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二进制数字频带传输系统设计——2ASK系统.doc

二进制数字频带传输系统设计——2ASK系统

安春响雷
2017-11-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《二进制数字频带传输系统设计——2ASK系统doc》,可适用于IT/计算机领域

二进制数字频带传输系统设计ASK系统目录技术要求基本原理二进制振幅键控(ASK)ASK调制原理及框图ASK解调原理及框图建立模型描述用MATLAB实现二进制振幅键控(ASK)的调制和解调用SystemView来实现二进制振幅键控(ASK)的调制和解调模块功能分析及源程序代码MATLAB源程序代码SytemView模块功能分析调试过程及结论基于MATLAB的ASK调制解调仿真过程及结论基于SystemView的ASK调制解调仿真过程及结论心得体会参考文献武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书二进制数字频带传输系统设计ASK系统设计一个ASK数字调制系统要求:()设计出规定的数字通信系统的结构()根据通信原理设计出各个模块的参数(例如码速率滤波器的截止频率等)()用Matlab或SystemView实现该数字通信系统()观察仿真并进行波形分析()系统的性能评价。ASK振幅键控(也称幅移键控)记做ASK,或称其为开关键控(通断键控)记做OOK。二进制数字振幅键控通常记做ASK。对于振幅键控这样的线性调制来说在二进制里ASK是利用代表数字信息“”或“”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波使载波时断时续的输出有载波输出时表示发送“”无载波输出时表示发送“”。根据线性调制的原理一个二进制的振幅调制信号可以表示完成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的乘积。ASK信号可表示为式中,为载波角频率s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列其中g(t)是持续时间为、高度为的矩形脉冲常称为门函数为二进制数字武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书ASK通常二进制振幅键控信号的产生方法有两种如下图所示。图(a)就是一般的模拟调制方法不过这里的是s(t)由上式规定即图(b)就是一种键控方法这里开关电路受s(t)控制。二进制振幅键控信号若一个信号状态始终为零相当于处于断开状态即Acost,以概率P发送“”时,,c(),et,OOK以概率,P发送“”时,此时常称为通断键控信号(OOK)信号开关电路二进制e(t)e(t)ASKASKcos,t不归零信号c乘法器s(t)s(t)cos,tc图图ASK如同AM信号的解调方法一样OOK信号也有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波)和(同步检波)。相应的接收系统组成的方框图如图所示。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的也是最简单的。这种方法最初用于电报系统但由于它在抗噪声的能力上较差故在数字通信系统中用得不多。带通滤波器(BPF)恰好使ASK信号完整地通过经包络检测后输出其包络。低通滤波器(LPF)的作用是滤除高频杂波使基带信号(包络)通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲(位同步信号)是很窄的脉冲通常位于每个码元的中央位置其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时带通滤波器输出为ASK信号即包络检波器输出为s(t)。经抽样、判决后将码元再生即可恢复出数字序列。武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图ASK非相干解调接收系统图ASK相干解调接收系统MATLABASK在这里我们用两种方法来对这个二进制振幅键控(ASK)来实现调制与解调的仿真。第一种方法即是用MATLAB函数来实现二进制振幅键信号可以表示完成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的乘积。通常它的调制方法有两种即模拟幅度调制方法和键控方法在MATLAB里我们采用模拟幅度调制的方法解调采用相干解调(包络检波法)的方式。我们用SOURCE函数来产生一个原始二进制基带信号即一个单矩形脉冲序列。以askModu函数来进行模拟幅度调制得到一个已调ASK信号并用此函数进行此ASK信号的频谱分析。然后用gussian函数加入加性高斯白噪声再用demoASK函数进行想干解调并武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书分别输出各点的输出波形最后经过抽样判决后得出输出波形。同时我们用CheckRatePe函数来得出误码率最后运行主函数ASKmain可以看到各种波形。SystemViewASK用systemview软件我们可以根据调制解调框图来分模块经行仿真在这里我们同样用模拟调制方法并采用相干解调和非相干解调两种方式经行解调如下图图其中模块输出随机的、方波序列经模块与一定频率的正弦波(模块)相乘即得到模拟调制的二进制振幅键控(ASK)信号模块和模块为低通滤波器模块是与模块同步的载波用于同步检测法。模块、为抽样判决器他们提供一个比较电位来实现电压判决。模块、、、、为输出窗口。MATLABsource函数functionsendSignal=source(n,N)武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书sendSignal=randint(,n)bit=fori=:length(sendSignal)ifsendSignal(i)==bit=zeros(,N)elsebit=ones(,N)endbit=bit,bitendfigure()plot(:length(bit),bit),title('发送端二进制波形'),gridonaxis(,N*length(sendSignal),,)endaskModu函数源程序functiontransmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N)signal=bitRate=fc=N=t=linspace(,bitRate,N)c=sin(*pi*t*fc)transmittedSignal=fori=:length(signal)transmittedSignal=transmittedSignal,signal(i)*cendfigure()武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书plot(:length(transmittedSignal),transmittedSignal)title('ASK调制波形')gridonfigure()m=:length(transmittedSignal)F=fft(transmittedSignal)plot(m,abs(real(F))),title('ASK仿真频谱分析')gridonfigure()plot(m,imag(F))title('ASKfrequencydomainanalysisimag')gridonEndgussian函数源程序functionsignal=gussian(transmittedSignal,noise)signal=sqrt()*transmittedSignalsignal=awgn(signal,noise)figure()plot(:length(signal),signal)title('包含噪声的波形'),gridonendCheckRatepe函数源程序functionPeWrong=CheckRatePe(signal,signal,s)rights=wrongs=forki=:sif(signal(ki)==signal(ki))rights=rights武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书elsewrongs=wrongsendendPeWrong=wrongs(wrongsrights)EnddemoASK函数源程序functionbitstream=demoASK(receivedSignal,bitRate,fc,n,N)loadnumsignal=receivedSignalsignal=abs(signal)整流signal=filter(num,,signal)LPF,包络检波IN=fix(length(num))延迟时间bitstream=LL=fcbitRate*Ni=INLLwhile(i<=length(signal))判决bitstream=bitstream,signal(i)>=i=iLLendfigure()subplot(,,)plot(:length(signal),signal)title('接收端波形(包含噪声)')gridonsubplot(,,)plot(:length(signal),signal)title('整流之后的波形')gridonsubplot(,,)武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书plot(:length(signal),signal)title('LPF滤波后的包络波形')gridonbit=fori=:length(bitstream)ifbitstream(i)==bit=zeros(,N)elsebit=ones(,N)endbit=bit,bitendfigure()plot(bit),title('接收端二进制波形'),gridonaxis(,N*length(bitstream),,)endASKmain函数源程序closeallclearall{ti=fpeask=startn=endn=forti=startn:endnn=}n=武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书fc=fc>=bitRatefcbitRate为每个包含sin周期个数bitRate=N=noise=tinoise=signal=source(n,N)transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N)signal=gussian(transmittedSignal,noise)configueSignal=demoASK(signal,bitRate,fc,n,N){configueSignalP=CheckRatePe(signal,configueSignal,n)fpeask=fpeask,Pendfigure()semilogy(startn:length(fpeask)startn,fpeask)gridontitle('ASK误码率')xlabel('rdB')ylabel('PeASK')savePeRatematfpeask}SytemView幅度调制模块分析武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图ASK模拟幅度调制模块:信号源幅度为V频率为HZ偏移量为相位为点平数为。见下图图模块:乘法器模块:正弦载波幅度为V频率HZ相位为。见下图武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图相干解调非相干解调模块分析图相干解调非相干解调其中图上上面一种为非相干解调(包络检波法)下面为相干解调(同步检测法)。武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书模块、为带通滤波器。模块、为低通滤波器截止波频率为HZ。模块为载波与模块相同频率为hz。模块、为比较器设置一个参考电平当输入大于或等于此点位时判小于时则判。模块为阶跃电平用来设置比较器的参考电平。此时参考电平设置为eV。MATLABASK仿真过程中的各点波形图发送端二进制波形武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图已调ASK波形图ASK频谱分析武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图加入加性高斯白噪声后的ASK波形图解调过程中各点的输出波形武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图解调后的波形调试过程及结论按照设计的调制解调框图根据每部分在整个系统的作用写好程序运行寻找错误并修改最后得到可以满足本设计的程序。运行程序便可观察各点的波形通过比较所得波形与预期波形发现两者基本吻合说明程序无误设计满足此任务的要求。SystemViewASK仿真过程中的各点波形武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图初始输入的方波图已调ASK信号波形图经过抽样判决后和未经过抽样判决前波形比较武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书图相干解调和非相干解调波形比较图综合各点波形对照仿真过程及结论按照试验原理框图在SystemView中调出模块并实现相关功能设置相关参数是能得到符合设计要求的各点波形运行并观察仿真波形比较其与应得波形发现基本符合则设计达到预期试验成功。我们还可以用此软件进一步观察比如频谱分析图眼图等相关波形。武汉理工大学《专业课程设计(通信原理)》课程设计说明书在此次课程设计中我所选的课题为二进制振幅键控(ASK)信号的调制解调系统设计及其在MATLAB和SystemView上的仿真实现。在本学期所学课程《通信原理》中我对ASK信号有了一定的了解诸如一个二进制振幅监控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘而通常ASK信号的产生有模拟幅度调制法和键控法两种前者主要用一个乘法器实现后者的主要部件是开关电路。同样ASK信号的基本解调方法也是有两种:相干解调(同步检测法)和非相干解调(包络检波法)两种解调方式的区别在于相干解调需要引入一个同步载波用来消除交流信号因此更难实现但同时采用相干解调产生的误码率总是小于采用非相干解调的误码率的。基于以上内容并查阅相关资料。我们可以设计出大致的原理框图然后再通过验证分析找出不足并修改。通过在MATLAB上的仿真调试或者SystemView上的仿真调试我们初步了解并掌握了该软件的一些基本知识及相关操作如利用SystemView可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统各种多速率系统因此它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时只需从SystemView配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置完成图标间的连线然后运行仿真操作最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果等。通过这次课程设计我感觉首先加深了我对课本知识的了解是我对二进制振幅监控有了更深刻的印象。然后我感觉到了我们所学知识的作用毕竟把课本上抽象的东西运用到实际中来并完成了它的作用是一件很美妙的事。然后呢通过运用各种软件我掌握了一些软件的基本操作知识而今后的学习与工作中还会继续运用到这些软件这将为以后的学习和工作打下一个好的基础。孙屹SystemView通信仿真开发手册国防工业出版社樊昌信通信原理国防工业出版社薛鹏骞《电子与通信电路计算机仿真》煤炭工业出版社

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