基于simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真--采用2ASK調制技術(共13頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄1 課程設計目的（1）通過利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。（2）通過課程設計來更好的掌握課本相關知識，熟悉2ASK的調制與解調。（3）通過課程設計能夠更好的磨練自己分析問題、查閱資料、鞏固知識、創(chuàng)新等各方面能力。（4）掌握數(shù)字通信的2ASK調制方式。2 2ASK調制原理2.1 2ASK調制原理振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應二進制信息“0”或“1”。一種常用的、也是最簡單的二進制振幅鍵控方式稱為通-斷鍵控（On Off Keyi

2、ng，OOK），其表達式為：以概率1-P發(fā)送“0”時以概率P發(fā)送“1”時典型波形如圖1所示?？梢?，載波在二進制基帶信號s(t)控制下通-斷變化，所以這種鍵控又稱為通-斷鍵控。在OOK中，某一種符號（“0”或“1”）用沒有電壓來表示。2ASK信號的一般表達式為：，其中。式中：為碼元持續(xù)時間；g（t）為持續(xù)時間為的基帶脈沖波形。為簡便起見，通常假設g（t）式高度為1、寬度等于的矩形脈沖；是第n個符號的電平取值。若取 ， 則相應的2ASK信號就是OOK信號。2ASK/OOK信號的產(chǎn)生方法通常有兩種:模擬調制法（相乘器法）和鍵控法，相應的調制器如圖2所示。圖（a）就是一般的模擬幅度調制的方法，用乘法器

3、（multiplier）實現(xiàn)；圖（b）是一種數(shù)學鍵控法，其中的開關電路s（t）控制。圖1 2ASK信號時間波型圖2 二進制振幅鍵控信號調制器原理框圖2ASK/OOK信號也有兩種基本的解調方法：非相干（noncoherent）解調（包絡檢波法）和相干（coherent）解調（同步檢測法），相應的接受系統(tǒng)組成方框圖如圖3所示。與模擬信號的接收系統(tǒng)相比，這里增加了一個“抽樣判決器”方框，這對于提高數(shù)字信號的接受性能是必要的。圖3 二進制振幅鍵控信號解調器原理框圖2.2 2ASK信號的解調及抗噪聲性能分析1. 相干解調 2ASK信號的解調有兩種方法即相干解調和包絡解調。在此次課程設計中我們采用相干解調

4、法。相干解調也稱為同步解調，因為這種解調方式需要一個和發(fā)送載波同頻同相的本地載波。圖4 2ASK信號的相干解調器相干解調是指利用乘法器，輸入一路與載頻相干（同頻同相）的參考信號與載頻相乘。 比如原始信號A與載頻調制后得到信號A；解調時引入相干（同頻同相）的參數(shù)信號，則得到A。利用低通濾波器將高頻信號濾除，即得原始信號A。2.高斯白噪聲 如果噪聲的功率譜密度在所有頻率上均為一常數(shù)，則稱該噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱之為高斯白噪聲。在分析通信系統(tǒng)的抗噪聲性能時，常用高斯白噪聲作為通信信道中的噪聲模型。3 模塊設計與仿真圖形分析3.1 模塊設計原理1. 設計原理將基帶信號

5、與載波信號相乘，經(jīng)過帶通濾波器，就完成了調制過程；經(jīng)過信道傳輸后，與本地載波相乘，再經(jīng)過低通濾波器，最后經(jīng)過抽樣判決器轉換成數(shù)字信號，就完成了解調過程。2.此系統(tǒng)所用仿真電路模塊有: 伯努利二進制發(fā)生器模塊，正弦波發(fā)生器模塊，功率譜密度模塊，高斯噪聲發(fā)生器Gaussian Noise Generator模塊，模擬濾波器模塊，采樣量化編碼模塊，示波器模塊。其中，伯努利二進制發(fā)生器模塊用于發(fā)出源信號，示波器用于觀察波形。3.2 2ASK信道干擾信號仿真3.2.1 2ASK調制與解調系統(tǒng)的仿真電路圖圖5 2ASK調制與解調系統(tǒng)的仿真電路圖3.2.2 系統(tǒng)所用模塊功能及參數(shù)設置伯努利二進制發(fā)生器模塊B

6、ernoulli Binary Generator的功能是用來產(chǎn)生隨機二進制比特流。其參數(shù)設置為：Probability of a zero 0概率設為0.5，initial seed設為61， Sample time抽樣時間為1S，Sample per frame是輸入信息碼為1。圖6 伯努利二進制發(fā)生器模塊參數(shù)設置Power Spectral Density的參數(shù)設置為：Sample time抽樣時間為0.01s。圖7 Power Spectral Density的參數(shù)設置Sine wave 模塊功能是用來生成高頻載波信號coswct。 載波頻率應比基帶信號的頻率大，所以正弦波Sine W

7、ave的參數(shù)設置為：頻率設為60rad/sec。 圖8 正弦波Sine Wave的參數(shù)設置Product這是一個乘法器，功能是將隨機二進制比特流和高頻載波coswct相乘后生成已調信號m(t)，從而起到通斷鍵控的作用。Product1模塊的參數(shù)設置為：輸入端數(shù)量設為2。圖9 Product模塊的參數(shù)設置高斯發(fā)生器 Gaussian Noise Generator模塊參數(shù)設置為：Sample time抽樣時間為0.01s。圖10 Gaussian Noise Generator模塊設置Sum的功能是產(chǎn)生各個輸入之和。其參數(shù)設置為：sample time 設為-1。圖11 Sum模塊的參數(shù)設置An

8、alog Filter Design用來設計各種模擬濾波器。此處將Analog Filter Design中的Filter Type 屬性設置為Bandpass，即為帶通濾波器，帶通濾波器是用來通過所有有用的信號，同時濾除一部分多余的信號，設置其參數(shù)如圖所示。圖12 Analog Filter Design2模塊的參數(shù)設置Power Spectral Density1模塊的參數(shù)設置為：Sample time抽樣時間為0.01s。圖13 Power Spectral Density1模塊的參數(shù)設置Product模塊的參數(shù)設置為：輸入端數(shù)量設為2。圖14 Product1 模塊的參數(shù)設置.Lowp

9、ass:Analog Filter Design中將Filter type 設置為Lowpass便可以實現(xiàn)低通濾波器，低通濾波器主要是將信號從高頻載波移至低頻，以便于接收到原信號。Analog Filter Design1模塊的參數(shù)設置為：圖15 Analog Filter Design1模塊的參數(shù)設置Sampled Quantizer Encode：抽樣判決器的作用是：信號經(jīng)過抽樣判決器，即可確定接收碼元是“1”還是“0”。假設抽樣判決門限為b，當信號抽樣值大于b時，判為“1”碼；信號抽樣值小于b時，判為“0”碼。由于經(jīng)過低通濾波器后的波形仍然為模擬信號，所以要生成數(shù)字信號要經(jīng)過抽樣判決。其

10、參數(shù)設置為：量化分割quantization partition設為0.2，量化碼quantization codebook設為0 1。圖16 Sampled Quantizer Encode模塊的參數(shù)設置Scope顯示在仿真過程中產(chǎn)生的輸出信號，用于在示波器中顯示輸入信號與仿真時間的關系曲線。其參數(shù)設定為：示波器的接口有6個，時間范圍是自動調整。圖17 Scope的參數(shù)設定示波器顯示如圖26，由上到下波形所表示為：圖18 示波器的顯示說明：波形圖由上到下依次為1.發(fā)出源信號。 4.經(jīng)過帶通濾波器后的信號波形。2.加入正弦波信號后的信號波形。 5.經(jīng)過低通濾波器后的信號波形。3.加入高斯噪聲后

11、的波形。 6.采樣量化編碼后的輸出源信號波形。3.2.3 結論在調制結果波形中，在基帶波形為1的地方，對應的2ASK波形有和載波相同的正弦波，基帶波形為0處，對應的2ASK波形也為0，符合二進制振幅鍵控的特點，說明該電路實現(xiàn)了2ASK波形的調制。從解調結果波形，可以看出，2ASK波形經(jīng)過與載波相乘，低通濾波后，已經(jīng)有了基帶波形的大致形狀，但是有很多紋波，再經(jīng)過抽樣量化之后， 恢復出的基帶信號和原基帶信號產(chǎn)生相同，只是發(fā)生了一定的延時。4 總結經(jīng)歷了一周的課程設計，我學習到了很多。它使我認識到做課程設計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，讓我們對平時學習的理論知識與實際操

12、作相結合，在理論和實驗教學基礎上進一步鞏固已學基本理論及應用知識并加以綜合提高，學會將知識運用于實際的方法，提高分析和解決問題的能力，也讓我掌握simulink仿真平臺的使用方法以及一些基本通信電路的結構原理，應該說是收益良多。然而，在這次課程設計中，我也發(fā)現(xiàn)了很多自身的不足，比如基礎知識不扎實，容易煩躁，不細心等等，這些必須在將來的學習生活中慢慢改進，加以克服，從中我懂得真理需要在一次又一次不斷的耐心實踐中才能獲得，不但在知識上，更在人生道路上給我上了重要的一課。在設計的過程中，不斷的嘗試，不斷的遇到困難，不斷的想辦法克服困難，以前碰到困難就找別人幫忙，這次獨立完成這個課程設計，使我感受頗多，也只有這樣不斷的向前，才能真正學到、掌握知識。5 參考文獻1 樊