基于simulink的数字通信系统仿真采用2ASK调制技术.docx

1、基于simulink的数字通信系统仿真采用2ASK调制技术1 课程设计目的（1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。（2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉2ASK的调制与解调。（3）通过课程设计能够更好的磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。（4）掌握数字通信的2ASK调制方式。2 2ASK调制原理2.1 2ASK调制原理振幅键控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。在2 ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。一种常用的、也是最简单的二进制振幅键控方式称为通-

2、断键控（On Off Keying，OOK），其表达式为：以概率1-P发送“0”时以概率P发送“1”时典型波形如图1所示。可见，载波在二进制基带信号s(t)控制下通-断变化，所以这种键控又称为通-断键控。在OOK中，某一种符号（“0”或“1”）用没有电压来表示。2ASK信号的一般表达式为：，其中。式中：为码元持续时间；g（t）为持续时间为的基带脉冲波形。为简便起见，通常假设g（t）式高度为1、宽度等于的矩形脉冲；是第n个符号的电平取值。若取 ， 则相应的2ASK信号就是OOK信号。2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图2所示。图（a）就是一般

3、的模拟幅度调制的方法，用乘法器（multiplier）实现；图（b）是一种数学键控法，其中的开关电路s（t）控制。图1 2ASK信号时间波型图2 二进制振幅键控信号调制器原理框图2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干（noncoherent）解调（包络检波法）和相干（coherent）解调（同步检测法），相应的接受系统组成方框图如图3所示。与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接受性能是必要的。2.2 2ASK信号的解调及抗噪声性能分析1. 相干解调 2ASK信号的解调有两种方法即相干解调和包络解调。在此次课程设计中我们采用相干解调法。相干

4、解调也称为同步解调，因为这种解调方式需要一个和发送载波同频同相的本地载波。图4 2ASK信号的相干解调器相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。 比如原始信号A与载频调制后得到信号A；解调时引入相干（同频同相）的参数信号，则得到A。利用低通滤波器将高频信号滤除，即得原始信号A。2.高斯白噪声 如果噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数，则称该噪声为白噪声。如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声。在分析通信系统的抗噪声性能时，常用高斯白噪声作为通信信道中的噪声模型。3 模块设计与仿真图形分析3.1 模块设计原理1. 设计原理将基带信号与载波信

5、号相乘，经过带通滤波器，就完成了调制过程；经过信道传输后，与本地载波相乘，再经过低通滤波器，最后经过抽样判决器转换成数字信号，就完成了解调过程。2.此系统所用仿真电路模块有: 伯努利二进制发生器模块，正弦波发生器模块，功率谱密度模块，高斯噪声发生器Gaussian Noise Generator模块，模拟滤波器模块，采样量化编码模块，示波器模块。其中，伯努利二进制发生器模块用于发出源信号，示波器用于观察波形。3.2 2ASK信道干扰信号仿真3.2.1 2ASK调制与解调系统的仿真电路图图5 2ASK调制与解调系统的仿真电路图3.2.2 系统所用模块功能及参数设置伯努利二进制发生器模块Berno

6、ulli Binary Generator的功能是用来产生随机二进制比特流。其参数设置为：Probability of a zero 0概率设为0.5，initial seed设为61， Sample time抽样时间为1S，Sample per frame是输入信息码为1。图6 伯努利二进制发生器模块参数设置Power Spectral Density的参数设置为：Sample time抽样时间为0.01s。图7 Power Spectral Density的参数设置Sine wave 模块功能是用来生成高频载波信号coswct。 载波频率应比基带信号的频率大，所以正弦波Sine Wave的

7、参数设置为：频率设为60rad/sec。 图8 正弦波Sine Wave的参数设置Product这是一个乘法器，功能是将随机二进制比特流和高频载波coswct相乘后生成已调信号m(t)，从而起到通断键控的作用。Product1模块的参数设置为：输入端数量设为2。图9 Product模块的参数设置高斯发生器 Gaussian Noise Generator模块参数设置为：Sample time抽样时间为0.01s。图10 Gaussian Noise Generator模块设置Sum的功能是产生各个输入之和。其参数设置为：sample time 设为-1。图11 Sum模块的参数设置Analog

8、 Filter Design用来设计各种模拟滤波器。此处将Analog Filter Design中的Filter Type 属性设置为Bandpass，即为带通滤波器，带通滤波器是用来通过所有有用的信号，同时滤除一部分多余的信号，设置其参数如图所示。图12 Analog Filter Design2模块的参数设置Power Spectral Density1模块的参数设置为：Sample time抽样时间为0.01s。图13 Power Spectral Density1模块的参数设置Product模块的参数设置为：输入端数量设为2。图14 Product1 模块的参数设置.Lowpass:

9、Analog Filter Design中将Filter type 设置为Lowpass便可以实现低通滤波器，低通滤波器主要是将信号从高频载波移至低频，以便于接收到原信号。Analog Filter Design1模块的参数设置为：图15 Analog Filter Design1模块的参数设置Sampled Quantizer Encode：抽样判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b，当信号抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。由于经过低通滤波器后的波形仍然为模拟信号，所以要生成数字信号要经过抽样判决。其参数设置

10、为：量化分割quantization partition设为0.2，量化码quantization codebook设为0 1。图16 Sampled Quantizer Encode模块的参数设置Scope显示在仿真过程中产生的输出信号，用于在示波器中显示输入信号与仿真时间的关系曲线。其参数设定为：示波器的接口有6个，时间范围是自动调整。图17 Scope的参数设定示波器显示如图26，由上到下波形所表示为：图18 示波器的显示说明：波形图由上到下依次为1.发出源信号。 4.经过带通滤波器后的信号波形。2.加入正弦波信号后的信号波形。 5.经过低通滤波器后的信号波形。3.加入高斯噪声后的波形。

11、 6.采样量化编码后的输出源信号波形。3.2.3 结论在调制结果波形中，在基带波形为1的地方，对应的2ASK波形有和载波相同的正弦波，基带波形为0处，对应的2ASK波形也为0，符合二进制振幅键控的特点，说明该电路实现了2ASK波形的调制。从解调结果波形，可以看出，2ASK波形经过与载波相乘，低通滤波后，已经有了基带波形的大致形状，但是有很多纹波，再经过抽样量化之后， 恢复出的基带信号和原基带信号产生相同，只是发生了一定的延时。4 总结经历了一周的课程设计，我学习到了很多。它使我认识到做课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合

12、，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识运用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力，也让我掌握simulink仿真平台的使用方法以及一些基本通信电路的结构原理，应该说是收益良多。然而，在这次课程设计中，我也发现了很多自身的不足，比如基础知识不扎实，容易烦躁，不细心等等，这些必须在将来的学习生活中慢慢改进，加以克服，从中我懂得真理需要在一次又一次不断的耐心实践中才能获得，不但在知识上，更在人生道路上给我上了重要的一课。在设计的过程中，不断的尝试，不断的遇到困难，不断的想办法克服困难，以前碰到困难就找别人帮忙，这次独立完成这个课程设计，使我感受颇多，也只有这样不断的向前，才能真正学到、掌握知识。5 参考文献1 樊昌信，曹丽娜，通信原理，国防工业出版社，20082 邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析，清华大学出版社，20083 桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，20024 张圣勤，MATLAB7.0实用教程，机器工业出版社，20065 吴伟铃，庞沁华，通信原理，北京邮电大学出版社，2005评 语 成 绩指导教师（签字） 年 月 日