2ASK调制与解调系统基于matlab

1、2ASKM制与解调系统的MATLAB现及性能分析摘要：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。关键词：MATLAB;Simulink仿真平台；2ASKM制与解调系统；误码率1 引言1.1 课程设计目的通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关2ASKM制与解调系统的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行

2、良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。1.2 课程设计内容禾I用MATLAB1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。1.3 课程设计要求1）熟悉MATLAB境下的Simulink仿真平台，熟悉2ASK/2ASK（统的调制解调原理，构建调制解调电路图.2）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的频谱的变化。并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理

3、的理解。3)在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率，并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。4)在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。2 2ASK调制与解调原理2.1 2ASK调制与解调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s(t)="'ang(tnTs),n其中：a

4、n=0,发送概率为P1, (发送概率为1-PTs是二进制基带信号时间问隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲：g(t)=10ts<L0其他则二进制振幅键控信号可表示为e2ASK(t)='、：ang(t-nTs)cosWctn二进制振幅键控信号时间波型如图1所示。由图1可以看出，2ASK®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(OOK1号)。二进制振幅键控信号的产生方法如图2所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现，图(b)是采用数字键控的方法实现。由图1可以看出，2ASK®号与模拟调制中的AM信号类似。所以，对2AS

5、KW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3所示。2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图4所示。s(t)载波信号wvwwwwwwwwwIlIIIi1iI2ASK信号W-WWW进制振幅键控信号时间波型开关电路A乘法器2ASK(t)cosrtcs(t)e2ASlKt)(b)cosrtc(a)图2二进制振幅键控信号调制器原理框图e脉冲(a)e脉冲(b)图3二进制振幅键控信号解调器原理框图图42ASK信号非相干解调过程的时间波形3模块设计与仿真图形分析3.1 simulink的工作环境熟悉建立一个很小的系统，用示波器观察正弦信号的平方的波形，如图5系统中所

6、需的模块：正弦波模块，示波器模块，乘法器；SineWavel图5正弦仿真电路图正弦波参数设置如图6所示:Bl9ok>：-SineW,中巨OutlLpiiLiiL=lsxixewwheret.Jxe：pnit.at.xonaJ_iteclun.iQU.eixsedL_Ttiepajrainet.eirsxinth。t.wot.于rpewmi-。irelsit_&dt.lxromgliL：S«rn-pleseiryeriod=i#CFi-eqiz-itD3r*S»ni>letime¥Ty2j

7、vt'bfirf-ofQ1£"£"sa"twu'npq*=F"h0H.决S4jft尸工=p，z"尸一旷工口逐¥Um.金牝士l-marfi中工ba客金am£fv姓ty*姓1fce-kIl一下pfo*bl_.£EM七。jrnjLrLniEtgfer1air.eHimes.暮.ove*-flowi.mse>JLulteitime：Joecult.OK匚:aju.电工If电工A图6正弦参数设置系统内的示波器显示的波形如图。图7单正弦波与平方波的对比结论：两正弦波叠加之后的周期是原周

8、期的1/2,频度是原频度的2倍。3.2 二级2ASK调制与解调系统电路图(1)二级2ASKM制与解调系统的仿真电路图二级2ASKM制与解调系统的仿真电路图如图8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GaussianNoiseGenerator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。图8二级2ASK调制与解调系统的仿真电路图(2)系统所用模块的参数设置Probability伯努利二进制发生器模块ernoulliBinaryGenerator的参数设置为

9、:ofazero0概率设为0.5,initialseed设为61,Sampletime抽样时间为1S,Sampleperframe是输入信息码为1。BlockParameters:U?JEerruDul1iBinaryGenerator(mask.11,1iitkj&HrateaEiernoul1irandombiiuarrnumber.Togenerate自vectoroutput/specifytheprobabilit?asavector.Parametera一Frobal&i1ityofazero:o.5Initialseed:Sanipletime:FFramt-ba

10、sedoutputsEampiesperframe"Intvectorparametetsas1-D图9伯努利二进制发生器模块参数设置PowerSpectralDensity的参数设置为：Sampletime抽样时间为0.01s图10PowerSpectralDensity的参数设置图11正弦波SineWave的参数设置Productl模块的参数设置为：输入端数量设为2QBlockParameters:Product1ProductMuitiplyordivideinputs.Chooseelement-mseormatrixproductandspecify00白©fth

11、*followinE：Q*or/foreachinputpart(e.%,*/*)b)scalarspecificsthenumberofinrutportstobmultipliedScalarvalueof'1'forelement&wiseproductcausesallelementsofasinEl«igutvectortobemulti。】电d.If/isspecified.withmatrixproductcompul:etheinverseofthecorraspond,inEinput-Main|SignaldatatypesHumberof

12、inputs;Muitiplication：ElvnuttnidEftC.*)SampLeiim«(1forinlLerit:卜;ApplyGaussianNoiseGenerator模块的设置为：Sampletime抽样时间为0.01s图13GaussianNoiseGenerator模块的设置Sum模块的参数设置为：sampletime设为-1图14Sum模块的参数设置AnalogFilterDesign2模块的参数设置为:图15AnalogFilterDesign2模块的参数设置PowerSpectralDensityl模块的参数设置为：Sampletime抽样时间为0.01s

13、图16PowerSpectralDensity1模块的参数设置Product模块的参数设置为：输入端数量设为2图17Product模块的参数设置AnalogFilterDesignl模块的参数设置为:AnaloEFilterDesienCmask)(1iriJte)Desiehoneofsev-eralstan'drdanaloEfilterimplementedinstute-spaceform.ErrorRateCalculation图18AnalogFilterDesignl模块的参数设置模块的参数设置为：延时Receivedelay设为2图19ErrorRateCalculat

14、ion模块的参数设置SampledQuantizerEncode模块的参数设置为：量化分割quantizationpartition设为0.2,量化码quantizationcodebook设为01。图20SampledQuantizerEncode模块的参数设置Display的参数设定为:图21Display的参数设定Scopel的参数设定为：示波器的接口有6个，时间范围是自动调整图22Scopel的参数设定2）系统运行示波器的显示为：不加噪声示波器显示为如图23,由上到下波形所表示为:1 .发出源信号波形。2 .加入正弦波信号后的信号波形。3 .经过带通滤波器后的信号波形。4 .经过低通滤

15、波器后的信号波形。5 .采样量化编码后的输出源信号波形。图23不加噪声示波器的显示不加噪声Display的显示为:Display图24不加噪声Display的显示加入高斯发生器GaussianNoiseGenerator模块，设置为：Sampletime抽样时间为0.01sGlockParameters：Gaus&icinIi-GaussianNoiseGenerator(m-askj(1iitkj&enerateG-aiUssindistributednoisewithgiveitmeanandvariancevalues.FarametersInterpretvectorp

16、aiametersas1-D图25GaussianNoiseGenerator模块设置加入高斯噪声后，示波器显示如图26,由上到下波形所表示为:1 .发出源信号。2 .加入正弦波信号后的信号波形。3 .加入高斯噪声后的波形。4 .经过带通滤波器后的信号波形。5 .经过低通滤波器后的信号波形。6 .采样量化编码后的输出源信号波形2-s1IT*Q5口1口口图26加入高斯噪声后示波器的显示加入高斯噪声后Display的显示为：Display图27加入高斯噪声后Display的显示结论：在编码器和解码器模块间加上高斯噪声模块模拟信号在信道中的传输有干涉，所以就有了误码率，并且随着错误率的增大误码率增大

17、4结束语通过本次课程设计，我们主解了要了2ASKM制与解调原理，特别是2ASKM制解调电路的MATLAER现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB课程，以达到融会贯通的目的。通过对通信系统原理和MATLAB勺学习，在通过硬件实现时会时不时地会出现一些问题，诸如：某个芯片的用法、其适用范围、其典型应用时会出现的问题、滤波器的设计、模拟电路中反馈电阻与控制增益器件的调节等等，都需要理论知识和实践经验结合才能解决。在此期间，首先，通过查阅相关书籍、文献，搞清楚原理框图，为今后的实验及论文写作奠定比较扎实的理论；其次，在原理图的

18、基础之上，设计具体的硬件实现流程图，利用将一个大而复杂的系统分解转化为多个小而简单的模块的思想，在进行整合、连接，将复杂的问题简单化。了解了更多关于通信的知识，对以后的学习和工作又了莫大的帮助。通过本次课程设计，加强了对通信系统原理的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力。在学习通信原理理论后进行一次电子设计与制作，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。为进一步学习计算机网络，数据通信，多媒体技术等课程打下坚实的基础。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。在此，首先要感谢蔡老师对我们一直以来的关心