基于Simulink的数字通信系统仿真采用2ASK调制技术.doc

1、摘 要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK信号的仿真。文章第一章内容是对simulink的简单介绍；第二章是对2ASK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都

2、对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。目 录摘要11.绪论22.二进制振幅键控(2ASK)原理43.2ASK信号的功率谱密度64.2ASK的调制与解调仿真74.1 2ASK无干扰仿真74.2 2ASK信道干扰信号仿真12总结14参考文献141、绪论通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信

3、号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。

4、通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1-1所示。图1-1通信系统一般模型通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-2所示， 图1-2 数字通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息

5、的通信系统，其模型如图1-3所示。图1-3 模拟通信系统模型数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。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。 图 1-4数字

6、调制系统的基本结构 数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。本章重点论述2ASK数字调制系统的原理及其抗噪声性能。2、二进制振幅键控(2ASK)原理 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控. 设发送的二进制符号序列由0,1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-

7、P,且相互独立.该二进制符号序列可表示为 其中: Ts是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲: 则二进制振幅键控信号可表示为 二进制振幅键控信号时间波型如图 2 -1 所示. 由图 2 -1 可以看出,2ASK信号的时间波 形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号). 二进制振幅键控信号的产生方法如图2 - 3 所示,图(a)是采用模拟相乘的方法实现, 图(b)是采用数字键控的方法实现. 由图 2 -1 可以看出,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

8、法),其相应原理方框图如图2 - 3 所示.2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图 2 -4所示. 图 2-1 二进制振幅键控信号时间波型 图2-2二进制振幅键控信号调制器原理框图图 2-3二进制振幅键控信号解调器原理框图 图 2-4 2ASK信号非相干解调过程的时间波形3、2ASK信号的功率谱密度 若二进制基带信号s(t)的功率谱密度Ps( f ) 为 则二进制振幅键控信号的功率谱密度 为 整理后可得 式中用到。 二进制振幅键控信号的功率谱密度如图3-1所示，由离散谱和连续谱两部分组成。续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进制振幅键控信号的带宽 B2A

9、S是基带信号波形带宽B 的两倍,即B2ASK=2B 图3-1 二进制振幅键控信号的功率谱密度4、 2ASK的调制与解调仿真4.1 2ASK无干扰仿真4.1.1建立模型方框图 2ASK信号的调制部分由DSP模块中的sinwave信号源、方波信号源、相乘器等模块组成；2ASK的解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用相干解调法对2ASK信号进行解调，相干解调也叫同步解调，就是用已调信号恢复出载波既同步载波，再用载波和已调信号相乘，经过低通滤波器和抽样判决器恢复出S(t)信号。 Simulink 模型图如下所示：图4-1-1 2ASK信号调制解调的模型方框图其中正弦信号是载波信号，方波代表S（t）序

10、列的信号源，正弦信号和方波相乘后就得到键控2ASK信号。4.1.2参数设置建立好模型之后，开始设置各点的参数，为了更好的恢复出信源信号，所以在此直接使用原载波信号作为同步载波信号。从正弦信号源开始依次的仿真参数设置如下： 图4-1-2 正弦信号参数设置其中sin函数是幅度为1频率为10Hz采样周期为0.002的双精度DSP信号图4-1-3 方波信号源的参数设置方波信号是基于采样的，其幅度设置为1，周期为3，占1比为2/3下面是低通滤波器的参数设置：图4-1-4 低通滤波器的参数设置图4.1.3系统仿真及各点波形图经过上面参数的设置后，就可以进行系统的仿真下面是示波器显示的各点的波形图：图4-1

11、-5 各点的时间波形图4.2 2ASK信道干扰信号仿真4.2.1建立simulink模型方框图下图为增加信道干扰信号后的simulink仿真模型图，如下所示：图4-2-1 2ASK干扰信号的调制解调simulink模型方框图4.2.2系统仿真及各点时间波形图图4-2-2 2ASK信号解调的各点时间波形图总结： 在这次课程设计过程中，我获益匪浅。通过这个实验，让我清楚地了解和掌握了Simulink的功能，实现了所学2ASK调制解调的仿真，对2ASK的原理更加熟悉了，并巩固了数字调制系统的相关知识点。体会到理论和实际是有好大不同的，实践离不开理论，理论只有应用于实践才能发挥其作用。学过的东西，只有

12、自己实际去做了才能更熟悉，才能对其本质更了解。在将理论用各种方法实现的同时，我们也在不断的搜集资料，不断的学习，获得更多的相关知识。在对MATLAB的应用中和学习别人的程序时，我体会到MATLAB的功能之强大，应用之广泛，任何一件作品都是没有最好，只有更好，但是无论通过怎样的途径，我们都能表达出理论的成果。因此对其产生了更大的兴趣，很有感觉。总之这次课程设计使我收获甚大。参考文献：1 王兴亮 编著，数字通信原理与技术，西安电子科技大学出版社，第二版2 徐明远 邵玉斌 编著，MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用，西安电子科技大学出版社，20053 孙屹 吴磊编著, Simulink通信仿真开发手册,国防工业出版社,2003项目设计评 语项目设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日