课程设计---基于SIMULINK的2ASK频带传输系统的仿真.doc

通信系统建模与仿真课程设计 2008 级 通信工程 专业 0813072 班级 题 目 基于simulink的2ask频带传输系统的仿真 姓 名 学号 指导教师 2011年6月1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，对其进行ask调制后再送入加性高斯白噪声（awgn）信道传输，在接收端对其进行ask解调以恢复原信号，观察还原是否成功，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，并与理论曲线比较进行说明。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。2 二进制振幅键控（2ask）的理论分析数字幅度调制又称幅度键控（ask），二进制幅度键控记作2ask。2ask是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2ask信号可表示为 （2-1）式中，为载波角频率，s(t)为单极性nrz矩形脉冲序列 （2-2）其中，g(t)是持续时间、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；为二进制数字 （2-3）2ask/ook信号的产生方法通常有两种：模拟调制（相乘器法）和键控法。本课程设计运用模拟幅度调制的方法，用乘法器实现。相应的调制如图2-3：乘法器图2-3模拟相乘法am信号的解调一样，2ask/ook信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。本课程设计用的是非相干解调，如图2-4： 图2-4非相干解调方式3 2ask频带系统设计方案整个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行相乘，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1码元/s的单极性不归零码，调制的目的一是将信号频谱搬移到适合信道传输的区域，二是实现信道频分复用。在本设计中，振荡电路产生1000hz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。4 simulink下2ask系统的设计将信号源的码数率设为1b/s,即频率为1 hz。参数设置如图3-1所示：图3-1 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1 hz，所以将载波频率设置为1000 hz，由于在载波参数设置里，波形为sine，幅值为1，频率的单位是hz，所以即为1000。载波信号参数如图3-2所示：图3-2 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。如下图所示信道采用加性高斯白噪声，信道如图3-3所示图3-3 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3-4所示：图3-4 带通滤波器参数设置再通过包络检波器，由saturation模块来模拟具有单向导通性能的检波二极管，它的参数如图3-5所示：图3-5 包络检波器参数设置在经过低通滤波器，其参数设置如图3-6所示：图3-6 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3-7所示：图3-7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3-8所示图3-85 仿真结果分析上图scope、scope1、scope2、scope3分别原始信号波形、调制后的波形，经信道发送后的波形，最终解调后的波形，其中经信道发送后有毛刺，这些毛刺说明有噪声。通过观察可知解调后的信号与信源波形基本相同但有一定的延时。上述功率谱分别是四个时域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1000hz经过解调后搬到原来的频谱，由图可知有失真产生误码产生原因有：信道噪声，滤波器不理想，判决门限设置不合适。在绘制信噪比-误码率关系曲线图之前，先将源程序创建m文件，将仿真图及m文件放入matlab软件的work文件夹下，并重新设置误码器模型参数，将误码器“output data”设置为“workspace”，加性高斯白噪声信道的” snr(db)”设置为”snr”。 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。信噪比-误码率的理论关系曲线由m文件lilun产生，如下图所示： 信噪比-误码率的实际关系曲线由m文件shijiesnrwumalv产生，如下图所示： 与信噪比-误码率理论关系曲线图相比较类似，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。符合理论要求，所以此图绘制正确，达到预想结果。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（3）、功率谱不正确？ 调整zero order hold的大小7 结束语在本次课程设计中，我了解到了通信系统仿真的重要性。它可以很好地让我们理解通信原理，能够对原理进行仿真，这对于我们专业的学生来说是非常重要的。因为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达到目标，从中及时发现并解决设计问题，不断地改进和优化方案，这样可以提高效率，节约投资，缩短开发设计时间。因此，了解和掌握通信系统仿真对于通信专业学生而言尤其重要。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在做课程设计准备工作的时候，我们应该明确以下几点：首先，应该明确设计的要求，到底让我们做什么，要达到什么样的效果，目的要明确。其次，将设计问题分解，分成几个模块，画出方框图并说明各个模块间的联系，有针对性的分别去设计各个模块，分块检错，消除模块内的问题。然后，将各个模块联系起来，整体来调试，发现模块间的问题，不断的修改调试，已达到最终的要求。通过这次课程设计，我对于设计有了一个具体的了解，知道了设计的具体流程。我认为这对于我们来说是非常重要的，因为有了这样的设计思路和设计流程，我们才能设计其他不同的课题，才能达到举一反三的地步。通过这次课程设计，我对通信系统的仿真有了很大的了解，掌握的设计的方法和思路，提高了对系统的分析能力和解决能力。在这次课程设计汇总，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