2ASK調(diào)制與解調(diào)的MATALAB仿真實驗

1、- -題目：基于MATLAB的系統(tǒng)的2ASK仿真摘要：數(shù)字調(diào)制技術(shù)在通信系統(tǒng)中占有非常重要的地位，數(shù)字通信技術(shù)與MATALAB的結(jié)合是現(xiàn)代通信系統(tǒng)發(fā)展的一個必然把局勢。本文主要介紹了2ASK調(diào)制解調(diào)的原理，2ASK調(diào)制主要采用OOK開關(guān)監(jiān)控的方法，2ASK解調(diào)主要采用相干解調(diào)的方法。文中還會介紹用MATALAB如何實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)的系統(tǒng)，采用MATALAB腳本編寫程序，結(jié)果表明了設(shè)計的正確性。關(guān)鍵字：2ASK；調(diào)制；解調(diào)；仿真。目錄：題目摘要關(guān)鍵字正文一、2ASK通信系統(tǒng)發(fā)展背景二、仿真設(shè)計原理1、2ASK信號的調(diào)制2、2ASK信號的解調(diào)三、直接用MATLAB編程仿真1、實驗框圖2、仿真目的3、使

2、用MALTLAB編程四、仿真結(jié)果1、圖示2、結(jié)論五、設(shè)計心得和體會1、心得和體會2、致謝參考文獻一、2ASK通信系統(tǒng)發(fā)展背景隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速發(fā)展越來越普及，研究人員對其相關(guān)技術(shù)投入了極大的興趣。為使數(shù)字信號能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號調(diào)制相類似。根據(jù)數(shù)字信號控制載波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。因數(shù)字信號對載波參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號的離散值對載波進行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。經(jīng)調(diào)制后的信號，通過信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復(fù)成數(shù)字信號。因此，

3、調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進通信的快速發(fā)展?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)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(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。二、仿真設(shè)計原理1、2ASK信號的調(diào)制2ASK技術(shù)是通過改變載波信號的幅值變化來表示二進制0或1的。載波0,1信息只改變其振幅，而頻率和相位保持不變。通常使用其最大值A(chǔ)cos（t+）和0分別表示1和0.- -有一種常用的幅值鍵控技術(shù)是開關(guān)鍵控(OOK)在OOK中，把一

4、個幅度取為0另一個幅度取為非0,其優(yōu)點是傳輸信息所需的能量下降了，且調(diào)制方法簡單.00K的產(chǎn)生原理如圖開丟電路72、2ASK信號的解調(diào)接收端接收信號傳來的2ASK信號，首先經(jīng)過帶通濾波器濾掉傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲干擾，再從中回復(fù)原始數(shù)據(jù)信號。常用的解調(diào)方法有兩種：包絡(luò)解調(diào)法和相干解調(diào)法。相干解調(diào)法相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是利用相干波和接收到的2ASK信號相乘分離出包含原始信號的低頻信號，再進行抽樣判決恢復(fù)數(shù)字序列。相干波必須是與發(fā)送端同頻同相的正弦信號。Z(t)=y(t)cos(t)=m(t)cos2(t)=m(t)l+cos(2&t)=m(t)+2m(t)cos(2&t).式中l(wèi)/2m(t)是

5、基帶信號，1/2m(t)cos(2t)是頻率為2的高頻信號，利用低通濾波器可檢測出基帶信號，再經(jīng)過抽樣判決，即可恢復(fù)出原始數(shù)字信號序列an,2ASK信號帶寬為碼元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb式中Rb為信息速率。相干解調(diào)的原理圖如下三、直接用MATLAB編程仿真1、實驗框圖在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。圖1.1-1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1Fig1.1-1Thebasicstr

6、uctureofdigitalmodulationsystem數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，但是數(shù)字信號有離散取值的特點。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞信息，而其頻率和初相位保持不變。在2ASK中，載波幅度只有兩種變化，分別對應(yīng)二進制信息“0”或“1”。2ASK信號其表達(dá)式是：e(t)=s(t)coswt(1.2.1-1)2ASKc其中：s(t)=工ag(t-nT)(1.2.1-2)nbn式中：T為碼元持續(xù)時間；g(t)為持續(xù)時間為Ts的基帶脈沖波形。通常假設(shè)g(t)是高度為s1、寬度為Ts的矩形脈沖；

7、an是第n個符號的電平取值。=1，出現(xiàn)概率為P3)紜=0,出現(xiàn)概率為1-P-2ASK信號產(chǎn)生通常有兩種:模擬調(diào)制法(相乘器法)和鍵控法，相應(yīng)的調(diào)制器如圖1.2.1-1所示。二班制不歸專潔號f屯踣圖1.2.1-1模擬相乘法（上）數(shù)字鍵控法（下）口Fig1.2.1-1Analogmultiplication（on）digitalkeying（below）2ASK信號與模擬調(diào)制中的AM信號類似。所以，對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測法），其相應(yīng)原理方框圖如圖1.2.1-2所示。3）2相丨解調(diào)力蟲b）相解1：方式圖1.2.1-2非相干解調(diào)方式（a）相干解調(diào)方式（b）

8、1Fig1.2.1-2non-coherentdemodulation（a）coherentdemodulationmethod（b）2、仿真目的利用MATLAB進行調(diào)制與解調(diào)的仿真的程序，以下是建立的M文件:編寫M腳本文件對數(shù)字信號序列1101001101011001進行2ASK調(diào)制與解調(diào)進行仿真，數(shù)字信號的碼元速率Rb=1000Band，載波頻率為f=4kHZ.以下是仿真程序及注釋。例子中采用OOK鍵控方式實現(xiàn)2ASK調(diào)制。第一行為數(shù)字序列波1101001101011001的單極性不歸零碼，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s，第二行為載波波形，在一個碼元寬度，有4個周期的正玄波載波信號f

9、=1/4Tb=4kHz;第三行為調(diào)整之后的波形，碼- -元1對應(yīng)的調(diào)制后波形對應(yīng)正玄波，0對應(yīng)的調(diào)制后波形為0，結(jié)果滿足要求.。%數(shù)字信號的ASK調(diào)制3、使用MATLAB編程Clear;%清空空間變量m=111000101101;%數(shù)字信號序列Lm=length(m);%序列的長度F=200;%數(shù)字信號的帶寬f=800;%正弦載波信號的頻率A=1;%載波的幅度Q=f/F;%頻率比，即一個碼元寬度中的正弦周期個數(shù)，為適配下面的濾波器參數(shù)選取，Q=1/3M=500；%一個正弦周期內(nèi)的采樣點數(shù)t=(0:M-1)/M/f;%一個正弦信號周期內(nèi)的時間carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*

10、t),1,Q);%一個碼元寬度內(nèi)的正弦載波信號Lcarry1=length(carry1);%一個碼元寬度內(nèi)的信號長度carry2=kron(ones(size(m),carry1);%載波信號ask=kron(m,carry1);%調(diào)制后的信號N=length(ask);%長度tau=(0:N-1)/(M-1)/f;%時間Tmin=min(tau);Tmax=max(tau);T=ones(size(carry1);dsig=kron(m,T);subplot(3,1,1);plot(tau,dsig)gridonaxis(TminTmax-0.2subplot(3,1,2)plot(tau

11、,carry2)%最小時刻%最大時刻%一個數(shù)字信號1%數(shù)字信號波形%子圖分割%畫出載波波形%添加網(wǎng)1.2)%設(shè)置坐標(biāo)范圍%子圖分割%畫出載波波形gridon%添加網(wǎng)絡(luò)axis(TminTmax-1.2*A1.2*A);%設(shè)置坐標(biāo)范圍subplot(3,1,3)%子圖分割plot(tau,ask)%畫出調(diào)制后的波形gridon%添加網(wǎng)絡(luò)axis(TminTmax-1.2*A1.2*A)%設(shè)置坐標(biāo)范圍%Part2數(shù)字信號的ASK相干解調(diào)sig_mul=ask.*carry2;%已調(diào)信號與載波信號相乘figure(2)%圖形2subplot(4,1,1)%子圖分割plot(tau,sig_mul)%

12、畫出信號相乘后的波形gridonaxis(TminTmax-0.21.2)%設(shè)置坐標(biāo)范圍Ord,omega_c=buttord(4*pi*f*0.6,4*pi*f*0.8,2,30,s);%獲得Butterworth模擬低通原型濾波器的階數(shù)及3DB截止頻率num,den=butter(Ord,omega_c,s);系數(shù)h=tf(num,den);x=lsim(h,sig_mul,tau);subplot(4,1,2)plot(tau,x)gridonaxis(TminTmax-0.30.8)th=0.25;t_judge=(0:Lm-1)*Lcarry1+Lcarry1/2;y=(x(t_ju

13、dge);%由原型濾波器向?qū)嶋H濾波器，獲得濾波器的分子，分母%獲得濾波器傳遞函數(shù)%濾波%運用模擬濾波器對信號進行濾波%子圖分割%畫出濾波后的圖形%設(shè)置坐標(biāo)范圍%抽樣判決的閾值設(shè)置%抽樣判決點的選取%抽樣判決時刻的信號值%抽樣判決信號的0階保持y_judge=1*(y=th)+0*(y=th);y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1);%抽樣判決后的數(shù)字信號波形n_tau=tau+0.5/F;%抽樣判決后的信號對應(yīng)時間subplot(4,1,3)%子圖分割plot(n_tau,y_value)%畫出抽樣判決后的數(shù)字信號波形axis(min(n_tau)max(

14、n_tau)-0.21.2)gridonsubplot(4,1,4)plot(tau,dsig)%畫出原始信號波形與解調(diào)后信號作對比axis(TminTmax-0.21.2)gridon四、仿真結(jié)果1、圖示-1500)t(s66波載6KSA662、結(jié)論通過仿真波形可以看出，2ASK對于加入噪聲后波形變化很大，雖然經(jīng)過了帶通濾波器以及低通濾波器和抽樣判決器的處理，輸出的波形對比輸入波形，仍然有很大的變化，因此不太適合作為信號的傳輸，但是它是其他數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此，研究它是很有必要的。五、設(shè)計心得和體會1、心得和體會通過本次課程設(shè)計，我們主解了要了2ASK調(diào)制與解調(diào)原理，特別是2ASK調(diào)制解

15、調(diào)電路的MATLAB實現(xiàn)與調(diào)制性能分析，把本學(xué)期學(xué)的通信原理等通信類科目的內(nèi)容應(yīng)用到本課程設(shè)計中來，進一步鞏固復(fù)習(xí)通信原理，MATLAB等課程，以達(dá)到融會貫通的目的。通過對通信系統(tǒng)原理和MATLAB的學(xué)習(xí)，在通過硬件實現(xiàn)時會時不時地會出現(xiàn)一些問題，諸如：某個芯片的用法、其適用范圍、其典型應(yīng)用時會出現(xiàn)的問題、濾波器的設(shè)計、模擬電路中反饋電阻與控制增益器件的調(diào)節(jié)等等，都需要理論知識和實踐經(jīng)驗結(jié)合才能解決。在此期間，首先，通過查閱相關(guān)書籍、文獻，搞清楚原理框圖，為今后的實驗及論文寫作奠定比較扎實的理論；其次，在原理圖的基礎(chǔ)之上，設(shè)計具體的硬件實現(xiàn)流程圖，利用將一個大而復(fù)雜的系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化為多個小而簡單的模塊的思想，在進行整合、連接，將復(fù)雜的問題簡單化。了解了更多關(guān)于通信的知識，對以后的學(xué)習(xí)和工作又了莫大的幫助。通過本次課程設(shè)計，加強了對通信系統(tǒng)原理的理解，學(xué)會查尋資料、方案比較，以及設(shè)計計算及仿真等環(huán)節(jié)，進一步提高了分析解決實際問題的能力。在學(xué)習(xí)通信原理理論后進行一次電子設(shè)計與制作，鍛煉了分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)。為進一步學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通信，多媒體技術(shù)等課程打下堅實的基礎(chǔ)。運用學(xué)習(xí)成果把課堂上學(xué)的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性的應(yīng)用于實際設(shè)計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提高一些有真惰性的建議和設(shè)想，檢驗學(xué)