2022年通信系统建模与仿真课程设计 .pdf

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1、通信系统建模与仿真课程设计2008 级通信工程专业 0813072 班级题目 基于 SIMULINK的 2ASK 频带传输系统的仿真姓名学号指导教师2011 年 6 月 1 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 1任务书试建立一个ASK频带传输模型，产生一段随机的二进制非归零码的基带信号，对其进行 ASK调制后再送入加性高斯白噪声（AWGN）信道传输，在接收端对其进行 ASK解调以恢复原信号，观察还原是否成功，改变

2、AWGN 信道的信噪比，计算传输前后的误码率， 绘制信噪比 - 误码率曲线， 并与理论曲线比较进行说明。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。2二进制振幅键控（ 2ASK）的理论分析数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息 “0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2ASK信号可表示为twtsteccos)()(0（2-1）式中，cw为载波角频率， s(t)为单极性 NRZ 矩形脉冲序列)()(bnnnTtgats（2-2）其中， g(t)是持续时间bT

3、、高度为 1 的矩形脉冲，常称为门函数；na为二进制数字PPan101，出现概率为，出现概率为（2-3）2ASK/OOK 信号的产生方法通常有两种：模拟调制（相乘器法）和键控法。本课程设计运用模拟幅度调制的方法，用乘法器实现。相应的调制如图2-3：乘法器)(2teASK)(tstccos名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 2-3 模拟相乘法AM 信号的解调一样， 2ASK/OOK 信号也有两种基本的解调方法：

4、非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。本课程设计用的是非相干解调，如图 2-4：图 2-4 非相干解调方式32ASK 频带系统设计方案整个 ASK的仿真系统的调制与解调过程为： 首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进行相乘， 在接收端通过带通滤波器后再通过包络检波器，接着通过抽样判决器，最后由示波器显示出各阶段波形，并用误码器观察误码率。信源采用 1 码元/s 的单极性不归零码，调制的目的一是将信号频谱搬移到适合信道传输的区域， 二是实现信道频分复用。 在本设计中，振荡电路产生 1000Hz的正弦信号作为载波，并用模拟调制方法。信道采用加性高斯白噪声信道，加性高斯白噪声（AWGN

5、）从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上的信号分布在很宽的频带范围内。解调方式采用包络检波，优点是易于物理实现抽样判决采用 Relay 模块。4SIMULINK下 2ASK 系统的设计将信号源的码数率设为1B/S,即频率为 1 Hz。参数设置如图 3-1 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 3-1 信号源参数设置在调制系统中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。信号源频率为1 Hz，所以将载波

6、频率设置为1000 Hz，由于在载波参数设置里，波形为sine，幅值为 1，频率的单位是 Hz，所以即为 1000。载波信号参数如图3-2 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 3-2 载波信号参数设置调制选择模拟调制法，将信号与载波通过Product相乘器。如下图所示信道采用加性高斯白噪声，信道如图3-3 所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

7、 - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 3-3 高斯白噪声信道参数设置解调采用包络检波法，先通过带通滤波器，经过调试其参数设置如图3-4 所示：图 3-4 带通滤波器参数设置再通过包络检波器，由Saturation模块来模拟具有单向导通性能的检波二极名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 管，它的参数如图3-5 所示：图 3-5 包络

8、检波器参数设置在经过低通滤波器，其参数设置如图3-6 所示：图 3-6 低通滤波器参数设置由于信号功率在经过一系列传送之后变小，所以在抽样判决器前加一个增益，抽样判决采用Relay模块，参数设置如图3-7 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 3-7 抽样判决器参数设置在 MATLAB 下 Simulink 仿真平台构建了 ASK 调制与解调仿真电路图如图3-8 所示图 3-8名师资料总结 - - -精品资

9、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 5仿真结果分析上图 Scope、Scope1、Scope2、Scope3分别原始信号波形、调制后的波形，经信道发送后的波形，最终解调后的波形，其中经信道发送后有毛刺，这些毛刺说明有噪声。通过观察可知解调后的信号与信源波形基本相同但有一定的延时。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，

10、共 13 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - 上述功率谱分别是四个时域波形所对应的功率谱，由图可知，原信号经过调制将频谱搬移到1000Hz经过解调后搬到原来的频谱，由图可知有失真产生误码产生原因有：信道噪声，滤波器不理想，判决门限设置不合适。在绘制信噪比 -误码率关系曲线图之前，先将源程序创建M文件，将仿真图及 M文件放入 MATLAB 软件的 work 文件夹下，并重新设

11、置误码器模型参数， 将误码 器 “Output data” 设 置 为 “workspace” ， 加 性 高 斯 白 噪 声 信 道 的 ”SNR(dB) ”设置为” snr ”。二进制数字频带传输系统, 误码率与信号形式 ( 调制方式 ), 与噪声的统计特性, 解调及译码判决方式有关。 对于二进制数字频带传输系统, 无论采用何种方式 ,何种检测方法 , 其共同点都是随着输入信噪比增大时, 系统的误码率就降低 ; 反之,当输入信噪比减小时 , 系统的误码率就增加。信噪比 -误码率的理论关系曲线由M 文件 lilun产生，如下图所示：信噪比 -误码率的实际关系曲线由M 文件shijieSNRw

12、umalv 产生，如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - 与信噪比 - 误码率理论关系曲线图相比较类似，由上图可以看出：随着输入信噪比增大，系统的误码率降低；反之，当输入信噪比减小时, 系统的误码率就增加。符合理论要求，所以此图绘制正确，达到预想结果。6遇到的问题及解决的方法（1） 、解调后的时域波形为一条直线？判决前应加上增益模块，或降低判决门限（2） 、延时时间较大，且误码率较大？调节低通和带通滤波器

13、，和增益大小（3） 、功率谱不正确？调整 Zero Order Hold的大小7结束语在本次课程设计中， 我了解到了通信系统仿真的重要性。它可以很好地让我们理解通信原理， 能够对原理进行仿真， 这对于我们专业的学生来说是非常重要的。因为我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否达到目标，从中及时发现并解决设计问题，不断地改进和优化方案， 这样可以提高效率， 节约投资，缩短开发设计时间。 因此，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

14、 第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - 了解和掌握通信系统仿真对于通信专业学生而言尤其重要。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在做课程设计准备工作的时候，我们应该明确以下几点：首先，应该明确设计的要求，到底让我们做什么，要达到什么样的效果，目的要明确。其次，将设计问题分解， 分成几个模块，画出方框图并说明各个模块间的联系，有针对性的分别去设计各个模块，分块检错，消除模块内的问题。然后，将各个模块联系起来，整体来调试，发现模块间的问题，不断的修改调试，已达到最终的要求。通

15、过这次课程设计，我对于设计有了一个具体的了解，知道了设计的具体流程。我认为这对于我们来说是非常重要的，因为有了这样的设计思路和设计流程，我们才能设计其他不同的课题，才能达到举一反三的地步。通过这次课程设计， 我对通信系统的仿真有了很大的了解，掌握的设计的方法和思路，提高了对系统的分析能力和解决能力。在这次课程设计汇总，我也遇到了许多的困难， 如参数的设置， 如何将不同的功能框图整合一起以实现更强大的功能等等。经过一周的设计制作， 该设计终于如期开发完毕， 其功能基本上可以满足处理的需要。由于时间有限，本系统还有许多不尽人意的地方，需要将来做进一步的改善。这次课程设计， 以方便实际操作为基础， 以理论联系实际为准则，不断完善，不断创新。8指导教师评语指导教师：成绩：（总页数在10 页左右）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -