2ASK调制解调41444.pdf
电子电路设计 CDIO 一级项目 设计说明书 题 目：2ASK 调制解调 matlab 仿真设计 专业班级：学生：学 号：设计周数：2 周 年 月 日 1任务要求 1.1 对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制相移键控（2ASK）及解调技术和高斯噪声信道原理等。1.2 建立数字通信系统数学模型；1.3 建立完整的基于 2ASK 的模拟通信系统模型；1.4 对系统进行仿真、分析。2任务目的 通过我们对本学期课程的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成通信系统模型的设计。以及锻炼我们查阅资料的能力，数字信号的 MATLAB 应用能力。学会简单电路的实验调试和测试方法，增强我们的动手能力。为以后学习和工作打下基础。3 通信系统 3.1 通信系统原理 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，它的一般模型如图 3-1 所示。图 3-1 通信系统一般模型 通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图 3-2 所示，图 3-2 数字通信系统模型 信息源 信源编码 加密 信道编码 数字调制 信道 数字解调 信道译码 解密 受信者 信源编码 噪声源 信息源 发送设备 信道 接收设备 受信者 噪声源 模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图 3-3 所示。图 3-3 模拟通信系统模型 数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。图 3-4 数字调制系统的基本结构 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)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK 或DPSK)。本次重点论述 2ASK 数字调制系统的原理及其解调原理。3.2 2ASK 的调制与解调仿真 3.2.1 二进制振幅键控（2ASK）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 序列组模拟信号源 调制器 信道 解调器 受信者 噪声源 调制器 信道 解调器 基带信号 输入 噪声源 基带信号输出 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:Ts 是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为 Ts 的矩形脉冲:则二进制振幅键控信号可表示为 二进制振幅键控信号时间波型如图 3-5 所示.由图 3-5 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)。二进制振幅键控信号的产生方法如图 3-6 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 图 3-5 二进制振幅键控信号时间波型 乘法器 二进制 不归零信号)(ts)(2teASK tccos 图(b)数字键控法 图 3-6 二进制振幅键控信号调制器原理框图 由图 3-5 可以看出,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)和相干解调(同步检测法),其相应原理方框图如图 3-7 所示。2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图 3-8 所示.带通 滤波器 全波 整流器 低通 滤波器 抽样 判决器)(2teASK 定时 脉冲 输出(a)非相干解调方式 带通 滤波器)(2teASK 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出 tccos(b)相干解调方式 图(a)模拟相乘法 tccos)(2teASK)(ts 开关电路 图 3-7 2ASK 非相干解调和相干解调框图 图 3-8 2ASK 信号非相干解调过程的时间波形图 3.2.1 2ASK 的调制与解调仿真 2ASK 的调制见附录一。得到各点的时域波形和频谱分别如图3-9 和 3-10 所示。图 3-9 2ASK 调制与解调各点的时域波形 图 3-10 2ASK 调制与解调各点的频谱 4.心得体会 在这次课程设计过程中，我获益匪浅。通过这个实验，让我清楚地了解和掌握了MATLAB的功能，实现了所学2ASK调制解调的仿真，对2ASK的原理更加熟悉了，并巩固了数字调制系统的相关知识点。体会到理论和实际是不同的，实践离不开理论，理论只有应用于实践才能发挥其作用。学过的东西，只有自己实际去做了才能更熟悉，才能对其本质更了解。在将理论用各种方法实现的同时，我们也在不断的搜集资料，不断的学习，获得更多的相关知识。在对MATLAB的应用中和学习别人的程序时，我体会到MATLAB的功能之强大，应用之广泛，任何一件作品都是没有最好，只有更好，但是无论通过怎样的途径，我们都能表达出理论的成果。因此对其产生了更大的兴趣，很有感觉。总之这次课程设计使我收获甚大。5.参考文献 1 樊昌信,丽娜.通信原理第六版.国防工业.2010.07;2唐向宏，岳恒立，雪峰.MATLAB 及在电子信息类课程中的应用第二版.电子工业.2009.06;3郭文彬,桑林.通信原理-基于 Matlab 的计算机仿真.邮电大学.2006.05;4邬春明.通信原理实验与课程设计.大学.2013.07 附录一 clear all;close all;%基带信号 i=10;j=5000;a=round(rand(1,i);t=linspace(0,5,j);fb=i/5;tb=1/fb;s=t;for n=1:i if a(n)=0 for b=j/i*(n-1)+1:j/i*n s(b)=0;end else for b=j/i*(n-1)+1:j/i*n s(b)=1;end end end figure(1)subplot(4,2,1);plot(t,s);grid on title(基带信号);axis(0,10/fb,0,2);%载波信号 fc=10;tc=1/fc;Vc=cos(2*pi*10.*t);subplot(4,2,2);plot(t,Vc);grid on title(载波信号);axis(0,5,-2,2);%调制信号 ask=s.*Vc;figure(1);subplot(4,2,3);plot(t,ask);grid on title(ask 调制信号);axis(0,5,-2,2);figure(2);subplot(3,2,1);plot(abs(fft(s);axis(0,200,0,400);title(原始信号频谱);figure(2);subplot(3,2,2);plot(abs(fft(ask);title(2ASK 信号频谱);axis(0,200,0,400);%加入高斯噪声 noise=awgn(ask,30);figure(1);subplot(4,2,4);plot(t,noise);grid on title(加入高斯噪声);axis(0,5,-2,2);figure(2);subplot(3,2,3);plot(abs(fft(noise);axis(0,200,0,400);title(加入白噪声的 2ASK 信号频谱);%调用带通滤波器函数 jt1=daitong(fb,fc,noise);figure(1);subplot(4,2,5);plot(t,jt1);grid on title(经过带通滤波后);axis(0,5,-2,2);%乘以相干载波 jt2=jt1.*Vc;figure(1);subplot(4,2,6);plot(t,jt2);grid on axis(0,5,-2,2);title(乘以相干载波后);figure(2);subplot(3,2,4);plot(abs(fft(jt2);axis(0,200,0,400);title(相乘后信号频谱);%调用低通滤波器 jt=ditong(fb,jt2,t);figure(1);subplot(4,2,7);plot(t,jt);grid on axis(0,5,-2,2);title(经过低通滤波后);figure(2);subplot(3,2,5);plot(abs(fft(jt);axis(0,200,0,400);title(经低通滤波器后信号频谱);%判决器 k=0.25;pdst=1*(jt0.25);figure(1);subplot(4,2,8);plot(t,pdst);grid on axis(0,5,0,2);title(判决后输出波形);figure(2);subplot(3,2,6);plot(abs(fft(jt);axis(0,200,0,400);title(经抽样判决后信号频谱);最后加上评语表格，不要改变表格大小，不要跨页设置表格。评 语
