基于simulink的2ask仿真课程设计.docx

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基于simulink的2ask仿真课程设计

通信系统建模与仿真课程设计

2021级通信工程专业72班级

题目基于SIMULINK的2ASK频带传输系统的仿真

姓名学号

指导老师

2021年5月21日

1任务书

试建立一个ASK频带传输模型，产生一段随机的二进制非归零码的基带信号，对其进展ASK调制后再送入加性高斯白噪声〔AWGN〕信道传输，在接收端对其进展ASK解调以恢复原信号，观察复原是否成功，改变AWGN信道的信噪比，计算传输前后的误码率，绘制信噪比-误码率曲线，并与理论曲线比拟进展说明。

另外，对发送信号和接收信号的功率谱进展估计。

2二进制振幅键控〔2ASK〕的理论分析〔参照通信原理教材181页，分两方面说明：

1.调制原理；2.解调原理。

这部分应有数学公式和相应的原理图〕

2ASK信号及其调制方法：

仿模拟调制原理，2ASK信号可由单极性二元基带信号与载波相乘得到。

设二进制序列为{

}，

取0或1，单极性二元基带信号可以表示为

其中，

为幅度为1的单极性NRZ〔不归零〕方波，

为传输时的码元间隔。

假定载波为

，那么2ASK信号为

2ASK信号也可以逐时隙地简单表述为

“传号〞指码元1，“空号〞指码元0，它们是电报术语。

从2ASK信号波形可见，“传号〞与“空号〞直观地反映这种传输方式的“启闭〞特点。

包络检波器解调方法：

2ASK信号最常用的解调方法是包络检波法，这种方法根据信号的振幅与数字符号直接对应的的特点，其原理与AM的包络检波类似。

由于它不需要任何载波信息，因此属于非相干解调。

非相干解调方式

接收系统中包含下面三个根本单元：

（1）带通滤波器〔BPF〕对准信号的频带，让信号几乎无失真通过的同时尽量抑制带外噪声。

通常，中心频率为

，带宽为

，B为基带信号带宽，常常取为

。

因为，可以为BPF的输出为

假定信道中的白噪声的功率谱密度为

，那么上式中的n（t）而为窄带高斯白噪声，功率〔方差〕为

。

（2）核心单元包络检波器可用简单的整流滤波器电路实现，所以，这种接收系统简单实用。

有图可清楚地看到，

的包络就是m（t）,因此，只要信号足够强，包络检波器的输出y（t）根本上就是m（t）,只是还包含有噪声成分。

（3）抽样器的定时信号有符号同步单元从y（t）中提取。

判决器的门限通常设为

，假定抽样值为y，那么判决准那么为

2ASK系统简便，其抗噪性能不强，实际工程中通常要求BPF的输出信噪比足够高，这时，包络接收系统的误码率为

其中，

是BPF的输出信噪比。

另外，包络检波器具有门限效应，即当

低到一定的门限值以下后，误码率会随

的降低而迅速恶化，系统无法正常工作。

32ASK频带系统设计方案〔分别对信源、调制方式、解调方式、信道、抽样判决器的选择说明原因〕

整个ASK的仿真系统的调制与解调过程为：

首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进展相乘，在接收端通过带通滤波器后再通过包络检波器，接着通过抽样判决器，最后由示波器显示出各阶段波形，并用误码器观察误码率。

信源采用的是BernoulliBinaryGenerator产生频率为200Hz的随机二进制单极性不归零码，调制的目的一是将信号频谱搬移到合适信道传输的区域，二是实现信道频分复用。

在本设计中，振荡电路是由SineWave产生10kHz的正弦信号作为载波，并用模拟调制方法。

信道采用加性高斯白噪声信道，加性高斯白噪声〔AWGN〕从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上的信号分布在很宽的频带范围内。

解调方式采用包络检波，优点是易于物理实现。

抽样判决采用Relay模块。

4SIMULINK下2ASK系统的设计〔分别说明信源、调制过程、解调过程、信道、抽样判决器的建模方法，及选用的simulink模块及相应的参数设置情况，最后给出总的模型图

将信号源的码数率设为0.005B/S,即频率为200Hz。

参数设置如图4-1所示：

图4-1信号源参数设置

在调制系统中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。

信号源频率为200Hz，所以将载波频率设置为10kHz，波形为sine，幅值为1。

载波信号参数如图4-2所示：

图4-2载波信号参数设置

调制选择模拟调制法，将信号与载波通过Product相乘器。

如下列图所示：

信道采用加性高斯白噪声，信道如图4-3所示：

图4-3高斯白噪声信道参数设置

解调采用包络检波法，先通过带通滤波器，经过调试其参数设置如图4-4所示：

图4-4带通滤波器参数设置

在通过包络检波器，其中低通滤波器的参数设置如图4-5所示：

图4-5低通滤波器参数设置

由于信号功率在经过一系列传送之后变小，所以在抽样判决器前加一个增益，抽样判决采用Relay模块，参数设置如图4-6所示：

图4-6抽样判决器参数设置

在MATLAB下Simulink仿真平台构建了ASK调制与解调仿真电路图如图4-7所示：

图4-7

5仿真结果分析〔给出模型图中各点输出时域波形，对结果进展分析；分别对发送信号和接收信号的功率谱进展估计，比照其结果；统计传输过程的误码率并分析造成误码的原因，计算传输前后的误码率，绘制信噪比-误码率曲线，并与理论曲线比拟进展说明〕

上图从上到下依次是原始信号波形、调制后的波形、经信道发送后的波形、经过带通滤波器滤波后的波形、经过包络检波器的波形，其中经信道发送后有毛刺，这些毛刺说明有噪声。

从上到下依次是原始信号的波形、调制后的信号波形。

通过观察可知解调后的信号与信源波形根本一样但有一定的延时。

上述功率谱依次是原始信号波形、经过调制后的波形、经过调制解调后的波形所对应的功率谱。

由图可知，原信号经过调制将频谱搬移到10kHz，经过解调后搬到原来的频谱，经过调制解调后有失真产生。

误码产生原因有：

信道噪声，滤波器不理想，判决门限设置不适宜。

二进制数字频带传输系统,误码率与信号形式（调制方式）,与噪声的统计特性,解调及译码判决方式有关。

对于二进制数字频带传输系统,无论采用何种方式,何种检测方法,其共同点都是随着输入信噪比增大时,系统的误码率就降低;反之,当输入信噪比减小时,系统的误码率就增加。

由上图可以看出：

随着输入信噪比增大，系统的误码率降低；反之，当输入信噪比减小时,系统的误码率就增加。

6遇到的问题及解决的方法

〔1〕解调后的时域波形为一条直线？

判决前应加上增益模块，或降低判决门限

〔2〕延时时间较大，且误码率较大？

调节低通和带通滤波器，和增益大小；添加延时器，并测试延时长短

（4）功率谱不正确？

调整ZeroOrderHold的大小，调整频率谱的显示范围到正确的频率范围。

〔4〕频谱图看着像折线，不圆滑

采样点太少，增加采样点即进步0阶保持器抽样频率；观看位部分图太小，调大坐标轴数值范围。

〔5〕无论如何改变信道比及带宽，误码率都较大。

准确计算解调信号的延时时间，改变延时模块的延时时隙。

7完毕语〔收获、体会和改良设计的建议〕

在本次课程设计中，我理解到了通信系统仿真的重要性和simlink功能的强大。

它可以很好地让我们理解通信原理以及其中的过程，可以对系统进展仿真，这对于我们专业的学生来说是非常重要。

我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否到达目的，从中及时发现并解决问题，不断地改良和优化方案，这样可以进步效率，节约投资，缩短开发设计时间。

经过将近一周的设计制作，我对通信系统的仿真有了很大的理解，掌握的设计的方法和思路，进步了对系统的分析才能和解决才能。

在这次课程设计中，我也遇到了许多的困难，如参数的设置，如何将不同的功能框图整合一起以实现更强大的功能，怎么降低误码率等等。

该设计终于做完，其功能根本上可以满足设计要求。

由于个人才能有限，有许多地方没有做的那么完美，需要将来做进一步的改善。

通过这次课程设计，我对matlab有了较深的认识，真正把理论与理论联络起来，是我所学的专业知识得到了运用，更深入的理解了理论知识，理论联络实际的理论操作才能也进一步进步。

并且强化自己分析问题、解决问题和团队合作的才能，加深了对软件的掌握和应用，为下一次课程设计打好根底。

再次感谢老师在课程设计中对我们的帮助和教诲！

8指导老师评语

指导老师：

成绩：