2ASK数字传输系统仿真.doc

沈阳理工大学通信系统课程设计报告2ASK数字传输系统仿真1.课程设计目的（1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。（2）会画出数字通信过程的基本框图。（3）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。（4）掌握数字通信的2ASK调制方式。2.课程设计要求（1）在matlab仿真环境下，设计出2ASK数字通信系统的结构，选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。（2）设置、调整参数，实现系统仿真。（3）分析仿真波形3.相关知识3.1二进制振幅键控(2ASK)基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其中是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为的矩形脉冲：则二进制振幅键控信号可表示为 2ASK信号的时间波形随二进制基带信号s(t)通断变化在，所以又称通断键控信号(OOK信号)。二进制振幅键控信号的产生方法有模拟相乘和数字键控。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)和想解调(同步检测法)，其相应原理方框图如下所示：二进制振幅键控信号调制器原理框图相干解调方式二进制振幅键控信号解调器原理框图3.2数字通信系统的基本模型从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成.数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、和移相键控(PSK或DSPK)。4.课程设计分析4.1数字信号传输的实现设计采用的是MATLAB中的SIMULINK仿真系统实现对通信系统的仿真，仿真框图可以分为四部分：（1） 数字信号的生成与调制： 数字信号的生成：数字信号采用Bernoulli binary generator产生。 调制：数字调制有调幅、调相、调频三种基本形式，并可以派生出其它形式，数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）。调制采用正弦载波数字调制系统，设定其频率为7000rad/sec,（2）数字信号在信道中的传输：将随机二进制信号与高频载波信号相乘后，通过带通滤波器，滤除干扰，然后通过加性的高斯白噪声信道（3）对接收到的信号进行解调：解调采用相干解调。（4）观察输出结果。这里有两个结果同时输出。在图形窗口中显示的是基带数字信号、信道上叠加的高斯白噪声信号和计算出的同步信号。具体实现框图如图4.1所示： 图4.1 数字信号传输模型实现框图5.仿真 Bernoulli Binary Generator: Bernoulli Binary Generator模块的功能是用来产生随机二进制比特流，在设计中将此模块的函数设置和经过Bernoulli Binary Generator产生的波形分别如图4.2和图4.3所示：图4.2 Bernoulli Binary Generator参数设置 图4.3 二进制比特流波形sine wave: Sine wave 模块用来生成高频载波信号coswct,由于高频载波信号要求得的载波频率较高，在此设wc=7000rad/s.Product: 这是一个乘法器，其作用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。Bandpass：Analog Filter Design用来设计各种模拟滤波器，可以用来实现低通、带通、高通等各种滤波器。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，设置其参数及经带通滤波器后示波器三显示的波形分别如图4.4和图4.5所示： 图4.4 带通滤波器的参数设置 图4.5 经带通滤波器后的已调波形AWGN Channel: AWGN Channel模块用来产生含有加性高斯白噪声信道，已调信号输入加性高斯白噪声信道模拟通信系统中的实际的通信信道。AWGN Channel的属性设置及经过加性的高斯白噪声信道后的波形接示波器4后显示分别如图4.6 和图4.7 所示： 图4.6 AWGN Channel属性设置 图4.7 已调信号经AWGN Channel后的波形Bandpass：在此处再次用到Analog Filter Design中的Bandpass，此处设置带通滤波器是为了使已调信号全部通过，同时尽可能多地滤除高斯白噪声，经过带通滤波器后，接示波器5后显示波形如图4.8所示：图4.8接收端信号通过带通滤波器后波形Product: 此次设计中采用的是相干解调，经示波器5显示后输出的波形与本地载波coswct(其中WC=7000rad/s)相乘后输出波形接示波器6后显示波形如图4.9所示：图4.9示波器6显示波Lowpass: 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，低通滤波器的属性设置及信号经过低通滤波器后接至示波器7后的显示波形图4.10所示： 图4.10示波器7显示波形Sampled Quantizer Encode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，在MATLAB的SIMULINK中，对Sampled Quantizer Encode进行适当的参数设置可以用来实现抽样判决。经分析后，对该参数的设置如图4.11所示，经抽样判决后的波形（即最后的输出波形）如图4.13所示： 图4.11Sampled Quantizer Encode的参数设置 图4.12最后输出波形6.结果分析根据2ASK数字调制系统误码率公式当r1,即达信噪比时，上式近似表为可得显示误码率的曲线，如4.13图所示： 信噪比（s0/n0） 图4.13误码率曲线图可见，随着信噪比的增大，系统传输误码率呈指数规律降低7.参考文献1 赵静，张瑾.基于MATLAB的通信系统仿真.北京.北京航空航天大学出版社.20072 张卫刚.通信原理与通信技术M.第2版.徐国平,译.北京:电子工业出版社,20