2ASK系统的仿真通信电子数据通信与网络_通信电子-数据通信与网络.pdf

摘 要 调制解调技术作为现代通信系统关键技术之一，一直是备受关注。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。本次设计主要是利用 MATLAB 集成环境下的 Simulink 仿真平台,设计一个 2ASK仿真系统。用示波器观察调制前后的信号波形，以及加上噪声源后的波形变化。通过 Simulink 的仿真功能摸拟到了实际中的 2ASK调制与解调情况。基于 MATLAB 的 2ASK系统的研究与仿真 背景知识 数字频带传输系统 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。数字调制系统的基本结构1 数字调制与模拟调制原理是相同的，但是数字信号有离散取值的特点。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK)。二进制振幅键控(2ASK)基本原理 振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息，而其频率和初相位保持不变。在 2ASK中，载波幅度只有两种变化，分别对应二进制信息“0”或“1”。2ASK信号其表达式是：twtstecASKcos)()(2 其中：)()(bnnnTtgats （）式中：Ts为码元持续时间；g（t）为持续时间为 Ts的基带脉冲波形。通常假设 g(t)是高度为 1、宽度为 Ts的矩形脉冲；an是第 n 个符号的电平取值。PPan101，出现概率为，出现概率为 （）是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是2ASK信号产生通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图所示。模拟相乘法（上）数字键控法（下）1 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所示。非相干解调方式（a）相干解调方式（b）1 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是2ASK实际应用价值 2ASK是 20 世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。但是 ASK传输技术受噪声影响很大。噪声电压和信号一起改变了振幅。在这种情况下，“0”可能变为“1”，“1”可能变为“0”。由于 ASK是受噪声影响很大的调制技术，现已很少应用，不过，2ASK常常作为研究其他数字调制的基础，因此了解它很必要。设计平台简介 MATLAB 简介 MATLAB 是美国 MathWorks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB 可以在几乎所有的 PC机和大型计算机上运行，适用于 Windows、UNIX等各种系统平台 Simulink 简介 Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。2ASK系统仿真设计 2ASK相干解调设计框图 带通滤低通滤波抽样判tccos 定时是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是应用 Simulink 进行 2ASK相干解调仿真框图 选用模块以及参数设定3 1伯努利二进制发生器模块的参数设置为：Probability of a zero 概率设为，initial seed设为 61，Sample time抽样时间为 1S。2正弦波 Sine Wave的参数设置为：频率设为 12*pi rad/sec。是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是 3乘法器 Product模块的参数设置为：输入端数量设为 2。是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是 4低通滤波器 Function Block Design模块的参数设置为：filter order为 8，passband edge frequency 为 12*pi。5相乘器 Product模块的参数设置为：输入端数量设为 2 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是 6零阶保持器 7抽样判决器 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是仿真结果 Simulink仿真波形 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是 是各种数字调制的基础本次设计主要是利用集成环境下的仿真平台设计一个仿真系统用示波器观察调制前后的信号波形以及加上噪声源后的波形变化通过的仿真功能摸拟到了实际中的调制与解调情况基于的系统的研究与仿真背景知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调数字信号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但振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息而其频率和初相位保持不变在中载波幅度只有两种变化分别对应二进制信息或信号其表达式是其中式中为码元持续时间为持续时间为的基带脉冲波形通常假设是高度为宽度为的矩形脉冲是