1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328306808 1、課程設(shè)計(jì)的目的 PAGEREF _Toc328306808 h 1 HYPERLINK l _Toc328306809 2、課程設(shè)計(jì)的基本要求 PAGEREF _Toc328306809 h 1 HYPERLINK l _Toc328306810 3、簡(jiǎn)述 PAGEREF _Toc328306810 h 1 HYPERLINK l _Toc328306811 4、ASK數(shù)字信息系統(tǒng)模型及仿真環(huán)境 PAGEREF _Toc328306811 h 1 HYPERLINK l _Toc328306812 5

2、、2 ASK幅移鍵控(Amplitude shift keying)原理 PAGEREF _Toc328306812 h 2 HYPERLINK l _Toc328306813 6、2ASK信號(hào)的功率譜密度 PAGEREF _Toc328306813 h 5 HYPERLINK l _Toc328306814 7、2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真 PAGEREF _Toc328306814 h 6 HYPERLINK l _Toc328306815 7.1數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc328306815 h 6 HYPERLINK l _Toc328306816 7.2 各模塊參數(shù)說(shuō)明：

3、 PAGEREF _Toc328306816 h 6 HYPERLINK l _Toc328306817 7.3 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc328306817 h 13 HYPERLINK l _Toc328306818 8、總結(jié)與體會(huì) PAGEREF _Toc328306818 h 141.課程設(shè)計(jì)的目的1 掌握通信過(guò)程的基本原理；2 會(huì)畫出數(shù)字通信過(guò)程的基本框圖；3 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB來(lái)進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真；4 掌握數(shù)字通信的2ASK調(diào)制方式。2.課程設(shè)計(jì)的基本要求對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)主要原理和技術(shù)進(jìn)行研究，包括二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）及解調(diào)技術(shù)和高斯噪聲信道原理等。建立數(shù)字通信系

4、統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；建立完整的基于2ASK的模擬通信系統(tǒng)仿真模型；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、分析。3.簡(jiǎn)述通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通信從本質(zhì)上來(lái)講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無(wú)失真，高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過(guò)程中將無(wú)用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲(chǔ)存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿(受信者) ，它的一般模型如圖1-1所示。 圖1-1通信系統(tǒng)一般模型4.ASK數(shù)字信息

5、系統(tǒng)模型及仿真環(huán)境通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖1-2所示，信息源 基帶信號(hào)形成器 信道 接收濾波器 收信者 噪聲源圖1-2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型仿真框圖可以分為四部分：（1） 數(shù)字信號(hào)的生成與調(diào)制： 數(shù)字信號(hào)的生成：數(shù)字信號(hào)采用Bernoulli binary generator產(chǎn)生。 調(diào)制：數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻三種基本形式，并可以派生出其它形式，數(shù)字調(diào)制是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息，在接收端也只要對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)字調(diào)制信號(hào)，在二進(jìn)制時(shí)有振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）和移相鍵控

6、（PSK）。調(diào)制采用正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，設(shè)定其頻率為8000rad/sec,（2）數(shù)字信號(hào)在信道中的傳輸：將隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)與高頻載波信號(hào)相乘后，通過(guò)帶通濾波器，濾除干擾，然后通過(guò)加性的高斯白噪聲信道（3）對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)：解調(diào)采用相干解調(diào)。（4）觀察輸出結(jié)果。這里有兩個(gè)結(jié)果同時(shí)輸出。在圖形窗口中顯示的是基帶數(shù)字信號(hào)、信道上疊加的高斯白噪聲信號(hào)和計(jì)算出的同步信號(hào)。數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。近二十年來(lái)，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比重日益增長(zhǎng)，在大多數(shù)通

7、信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。5.2 ASK幅移鍵控(Amplitude shift keying)原理 2ASK信號(hào)在實(shí)際中雖然很少使用，但是它是研究數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)，了解2ASK就比較容易理解FSK,PSK的原理及性能。幅移鍵控（ASK）相當(dāng)于模擬信號(hào)中的調(diào)幅，只不過(guò)與載頻信號(hào)相乘的是二進(jìn)制數(shù)碼而已。幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)傳遞的。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)“1”時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“0”時(shí)，不傳輸載波。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型如圖

8、5-1 所示. 由圖 5-1 可以看出,2ASK信號(hào)的時(shí)間波 形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變化,所以又稱為通斷鍵控信號(hào)(OOK信號(hào)). 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法如圖5-3所示,圖(a)是采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn), 圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn). 由圖 5-1 可以看出,2ASK信號(hào)與模擬調(diào)制中的AM信號(hào)類似.所以,對(duì)2ASK信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法),其相應(yīng)原理方框圖如圖5-3所示.2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形如圖5-4所示: 圖 5-1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型圖5-2二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖圖 5-3二進(jìn)制振幅鍵

9、控信號(hào)解調(diào)器原理框圖 圖 5-4 2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形6、2ASK信號(hào)的功率譜密度 若二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)的功率譜密度Ps( f ) 為 則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度 為 整理后可得 式中用到。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度如圖3-1所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。續(xù)譜兩部分組成。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號(hào)波形g(t)確定，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬 B2AS是基帶信號(hào)波形帶寬B 的兩倍,即B2ASK=2B 圖3-1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度6.2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真61數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)采用的是MATLAB中的SIMULINK仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)通信

10、系統(tǒng)的仿真，具體實(shí)現(xiàn)框圖如圖6.1所示：6.2 各模塊參數(shù)說(shuō)明： 1、Bernoulli Binary Generator: Bernoulli Binary Generator模塊的功能是用來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制比特流，在設(shè)計(jì)中將此模塊的函數(shù)設(shè)置和經(jīng)過(guò)Bernoulli Binary Generator產(chǎn)生的波形分別如圖6-2所示：（a）未加噪聲時(shí)的仿真圖圖6-1數(shù)字信號(hào)傳輸模型實(shí)現(xiàn)框圖sine wave: 2、Sine wave 模塊用來(lái)生成高頻載波信號(hào)coswct,由于高頻載波信號(hào)要求得的載波頻率較高，在此設(shè)wc=8000rad/s.3、Product:這是一個(gè)乘法器，其作用是將隨機(jī)二進(jìn)制比特

11、流和高頻載波coswct相乘后生成已調(diào)信號(hào)m(t)，從而起到通斷鍵控的作用。4、Bandpass：Analog Filter Design用來(lái)設(shè)計(jì)各種模擬濾波器，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)低通、帶通、高通等各種濾波器。此處將Analog Filter Design中的Filter Type 屬性設(shè)置為Bandpass，即為帶通濾波器，帶通濾波器是用來(lái)通過(guò)所有有用的信號(hào)，同時(shí)濾除一部分多余的信號(hào)，經(jīng)帶通濾波器后示波器1顯示的波形如圖6-3所示：圖6-2 二進(jìn)制比特流波形5、AWGN Channel: AWGN Channel模塊用來(lái)產(chǎn)生含有加性高斯白噪聲信道，已調(diào)信號(hào)輸入加性高斯白噪聲信道模擬通信系統(tǒng)中的實(shí)際

12、的通信信道。AWGN Channel經(jīng)過(guò)加性的高斯白噪聲信道后的波形接示波器2后顯示如圖6-4所示：圖6-3經(jīng)帶通濾波器后的已調(diào)波形圖6-4已調(diào)信號(hào)經(jīng)AWGN Channel后的波形6、Bandpass1：在此處再次用到Analog Filter Design中的Bandpass，此處設(shè)置帶通濾波器是為了使已調(diào)信號(hào)全部通過(guò)，同時(shí)盡可能多地濾除高斯白噪聲，經(jīng)過(guò)帶通濾波器后，接示波器3后顯示波形如圖6-5所示：圖6-5接收端信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后波形7、Product1:此次設(shè)計(jì)中采用的是相干解調(diào)，經(jīng)示波器5顯示后輸出的波形與本地載波coswct(其中WC=8000rad/s)相乘后輸出波形接示波器

13、4后顯示波形如圖6-6所示：圖6-6示波器4顯示波8、Lowpass:Analog Filter Design中將Filter type 設(shè)置為L(zhǎng)owpass便可以實(shí)現(xiàn)低通濾波器，低通濾波器主要是將信號(hào)從高頻載波移至低頻，以便于接收到原信號(hào)，低通濾波器的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器后接至示波器5后的顯示波形圖6-7所示：圖6-7示波器5顯示波形9、Sampled Quantizer Encode由于經(jīng)過(guò)低通濾波器后的波形仍然為模擬信號(hào)，所以要生成數(shù)字信號(hào)要經(jīng)過(guò)抽樣判決，在MATLAB的SIMULINK中，對(duì)Sampled Quantizer Encode進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)抽樣判決。經(jīng)抽樣判決

14、后的波形（即最后的輸出波形）如圖6-8所示：圖6-8最后輸出波形綜合各種波形進(jìn)行對(duì)比，將其放在同一濾波器中進(jìn)行比較如圖6-9所示，更加清晰的觀察調(diào)制與解調(diào)情況。圖6-9 各種輸出波形對(duì)比6.3 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)通過(guò)改變信噪比,可得顯示誤碼率的曲線，如6-10圖所示：編寫程序?yàn)椋?x=0:10 For i=1:length(x) Y(i)=0.150,0.100,0.094,0.092,0.080, 0.050,0.042,0.020,0.005,0.001; end semilogy(x,y);信噪比（s0/n0）圖6-10誤碼率曲線圖可見，隨著信噪比的增大，系統(tǒng)傳輸誤碼率呈指數(shù)規(guī)律降低。7.總結(jié)

15、與體會(huì)在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我獲益匪淺。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓我清楚地了解和掌握了Simulink的功能，實(shí)現(xiàn)了所學(xué)2ASK調(diào)制解調(diào)的仿真，對(duì)2ASK的原理更加熟悉了，并鞏固了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。體會(huì)到理論和實(shí)際是有好大不同的，實(shí)踐離不開理論，理論只有應(yīng)用于實(shí)踐才能發(fā)揮其作用。學(xué)過(guò)的東西，只有自己實(shí)際去做了才能更熟悉，才能對(duì)其本質(zhì)更了解。在將理論用各種方法實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，我們也在不斷的搜集資料，不斷的學(xué)習(xí)，獲得更多的相關(guān)知識(shí)。在對(duì)MATLAB的應(yīng)用中和學(xué)習(xí)別人的程序時(shí)，我體會(huì)到MATLAB的功能之強(qiáng)大，應(yīng)用之廣泛，任何一件作品都是沒(méi)有最好，只有更好，但是無(wú)論通過(guò)怎樣的途徑，我們都能表達(dá)出理論的成果。因此對(duì)其產(chǎn)生了更大的興趣，很有感覺?？傊@次課程設(shè)計(jì)使我收獲甚大。參考文獻(xiàn)：1 王興亮 編著，數(shù)字通信原理與技術(shù)，西安電子