ASK调制解调系统设计与仿真MATLAB课程设计.docx
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ASK调制解调系统设计与仿真MATLAB课程设计
ASK调制解调系统设计与仿真MATLAB课程设计
XX学院
《电子信息系统仿真》课程设计
级
电子通信工程
专业
班级
题目
2ASK调制解调系统设计与仿真
姓名
学号指导教师二О
年
月
日
内
容
摘
要
数字信号有两种传输方式，分别是基带传输方式和调制传输方式，即带通，在实际应用中，因基带信号含有大量低频分量不利于传送，所以必须经过载波和调制形成带通信号，通过数字基带信号对载波某些参量进行控制，使之随机带信号的变化而变化，这这一过程即为数字调制。
数字调制为信号长距离高效传输提供保障，现已广泛应用于生活和生产中。
另外根据控制载波参量方式的不同，数字调制主要有调幅（ASK），调频（FSK），调相（PSK）
三种基本形式。
本次课题针对于二进制的2ASK进行讨论，应用MATLAB矩阵实验室进行仿真，分析和修改，通过仿真系统生成一个人机交互界面，以利于仿真系统的操作。
通过对系统的仿真，更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素，以便于比较，评论和改进。
关键词
调制；2ASK；Matlab；仿真；分析
一、
MATLAB软件简介
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。
二、
理论分析
2.1
二进制幅移键控（2ASK）调制与解调原理
2ASK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。
其信号表达式为：
，S
（t）为单极性数字基带信号。
2.1.1
2ASK幅移键控
幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进数码而已。
幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。
由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号"1时，传输载波；当调制的数字信号为"0"时，不传输载波。
图2.1.1
信号调制波形
由图可以看出2ASK信号的时间波形e2ASK（t）随二进制基带信号s（t）通断变化。
所以又被称为通断键控信号
2.1.2
2ASK信号的产生方法通常有两种：
模拟调制法和键控法。
（1）模拟调制法使用乘法器实现
S（t）
乘法器
滤波器图2.1.2
（1）
模拟调制流程图
（2）键控法使用开关电路实现
1
K
0
图2.1.2
（2）
键控法流程图
因此，也称OOK信号
开关K的动作由S（t）决定，当
2.1.32ASK的解调方法
2ASK有两种基本解调方法：
相干解调法（同步检测法）和非相干解调法（包络检波法）。
相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。
为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。
（1）相干解调
抽样
判决器
带通
滤波器相乘器
低通
滤波器
输出图2.1.3
（1）
相干解调流程图
（2）非相干解调抽样
判决器低通
滤波器带通
滤波器
全波
整流器abcd
输
出图2.1.3
（2）
非相干解调流程图
图2.1.3（3）2ASK信号非相干解调过程的时间波形
2.1.4理论总结
振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和初始相位保持不变。
（1）在2ASK中：
S2ASk=m（t）*cos（2*pi*f*t），
其中m（t）为数字信号，后者为载波。
载波在二进制基带信号控制下通断变化，所以又叫通-断键控（OOK）。
（2）2ASK的产生方法有两种：
模拟调制和键控法
而解调也有两中基本方式：
非相干解调（包络检波）和相干解调（同步检测法）
DS2ask=s（t）*cos（2*pi*f*t）
=0.5*m（t）+0.5*m（t）*cos（2*wc*t）
乘以相干载波后，只要滤去高频部分就可以了
2.1.5本次仿真使用相干解调方式
2ask信号
带通滤波器
载波相乘
低通滤波器
抽样判决
输出
三、
数字调制技术的MATLAB仿真实现
Matlab程序实现
clc;
clear
all;
close
all;
%信源
a=randint（1,15,2）;
t=0:
0.001:
0.999;
m=a（ceil（15*t+0.01））;
subplot（511）
plot（t,m）;
axis（[0
1.2
-0.2
1.2]）;
title（"信源"）;
%载波
f=150;
carry=cos（2*pi*f*t）;
%2ASK调制
st=m.*carry;
subplot（512）;
plot（t,st）
axis（[0
1.2
-1.2
1.2]）
title（"2ASK信号"）
%加高斯噪声
nst=awgn（st,70）;
%解调部分
nst=nst.*carry;
subplot（513）
plot（t,nst）
axis（[0
1.2
-0.2
1.2]）;
title（"乘以相干载波后的信号"）
%低通滤波器设计
wp=2*pi*2*f*0.5;
ws=2*pi*2*f*0.9;
Rp=2;
As=45;
[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,"s"）;
[B,A]=butter（N,wc,"s"）;
%低通滤波
h=tf（B,A）;
%转换为传输函数
dst=lsim（h,nst,t）;
subplot（514）
plot（t,dst）
axis（[0
1.2
-0.2
1.2]）;
title（"经过低通滤波器后的信号"）;
%判决器
k=0.25;
pdst=1*（dst>0.25）;
subplot（515）
plot（t,pdst）
axis（[0
1.2
-0.2
1.2]）;
title（"经过抽样判决后的信号"）
%频谱观察
%调制信号频谱
T=t（end）;
df=1/T;
N=length（st）;
f=（-N/2:
N/2-1）*df;
sf=fftshift（abs（fft（st）））;
figure
（2）
subplot（411）
plot（f,sf）
title（"调制信号频谱"）
%信源频谱
mf=fftshift（abs（fft（m）））;
subplot（412）
plot（f,mf）
title（"信源频谱"）
%
乘以相干载波后的频谱
mmf=fftshift（abs（fft（nst）））;
subplot（413）
plot（f,mmf）
title（"乘以相干载波后的频谱"）
%经过低通滤波后的频谱
dmf=fftshift（abs（fft（dst）））;
subplot（414）
plot（f,dmf）
title（"经过低通滤波后的频谱"）;
四、
2ASK的仿真结果与分析
（1）仿真结果
图4.1
相干解调的时域仿真波形图4.2
相干解调的仿真波形
（2）
仿真结果分析
由仿真结果可以看出:
①根据时域：
2ASK信号的包络就是信源，乘以相干波以后信号频率变大，通过低通滤波器后基本恢复信源的波形，但是幅度上有毛刺是因为有噪声的存在，最后经过抽样与判决有完全恢复出除了信源的波形。
②根据频域:
信源乘以载波后频谱发生了搬移并且移到了载频处，又乘以相干波以后频谱搬移到了更高频率处，经过低通滤波器滤去高频后又恢复出了信源的频谱。
由以上分析可知理论分析与仿真结果结果完全符合
五、
课程设计总结
通过本次的课程设计受益匪浅，感触良多。
首先是进一步加深了对于通信原理，信号与系统，matlab程序设计等课程的理解和认知，也形象地把书本上的知识联系到了实际的应用和生产，随着比较及理解了2ASK的各种性能及优缺点，提高了自己分析和解决问题的能力，拓宽了自己的思路，掌握了各种全面以及辩证的看待问题的眼光，也逐步认识到自己的不足并加以克服和改正，从而得出正确结论。
更以后的课题研究奠定了坚实的基础。
六、
参考文献
【1】通信原理（第6版）.
樊昌信.
国防工业出版社
【2】数字通信原理.
黎洪松.
西安电子系科技大学出版社
【3】MATLAB程序设计教程.
刘卫国.
中国水利水电出版社
【4】通信原理.
李晓峰.
清华大学出版社
【5】数字处理及matlab仿真.
张雪英.
电子工业出版社
【6】通信系统仿.
冯玉涛.
国防工业出版社
【7】matlab通信工程仿真.
张德丰.
机械工业出版社
【8】通信原理―基于Matlab的计算机仿真.
郭文彬,桑林.
北京邮电大学出版社
【9】MATLAB通信工程仿真.
张德丰.
机械工业出版社
指导教师评语：
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