ASK、FSK调制性能研究与仿真

苏州大学自学考试毕业论文（设计）高等教育自学考试毕业论文（设计）题 目 ASK、FSK 调制性能研究与仿真 院 系 苏州大学 电子信息学院 专 业 电子信息工程 班 级 2011 级 独本 班 考生姓名 准考证号 054511463324 指导老师 苏州大学自学考试毕业论文（设计）目录摘要 .1第一章绪论 .3第二章 数字调 制技术原 理 .6第 2.1 节 二进制振幅键控（2ASK） .6第 2.2 节 二进制频移键控（2FSK） .8第 2.3 节 二进制数字 调制的误码率 .11第三章 数字调制系 统的仿真 .12第 3.1 节 2ASK 信 号的仿真 .12第 3.2 节 2FSK 信号的仿真 .14第 3.3 节 本章小结 .17第四章工作总结 .19参考 文献 .20致 谢 .21附 录代 码 .22苏州大学自学考试毕业论文（设计）1摘要随着数字通讯的发展，调制技术越来越被人们重视，数字调制技术以其抗干扰能力强，适合远距离传输等优势，成为现代通信中非常重要的一项技术。在频带资源有限的今天，为了使信号更好的传输，需要对信号进行调制。本论文运用 MATLAB 实现了 2ASK,2FSK 调制解调过程的仿真，在调制解调过程中观察波形，对比频谱特点与误码率情况，并结合调制原理，分析频谱与误码率并对比仿真结果与理论预测结果的对比。经对本实验的测试表明，该实验对调制和解调方式的选择需要考虑的因素较多。2FSK的抗噪声性能优越于2ASK，而2ASK的频带利用率较高与2FSK。关键词：ASK；FSK；高斯白噪声；误码率苏州大学自学考试毕业论文（设计）2AbstractWith the development of digital communication, modulation technology is increasingly valued. It has become a significant technology in modern communication as it has strong ability of anti-interference performance and is suitable for long-distance transmission. With todays limited bandwidth resources, the signal should be modulated for better transmission.This paper applies MATLAB to realize the simulation of 2ASK and 2FSK modem process. The waveforms are observed in the process of modem and frequency spectrum characteristics and situations of error rate are compared. Combined with modulating principles, frequency spectrum and error rate are tracely analyzed as well as simulation result and predicted result are compared. The system superiority of 2ASK and 2FSK are obtained.The test of this experiment indicates that the factors concerned in this experiment for the selection of modulation and demodulation are various. The anti-noise performance of 2FSK is better than that of 2ASK, while the bandwidth efficiency of 2ASK is higher than that of 2FSK.Key words: ASK; FSK; White Gaussian noise; Error rate苏州大学自学考试毕业论文（设计）3第一章绪论数字调制技术的发展日新月异现，信息技术不断的推陈出新，信息的传输及通信起着支撑作用。数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际的通信系统中，信道的频段往往是有限的，而原始的通信信号的频段与信道要求的频段是不匹配的，这就要求将原始信号进行调制然后在进行发送。相应的在接收端对调制的信号进行解调，恢复原始的信号，而且调制解调还可以再一定程度上抑制噪声对通信信号的干扰。 】【 5所谓通信，最简单的理解，也是最基本的理解，就是人与人沟通的方法。无论是现在的电话，还是网络，解决的最基本的问题，实际还是人与人的沟通。现代通信技术，就是随着科技的不断发展，如何采用最新的技术来不断优化通信的各种方式，让人与人的沟通变得更为便捷，有效。通信技术和通信产业 20 世纪 80 年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。 】【 8而现代的主要通信技术有：数字通信技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN 与 ATM 技术，宽带 IP 技术，接入网与接入技术。数字通信即传输数字信号的通信，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。数字通信以其抗干扰能力强，便于存储，处理和交换等特点，已经成为现代通信网中的最主要的通信技术基础，广泛应用于现代通信网的各种通信系统。 】【 6数字调制技术是通信信号的调制识别，是介于信号检测盒解调之间的过程，在民用领域主要用于频谱管理中的信号身份确认和干扰确认；在军事领域中调制自动识别是信息争夺与控制中的关键技术之一，是截获敌方信号、破坏和抑制敌方通讯试试通信干扰的基础和前提。在电子对抗、软件无线电和认知无线电等领域具有广泛的应用。随着通信技术的发展，通信信号调制方式变得更加复杂多样，传统的人工识别效率低下，已经不能满足现实需求，数字调制技术越来越受到人们重视。1969 年 4 月，Weaver CS 等人在斯坦福大学技术报告上发表了第一篇研究调制方式自动识别的论文，采用模式识别技术实现调制类型的自动分类。此后许多学者投入到该项研究中，调制方式新技术，新方法不断涌现。 】【 9苏州大学自学考试毕业论文（设计）4通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，他的应用越来越广泛。通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要进行远距离传输时，特别是在无线信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。如同模拟信号的频带传输时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：振幅键控（ASK） 、频移键控（ FSK）和相移键控（PSK） 。它们分别对应于利用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来承载数字基带信号，可以看作是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。因此调制方式按照调制信号的性质分为模拟调制和数字调制两类；按照载波的形式分为连续波调制和脉冲调制两种。模拟调制有调幅（AM） 、调频（ FFM）和调相（ PM） 。数字调制有振幅键控（ASK） 、移频键控（FSK） 、移相键控（PSK）和差分移相键控 (DPSK）等。调制即是用基带数字信号去控制某一较高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过 带限信道传输。那么，已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调。通常，我们把数字调制与解调合起来称为数字调制，把包括调制和解调调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。 】【 1数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，如图 1-1 所示：图 1-1 数字通信系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输在实际应用中大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输必须使用数字基带信号对载波进行调制以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制比如苏州大学自学考试毕业论文（设计）5对载波的振幅、频率和相位进行键控。本文介绍了基于 MATLAB 仿真软件对 FSK 和 ASK 进行调制和解调，和误码率对比。简单介绍了数字调制技术的发展过程及原理，然后做系统仿真，最后得出结论。苏州大学自学考试毕业论文（设计）6第二章 数字调制技术原理第 2.1 节 二进制振幅键控（2ASK）二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是数字调制的基础。调制信号为二进制数字信号时这种调制称为二进制数字调制。在 2ASK 调制中载波的幅度只有两种变化状态即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1” 无载波输出时表示发送“0” 。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。基本原理：通断键控(OOK)”信号表达式为 】【 7（2.1-1）波形 2-1图 2-1 通断键控2ASK 信号的一般表达式： （2.1-2）其中（2.1-3）Ts 码元持续时间； g(t) 持续时间为 Ts 的基带脉冲波形，通常假设是高 度为 1，宽度等于 Ts 的矩形脉冲； an 第 N 个符号的电平取值，若取（2.1-4）苏州大学自学考试毕业论文（设计）7则相应的 2ASK 信号就是 OOK 信号。制数字振幅调制中载波的幅度随着调制信号的变化而变化实现这种调制的方式有两种: 1.模拟调制法:模拟调制法是利用乘法器来实现通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式也称为相乘法在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完成调制。 其电路如下】【 10图 2-2 所示A(t) S(t)COSW0(t)图 2-2 模拟调制法2.开关法：这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”的控制下分别接通和断开这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式它是 2ASK 的一种常用的方式。 以二进制数字信号去控制一个初始相位为 0 的正弦载波幅度可得其时域表达式如下：e(t)=A