通信原理课程设计-2ASK.doc

通信原理课程设计 设计题目：2ASK信号的调制与解调姓 名： 徐 胜 王成龙 班 级： 电子11203班 学 号： 1203251123/1203251124 指导教师： 李 有 科 成绩评定： 设计题目：2ASK传输系统的设计与仿真实现1、 课程设计的目的（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）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、动手创新等能力。二、设计任务及要求1. 掌握 2ASK 解调原理及其实现方法，了解线性调制时信号的频谱变化；2. 认识和理解通信系统，掌握信号是如何经过发端处理被送入信道然后在接收端还原；3. 学会2ASK传输系统的二级调制解调结构，测试2ASK传输信号加入噪声后的误码率，分析2ASK传输系统的抗噪声性能；3、 设计报告1 前 言现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。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。本课程设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2ASK调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形; 用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。二、2ASK调制与解调原理2.1 2ASK调制原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制 符号序列可表示为 (1)其中： 二进制振幅键控信号时间波形如图1 所示。 由图1 可以看出，2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。 图1 二进制振幅键控信号时间波形在二进制数字振幅调制中，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）模拟相乘法：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称为模拟相乘法，其电路如图2所示。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。（2）数字键控法：用开关电路控制输出调制信号，当开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图3所示。图2 模拟相乘法 图3 数字键控法2.2 2ASK解调原理2ASK/OOK信号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），相应的接收系统如图4、图5所示。 图4 非相干解调方式图5 相干解调方式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。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。 图62ASK信号非相干解调过程的时间波形3 设计步骤3.1 2ASK调制解调系统通过Simulink的工作模块建立2ASK调制解调系统，用示波器观察调制及解调过程中信号的波形。二级2ASK调制与解调系统的仿真电路图如图7所示。图7 2ASK调制与解调系统的仿真电路图将基带信号（Bernoulli信号）与载波信号（正弦信号）相乘，经过带通滤波器，就完成了调制过程；经过信道传输后，经过带通滤波器，与本地载波（正弦信号）相乘，再经过低通滤波器，最后经过抽样判决起转换成数字信号，就完成了解调过程。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，误码率计算模块，采样量化编码模块，示波器模块。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。第一路波形为基带信号（Bernoulli信号），第二路波形为载波（正弦信号），第三波形路为调制后的信号，第四路波形为已调信号经过带通滤波器和低通滤波器后所得信号，第五路波形为经过抽样判决器过得到的解调波形。3.3 仿真结果分析1）不加噪声时，示波器显示的5路信号波形如图14所示。图14 不加噪声示波器显示的波形图中由上到下波形所表示为：1.信号源产生的信号波形 根据3.2中参数的设置，信号源产生的信号是二进制基带信号，信号的幅度为0和1时分别代表二进制信息“0”和“1”，且0、1出现的概率相等。时间轴上单位长度表示码元的持续时间，即为1秒，图中显示了前10秒内信号源产生的信号波形。2.加入的正弦载波的信号波形正弦信号的幅度设置为1，频率为10*pi，即周期为0.2秒，从图中可以看到，1个码元持续时间内，正弦信号重复5个周期。3.已调信号经过带通滤波器后的信号波形这就是2ASK信号的时域波形，2ASK信号是基带信号和正弦载波相乘得到的，其实质是幅度受到基带信号控制的载波，载波幅度的变化即代表了二进制信息。4.相干解调后的信号波形 相干解调是将已调信号和载波相乘，然后通过低通滤波器，得到如图所示的信号波形。5.采样量化编码后的输出源信号波形 量化编码器对相干解调后的信号进行抽样判决，恢复出原基带信号，从图中可以看出，在无噪声的情况下，可以无差错的恢复出原基带信号，只是产生了一定的延时。 2）加高斯噪声时示波器显示为如图15。 图15 加高斯噪声时示波器显示示波器显示波形的顺序与图14相同。比较图14和图15可以看到，加入噪声以后，已调信号的幅度变化范围扩大，不再是在0、1之间变化。经过相干解调及抽样判决以后，恢复出的基带信号已经和原基带信号产生了差别，即出现了误码。3.4 调制前后信号频谱的变化构建好调制电路，加入频谱分析模块，用频谱分析模块观察调制前后的信号频谱变换。基带信号和调制信号的频谱分别如图16，图17所示。 由图16和图17可以看出，基带信号的功率谱密度集中在低频，已调信号（2ASK信号）的功率谱密度集中在30Hz附近，并且可以看到2ASK信号的带宽是二进制基带信号带宽的两倍。4 结束语经历了近一周的课程设计，我学习到了很多。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，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。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，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。 参考文献1 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）m.北京：国防工业出版社，2007