2ASK系统的仿真设计.docx

1、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；SimulinkAbstractAs one of the key technologies in mo

2、dern communication system of modulation and demodulation technology, has been paid much attention. The binary amplitude shift keying is a kind of ancient modulation, which is the basis of all kinds of digital modulation. This design is mainly Simulink simulation platform based on MATLAB integrated e

3、nvironment, the design of a 2ASK simulation system. To observe the signal waveform modulation and the oscilloscope, plus noise source waveform changes. 2ASK modulation and demodulation of the simulation function simulation by Simulink.Key Word:Modulation and demodulation; 2ASK simulation system; Sim

4、ulink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1Fig1.1-1 The basic structure of digital modulation system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

5、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（

6、下）1Fig 1.2.1-1 Analog multiplication ( on ) digital keying ( 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）1Fig 1.2.1-2 non-coherent demodulation ( a ) coherent demodulation method ( b )1.2.2 2ASK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。

7、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

8、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

9、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

10、方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。2 2ASK系统仿真设计2.1 2ASK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31伯努利二进制发生器模块ernoulli Binary Generator的参数设置为：Probability of a zero 概率设为0.5，initial seed设为61， Sample time抽样时间为1S。2正弦波 Sine Wave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Gaussian Noise Generator模块

11、的设置为：Sample time抽样时间为0.01s。5Sum模块的参数设置为：sample time 设为-1。6带通滤波器 Analog Filter Design模块的参数设置为：filter order为 8，Lower passband edge frequency 为52,Upper passband edge frequency 为68。7相乘器 Product模块的参数设置为：输入端数量设为28低通滤波器 Analog Filter Design模块的参数设置为：filter order为 8，passband edge frequency 为8。9示波器Scope的参数设定为

12、：接口有6个，时间围是自动调整。10抽样判决器 其中constant的constant value参数设定为：02.4 MATLAB编程3clear; %清空Workspaceclc; %清空Command Windowclose all; %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 = zer

13、os(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for i=1:1:B_number %将10个码元进行归一成二进制0、1 if random_buffer(i) 0.5 random_buffer(i) = 0; else random_buffer(i) = 1; endendfor i = 1:1:B_number %产生基带信号 for j = 1:1:B_Sample_Point B_Sample_array(i-1)

14、*B_Sample_Point + j) = random_buffer(i); endendCarrySignal = 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hold on; grid on; %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