasedonMATLABintegratedenvironment,thedesignofa2ASKsimulationsystem.Toobservethesignalwaveformmodulationandtheoscilloscope,plusnoisesourcewaveformchanges.2ASKmodulationanddemodulationofthesimulationfunctionsimulationbySimulink.
KeyWord:
Modulationanddemodulation;2ASKsimulationsystem;Simulink
基于MATLAB的2ASK系统的研究与仿真
1背景知识
1.1数字频带传输系统
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。
图1.1-1数字调制系统的基本结构[1]
Fig1.1-1Thebasicstructureofdigitalmodulationsystem
数字调制与模拟调制原理是相同的，但是数字信号有离散取值的特点。
基本的三种数字调制方式是：
振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和相移键控（PSK）。
1.2二进制振幅键控（2ASK）
1.2.1基本原理
振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息，而其频率和初相位保持不变。
在2ASK中，载波幅度只有两种变化，分别对应二进制信息“0”或“1”。
2ASK信号其表达式是：
（1.2.1-1）
其中：
（1.2.1-2）
式中：
Ts为码元持续时间；g（t）为持续时间为Ts的基带脉冲波形。
通常假设g（t）是高度为1、宽度为Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。
（1.2.1-3）
2ASK信号产生通常有两种：
模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图1.2.1-1所示。
图1.2.1-1模拟相乘法（上）数字键控法（下）[1]
Fig1.2.1-1Analogmultiplication（on）digitalkeying（below）
2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。
所以,对2ASK信号也能够采用非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）,其相应原理方框图如图1.2.1-2所示。
图1.2.1-2非相干解调方式（a）相干解调方式（b）[1]
Fig1.2.1-2non-coherentdemodulation（a）coherentdemodulationmethod（b）
1.2.22ASK实际应用价值
2ASK是20世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。
但是ASK传输技术受噪声影响很大。
噪声电压和信号一起改变了振幅。
在这种情况下，“0”可能变为“1”，“1”可能变为“0”。
由于ASK是受噪声影响很大的调制技术，现已很少应用，不过，2ASK常常作为研究其他数字调制的基础，因此了解它很必要。
1.3设计平台简介
1.3.1MATLAB简介
MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。
它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。
它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。
MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台
1.3.2Simulink简介
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。
22ASK系统仿真设计
2.12ASK相干解调设计框图
2.2应用Simulink进行2ASK相干解调仿真框图
2.3选用模块以及参数设定[3]
1．伯努利二进制发生器模块ernoulliBinaryGenerator的参数设置为：
Probabilityofazero概率设为0.5，initialseed设为61，Sampletime抽样时间为1S。
2．正弦波SineWave的参数设置为：
频率设为60rad/sec。
3．乘法器Product模块的参数设置为：
输入端数量设为2。
4．高斯白噪声GaussianNoiseGenerator模块的设置为：
Sampletime抽样时间为0.01s。
5．Sum模块的参数设置为：
sampletime设为-1。
6．带通滤波器AnalogFilterDesign模块的参数设置为：
filterorder为8，Lowerpassbandedgefrequency为52,Upperpassbandedgefrequency为68。
7．相乘器Product模块的参数设置为：
输入端数量设为2
8．低通滤波器AnalogFilterDesign模块的参数设置为：
filterorder为8，passbandedgefrequency为8。
9．示波器Scope的参数设定为：
接口有6个，时间围是自动调整。
10．抽样判决器其中constant的constantvalue参数设定为：
0
2.4MATLAB编程[3]
clear;%清空Workspace
clc;%清空CommandWindow
closeall;%关闭所有窗口
%--------------------------------------
%信号以及仿真相关参数的设置
%--------------------------------------
dt=0.001;%时间采样间隔，即仿真步长
fc=10;%载波中心频率
B_number=10;%设码元数目为10个
T=5;%信号时长
N=T/dt;%采样点数，即仿真点数
B_Sample_Point=N/B_number;%一个码元所对应的采样点数
B_Sample_array=zeros（1,N）;%建立一个码元采样的空数组
t=0:
dt:
（N-1）*dt;%所有采样点数的时间组成的数组，即模型中函数的自变量
random_buffer=rand（1,B_number）;%生成10个随机数组
fori=1:
1:
B_number%将10个码元进行归一成二进制0、1
ifrandom_buffer（i）<0.5
random_buffer（i）=0;
else
random_buffer（i）=1;
end
end
fori=1:
1:
B_number%产生基带信号
forj=1:
1:
B_Sample_Point
B_Sample_array（（i-1）*B_Sample_Point+j）=random_buffer（i）;
end
end
CarrySignal=cos（2*pi*fc*t）;%载波信号表达式
%--------------------------------------
%2ASK调制信号的产生
%--------------------------------------
Signal_2ASK=CarrySignal.*B_Sample_array;
%--------------------------------------
%进行绘制调制曲线
%--------------------------------------
figure（'toolbar','none',...%设置是否显示工具栏：
否
'menu','none',...%设置是否显示菜单栏：
否
'name','2ASK调制过程',...%设置对话框名称
'NumberTitle','off',...%设置是否显示图形窗口编号：
否
'color','w',...%设置背景颜色
'Resize','on'）;%设置是否可以改变窗口大小
subplot（6,1,1）;%图形分为6行1列，目前画第一个
plot（t,B_Sample_array,'r','linewidth',3）;%画出二进制基带信号
holdon;gridon;%保持图像，使其能和下一个图像一起显示
xlabel（'时间/s'）;ylabel（'幅值/v'）;title（'二进制基带信号'）;%简单的配置
axis（[0,5,-0.2,1.2]）;%定义坐标区间
subplot（6,1,2）;%图
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