ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真MATLAB課程設(shè)計(jì) 本文簡(jiǎn)介：

XX學(xué)院《電子信息系統(tǒng)仿真》課程設(shè)計(jì)級(jí)電子通信工程專(zhuān)業(yè)班級(jí)題目2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二О年月日內(nèi)容摘要數(shù)字信號(hào)有兩種傳輸方式，分別是基帶傳輸方式和調(diào)制傳輸方式，即帶通，在實(shí)際應(yīng)用中，因基帶信號(hào)含有大量低頻分量不利于傳送，所以必須經(jīng)過(guò)載波和調(diào)制形成帶通信號(hào)，通過(guò)數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載

ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真MATLAB課程設(shè)計(jì) 本文內(nèi)容：

XX學(xué)院

《電子信息系統(tǒng)仿真》課程設(shè)計(jì)

級(jí)

電子通信工程

專(zhuān)業(yè)

班級(jí)

題目

2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

姓名

學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二О

年

月

日

內(nèi)

容

摘

要

數(shù)字信號(hào)有兩種傳輸方式，分別是基帶傳輸方式和調(diào)制傳輸方式，即帶通，在實(shí)際應(yīng)用中，因基帶信號(hào)含有大量低頻分量不利于傳送，所以必須經(jīng)過(guò)載波和調(diào)制形成帶通信號(hào)，通過(guò)數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波某些參量進(jìn)行控制，使之隨機(jī)帶信號(hào)的變化而變化，這這一過(guò)程即為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制為信號(hào)長(zhǎng)距離高效傳輸提供保障，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。另外根據(jù)控制載波參量方式的不同，數(shù)字調(diào)制主要有調(diào)幅(ASK)，調(diào)頻(FSK)，調(diào)相(PSK)

三種基本形式。本次課題針對(duì)于二進(jìn)制的2ASK進(jìn)行討論，應(yīng)用MATLAB矩陣實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真，分析和修改，通過(guò)仿真系統(tǒng)生成一個(gè)人機(jī)交互界面，以利于仿真系統(tǒng)的操作。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的仿真，更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響其性能的各種因素，以便于比較，評(píng)論和改進(jìn)。

關(guān)鍵詞

調(diào)制；2ASK；Matlab；仿真；分析

一、

MATLAB軟件簡(jiǎn)介

MATLAB

是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和SIMULINK兩大部分。

Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，

是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線(xiàn)性系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶(hù)接口(GUI)

，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶(hù)可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

二、

理論分析

2.1

二進(jìn)制幅移鍵控(2ASK)調(diào)制與解調(diào)原理

2ASK是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。其信號(hào)表達(dá)式為：

，S

(t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào)。

2.1.1

2ASK幅移鍵控

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)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。

圖2.1.1

信號(hào)調(diào)制波形

由圖可以看出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。所以又被稱(chēng)為通斷鍵控信號(hào)

2.1.2

2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。

(1)模擬調(diào)制法使用乘法器實(shí)現(xiàn)

S(t)

乘法器

濾波器圖2.1.2(1)

模擬調(diào)制流程圖

(2)鍵控法使用開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)

1

K

0

圖2.1.2(2)

鍵控法流程圖

因此，也稱(chēng)OOK信號(hào)

開(kāi)關(guān)K的動(dòng)作由S(t)決定，當(dāng)

2.1.32ASK的解調(diào)方法

2ASK有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法(同步檢測(cè)法)和非相干解調(diào)法(包絡(luò)檢波法)。相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。為確保無(wú)失真還原信號(hào)，必須在接收端提供一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的本地載波，這是整個(gè)解調(diào)過(guò)程能否順利完好進(jìn)行的關(guān)鍵。

(1)相干解調(diào)

抽樣

判決器

帶通

濾波器相乘器

低通

濾波器

輸出圖2.1.3(1)

相干解調(diào)流程圖

(2)非相干解調(diào)抽樣

判決器低通

濾波器帶通

濾波器

全波

整流器abcd

輸

出圖2.1.3(2)

非相干解調(diào)流程圖

圖2.1.3(3)2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形

2.1.4理論總結(jié)

振幅鍵控是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而頻率和初始相位保持不變。

(1)在2ASK中：

S2ASk=m(t)*cos(2*pi*f*t)，

其中m(t)為數(shù)字信號(hào)，后者為載波。

載波在二進(jìn)制基帶信號(hào)控制下通斷變化，所以又叫通-斷鍵控(OOK)。

(2)2ASK的產(chǎn)生方法有兩種：模擬調(diào)制和鍵控法

而解調(diào)也有兩中基本方式：非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)

DS2ask=s(t)*cos(2*pi*f*t)

=0.5*m(t)+0.5*m(t)*cos(2*wc*t)

乘以相干載波后，只要濾去高頻部分就可以了

2.1.5本次仿真使用相干解調(diào)方式

2ask信號(hào)

帶通濾波器

載波相乘

低通濾波器

抽樣判決

輸出

三、

數(shù)字調(diào)制技術(shù)的MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)

Matlab程序?qū)崿F(xiàn)

clc;

clear

all;

close

all;

%信源

a=randint(1,15,2);

t=0:0.001:0.999;

m=a(ceil(15*t+0.01));

subplot(511)

plot(t,m);

axis([0

1.2

-0.2

1.2]);

title("信源");

%載波

f=150;

carry=cos(2*pi*f*t);

%2ASK調(diào)制

st=m.*carry;

subplot(512);

plot(t,st)

axis([0

1.2

-1.2

1.2])

title("2ASK信號(hào)")

%加高斯噪聲

nst=awgn(st,70);

%解調(diào)部分

nst=nst.*carry;

subplot(513)

plot(t,nst)

axis([0

1.2

-0.2

1.2]);

title("乘以相干載波后的信號(hào)")

%低通濾波器設(shè)計(jì)

wp=2*pi*2*f*0.5;

ws=2*pi*2*f*0.9;

Rp=2;

As=45;

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,"s");

[B,A]=butter(N,wc,"s");

%低通濾波

h=tf(B,A);

%轉(zhuǎn)換為傳輸函數(shù)

dst=lsim(h,nst,t);

subplot(514)

plot(t,dst)

axis([0

1.2

-0.2

1.2]);

title("經(jīng)過(guò)低通濾波器后的信號(hào)");

%判決器

k=0.25;

pdst=1*(dst>0.25);

subplot(515)

plot(t,pdst)

axis([0

1.2

-0.2

1.2]);

title("經(jīng)過(guò)抽樣判決后的信號(hào)")

%頻譜觀察

%調(diào)制信號(hào)頻譜

T=t(end);

df=1/T;

N=length(st);

f=(-N/2:N/2-1)*df;

sf=fftshift(abs(fft(st)));

figure(2)

subplot(411)

plot(f,sf)

title("調(diào)制信號(hào)頻譜")

%信源頻譜

mf=fftshift(abs(fft(m)));

subplot(412)

plot(f,mf)

title("信源頻譜")

%

乘以相干載波后的頻譜

mmf=fftshift(abs(fft(nst)));

subplot(413)

plot(f,mmf)

title("乘以相干載波后的頻譜")

%經(jīng)過(guò)低通濾波后的頻譜

dmf=fftshift(abs(fft(dst)));

subplot(414)

plot(f,dmf)

title("經(jīng)過(guò)低通濾波后的頻譜");

四、

2ASK的仿真結(jié)果與分析

(1)仿真結(jié)果

圖4.1

相干解調(diào)的時(shí)域仿真波形圖4.2

相干解調(diào)的仿真波形

(2)

仿真結(jié)果分析

由仿真結(jié)果可以看出:

①根據(jù)時(shí)域：2ASK信號(hào)的包絡(luò)就是信源，乘以相干波以后信號(hào)頻率變大，通過(guò)低通濾波器后基本恢復(fù)信源的波形，但是幅度上有毛刺是因?yàn)橛性肼暤拇嬖?#xff0c;最后經(jīng)過(guò)抽樣與判決有完全恢復(fù)出除了信源的波形。

②根據(jù)頻域:信源乘以載波后頻譜發(fā)生了搬移并且移到了載頻處，又乘以相干波以后頻譜搬移到了更高頻率處，經(jīng)過(guò)低通濾波器濾去高頻后又恢復(fù)出了信源的頻譜。

由以上分析可知理論分析與仿真結(jié)果結(jié)果完全符合

五、

課程設(shè)計(jì)總結(jié)

通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)受益匪淺，感觸良多。首先是進(jìn)一步加深了對(duì)于通信原理，信號(hào)與系統(tǒng)，matlab程序設(shè)計(jì)等課程的理解和認(rèn)知，也形象地把書(shū)本上的知識(shí)聯(lián)系到了實(shí)際的應(yīng)用和生產(chǎn)，隨著比較及理解了2ASK的各種性能及優(yōu)缺點(diǎn)，提高了自己分析和解決問(wèn)題的能力，拓寬了自己的思路，掌握了各種全面以及辯證的看待問(wèn)題的眼光，也逐步認(rèn)識(shí)到自己的不足并加以克服和改正，從而得出正確結(jié)論。更以后的課題研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

六、

參考文獻(xiàn)

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國(guó)防工業(yè)出版社

【2】數(shù)字通信原理.

黎洪松.

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【3】MATLAB程序設(shè)計(jì)教程.

劉衛(wèi)國(guó).

中國(guó)水利水電出版社

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張雪英.

電子工業(yè)出版社

【6】通信系統(tǒng)仿.

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國(guó)防工業(yè)出版社

【7】matlab通信工程仿真.

張德豐.

機(jī)械工業(yè)出版社

【8】通信原理—基于Matlab的計(jì)算機(jī)仿真.

郭文彬,桑林.

北京郵電大學(xué)出版社

【9】MATLAB通信工程仿真.

張德豐.

機(jī)械工業(yè)出版社

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月

日

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總結(jié)

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