PAGE2ASK調制與解調系統(tǒng)的MATLAB實現(xiàn)及性能分析摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質量好。作為其關鍵技術之一的調制解調技術一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調幅調頻技術的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調制技術的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調制方式，也是各種數(shù)字調制的基礎。本課程設計主要是利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺,設計一個2ASK調制與解調系統(tǒng).用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據(jù)運行結果和波形來分析該系統(tǒng)性能。通過Simulink的仿真功能摸擬到了實際中的2ASK調制與解調情況。關鍵詞：MATLAB；Simulink；2ASK；誤碼率；1引言本課程設計主要是深入理解和掌握振幅通信系統(tǒng)的各個關鍵環(huán)節(jié)，包括調制、解調、濾波、傳輸、噪聲對通信質量的影響等。在數(shù)字信號處理實驗課的基礎上更加深入的掌握數(shù)字濾波器的設計原理及實現(xiàn)方法。使我對系統(tǒng)各關鍵點的信號波形及頻譜有深刻的認識。1.1課程設計目的通過課程設計加深理解和鞏固理論課上所學的有關2ASK調制與解調系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法，鍛煉我們分析問題和解決問題的能力；同時培養(yǎng)我們進行獨立工作習慣和科學素質的培養(yǎng)，為今后參加工作打下良好的基礎。掌握2ASK解調原理及其實現(xiàn)方法，了解線性調制時信號的頻譜變化。理解2ASK的調制和解調原理并用Simulink軟件仿真其實現(xiàn)過程，用Simulink分析二進制振幅鍵控信號頻譜的變化。認識和理解通信系統(tǒng)，掌握信號是如何經(jīng)過發(fā)端處理被送入信道然后在接收端還原。會畫出數(shù)字通信過程的基本框圖，掌握數(shù)字通信的2ASK調制方式，學會運用MATLAB來進行通信系統(tǒng)的仿真；學會2ASK傳輸系統(tǒng)的二級調制解調結構，測試2ASK傳輸信號加入噪聲后的誤碼率，分析2ASK傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。1.2課程設計內容利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺,設計一個2ASK調制與解調系統(tǒng).用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據(jù)運行結果和波形來分析該系統(tǒng)性能。1.3課程設計要求（1）熟悉MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真平臺，熟悉2ASK/2ASK系統(tǒng)的調制解調原理，構建調制解調電路圖.（2）用示波器觀察調制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調制前后信號的頻譜的變化。并觀察解調前后頻譜有何變化以加深對該信號調制解調原理的理解。（3）在調制與解調電路間加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率,并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調后波形，分析噪聲對系統(tǒng)造成的影響。（4）在老師的指導下，要求獨立完成課程設計的全部內容，并按要求編寫課程設計學年論文，能正確闡述和分析設計和實驗結果。22ASK調制與解調原理2.12ASK調制原理振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調制。當數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。設發(fā)送的二進制符號序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號的概率為P，發(fā)送1符號的概率為1-P，且相互獨立。該二進制符號序列可表示為其中:二進制振幅鍵控信號時間波型如圖1所示。由圖1可以看出，2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號（OOK信號）。二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖2所示，圖(a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn)，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)。由圖1可以看出，2ASK信號與模擬調制中的AM信號類似。所以，對2ASK信號也能夠采用非相干解調(包絡檢波法)和相干解調(同步檢測法)，其相應原理方框圖如圖3所示。2ASK信號非相干解調過程的時間波形如圖4所示。

圖2-1二進制振幅鍵控信號時間波型2ASK信號的功率譜密度由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程,所以調制后的二進制數(shù)字信號也是一個隨機過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。2ASK信號功率譜密度的特點如下：(1)由連續(xù)譜和離散譜兩部分構成，連續(xù)譜由信號g(t)經(jīng)線性調制后決定，離散譜由載波分量決定；(2)已調信號波形的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍。2ASK信號功率譜密度推導：已知，設的功率譜為，s(t)的功率譜為。則，，。圖2-22ASK信號的功率譜密度示意圖在二進制數(shù)字振幅調制中，載波的幅度隨著調制信號的變化而變化，實現(xiàn)這種調制的方式有兩種：（1）模擬相乘法：通過相乘器直接將載波和數(shù)字信號相乘得到輸出信號，這種直接利用二進制數(shù)字信號的振幅來調制正弦載波的方式稱為模擬相乘法，其電路如圖2-3所示。在該電路中載波信號和二進制數(shù)字信號同時輸入到相乘器中完成調制。（2）數(shù)字鍵控法：用開關電路控制輸出調制信號，當開關接載波就有信號輸出，當開關接地就沒信號輸出，其電路如圖2-4所示。圖2-3模擬相乘法圖2-4數(shù)字鍵控法2.22ASK解調原理2ASK/OOK信號有兩種基本的解調方法：非相干解調（包絡檢波法）和相干解調（同步檢測法），相應的接收系統(tǒng)如圖2-5、圖2-6所示。圖2-5非相干解調方式圖2-6相干解調方式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“圖2-72ASK信號非相干解調過程的時間波形3設計步驟3.1simulink的工作環(huán)境熟悉建立一個很小的系統(tǒng)，用示波器觀察正弦信號的平方的波形，如圖3-1系統(tǒng)中所需的模塊：正弦波模塊，示波器模塊，乘法器；圖3-1正弦仿真電路圖正弦波參數(shù)設置如圖3-2所示：圖3-2正弦參數(shù)設置系統(tǒng)內的示波器顯示的波形如圖。圖3-3單正弦波與平方波的對比結論：兩正弦波疊加之后的周期是原周期的1/2,頻度是原頻度的2倍。3.2ASK調制電路分析（1）通過Simulink的工作模塊建立2ASK二級調制系統(tǒng)，用頻譜分析儀觀察調制前后的頻譜，用示波器觀察調制信號前后的波形（？？用什么儀器）二級2ASK調制與解調系統(tǒng)的仿真電路圖如圖8圖3-4二級2ASK調制與解調系統(tǒng)的仿真電路圖此系統(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GaussianNoiseGenerator模塊，模擬濾波器模塊，誤碼率計算模塊，采樣量化編碼模塊，示波器模塊。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。（2）系統(tǒng)所用模塊的參數(shù)設置伯努利二進制發(fā)生器模塊ernoulliBinaryGenerator的參數(shù)設置為：Probabilityofazero0概率設為0.5，initialseed設為61，Sampletime抽樣時間為1S，Sampleperframe是輸入信息碼為1。圖3-5伯努利二進制發(fā)生器模塊參數(shù)設置PowerSpectralDensity的參數(shù)設置為：Sampletime抽樣時間為0.01s圖3-6PowerSpectralDensity的參數(shù)設置正弦波SineWave的參數(shù)設置為：頻率設為60rad/sec。圖3-7正弦載波的參數(shù)設置Product1模塊的參數(shù)設置為：輸入端數(shù)量設為2圖3-8Product1模塊的參數(shù)設置GaussianNoiseGenerator模塊的設置為：Sampletime抽樣時間為0.01s圖3-9GaussianNoiseGenerator模塊的設置Sum模塊的參數(shù)設置為：sampletime設為-1圖3-10Sum模塊的參數(shù)設置AnalogFilterDesign2模塊的參數(shù)設置為：圖3-11AnalogFilterDesign2模塊的參數(shù)設置PowerSpectralDensity1模塊的參數(shù)設置為：Sampletime抽樣時間為0.01s圖3-12PowerSpectralDensity1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3-13Product模塊的參數(shù)設置AnalogFilterDesign1模塊的參數(shù)設置為：圖3-14AnalogFilterDesign1模塊的參數(shù)設置ErrorRateCalculation模塊的參數(shù)設置為：延時Receivedelay設為2。圖3-15ErrorRateCalculation模塊的參數(shù)設置SampledQuantizerEncode模塊的參數(shù)設置為：量化分割quantizationpartition設為[0.2]，量化碼quantizationcodebook設為[01]。圖3-16SampledQuantizerEncode模塊的參數(shù)設置Display的參數(shù)設定為：圖3-17Display的參數(shù)設定Scope1的參數(shù)設定為：示波器的接口有6個，時間范圍是自動調整圖3-18Scope1的參數(shù)設定系統(tǒng)運行示波器的顯示為：不加噪聲示波器顯示為如圖23，由上到下波形所表示為：1.發(fā)出源信號波形。2.加入正弦波信號后的信號波形。3.經(jīng)過帶通濾波器后的信號波形。4.經(jīng)過低通濾波器后的信號波形。5.采樣量化編碼后的輸出源信號波形。圖3-19不加噪聲示波器的顯示不加噪聲Display的顯示為：圖3-20不加噪聲Display的顯示加入高斯發(fā)生器GaussianNoiseGenerator模塊，設置為：Sampletime抽樣時間為0.01s圖3-21GaussianNoiseGenerator模塊設置加入高斯噪聲后，示波器顯示如圖26，由上到下波形所表示為：1.發(fā)出源信號。2.加入正弦波信號后的信號波形。3.加入高斯噪聲后的波形。4.經(jīng)過帶通濾波器后的信號波形。5.經(jīng)過低通濾波器后的信號波形。6.采樣量化編碼后的輸出源信號波形。圖3-22加入高斯噪聲后示波器的顯示加入高斯噪聲后Display的顯示為：圖3-23加入高斯噪聲后Display的顯示結論：在編碼器和解碼器模塊間加上高斯噪聲模塊模擬信號在信道中的傳輸有干涉，所以就有了誤碼率，并且隨著錯誤率的增大誤碼率增大。結束語本次課程設計，我的任務是用Simulink來實現(xiàn)2ASK調制解調系統(tǒng)。開始我對2ASK和Simulink了解特別少，通過查閱相關資料，我熟悉了2ASK調制解調原理，弄懂了2ASK與Simulink的關系，加深了對通信原理的認識。經(jīng)過幾天忙碌的課程設計我體會到了很多。首先，我意識到自己的知識還很欠缺，做設計的時候有遇到了很多困難，通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。另外課程設計提高了自己快速學習的能力，在如今信息化的社會，快速學習的能力顯的越來越重要其次，我認識到理論運用到實踐的重要性，正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。學習任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的。所以在本學期學完通信原理之際，緊接著來一次通信原理的課程設計事很有必要的。這樣不僅加深我們對通信原理的認識，而且還及時真正做到了學以致用。最后，我明白了在學習中一定要多想、多問、多思考，遇到問題首先要自己解決，解決不了的找老師和同學幫