二进制数字频带传输系统设计方案ASK系统+
ASK、FSK、PSK、QAM数字调制技术
ASK、FSK、PSK、QAM数字调制技术1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以来的事情。
随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。
现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。
而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。
一数字调制数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。
由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。
模拟通信很难控制传输效率，我们最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。
由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。
在对传输信道的各个元素进行最充分的利用时可以组合成各种不同的调制方式，并且可以清晰的描述与表达其数学模型。
所以常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。
更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。
此外，还有可减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。
近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。
总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。
ASK调制解调
基于Simulink的ASK频带传输系统仿真与性能分析实验目的：1)熟悉数字调制系统的的几种基本调制解调方法；2)学会运用Matlab、Simulink设计这几种数字调制方法的仿真模型；3)通过仿真，综合衡量系统的性能指标。
实验原理及分析：数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，所以本文主要讨论二进制的调制与解调，最后简单讨论一下多进制调制中的MFSK(M元移频键控)和MPSK(M元移相键控)。
最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控（2-ASK）、移频键控（2-FSK）和移相键控（2-PSK和2-DPSK）等。
此次实验二进制振幅键控，即——2—ASK。
典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，其框图如图3.1所示：数字调制是数字通信系统的重要组成部分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。
对数字调制系统进行仿真时，我们并不关心基带信号的码型，因此，我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号，不用再经过编码器。
图3.1 数字通信系统模型根据Simulink提供的仿真模块，数字调制系统的仿真可以简化成如图3.2所示的模型：图3. 2 数字调制系统仿真框图通常，二进制振幅键控信号（2-ASK ）的产生方法（调制方法）有两种，如图3.3所示：(a)(b)图3.3 2-ASK 信号产生的两种方法2-ASK 解调的方法也有两种相应的接收系统组成方框如图3.4所示：图3.4 2-ASK 信号接收系统组成框图根据3.3（a ）所示方框图产生2-ASK 信号，并用图3.4（b ）所示的相干解调法来解调，设计2-ASK 仿真模型如图3.5所示：图3.5 2-ASK模型在该模型中，调制和解调使用了同一个载波，目的是为了保证相干解调的同频同相，虽然这在实际运用中是不可能实现的，但是作为仿真，这样能获得更理想的结果。
仿真波形及分析：ASK调制与解调整个ASK的仿真系统的调制与解调过程为：首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进行相乘，在接收端通过带通滤波器后再次与载波相乘，接着通过低通滤波器、抽样判决器，最后由示波器显示出各阶段波形，并用误码器观察误码率。
二进制数字频带传输系统设计
二进制数字频带传输系统设计—2ASK系统1.技术要求设计一个2ASK数字调制系统，要求：(1)设计出规定的数字通信系统的结构；(2)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）;(3) 用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；(4) 观察仿真并进行波形分析；(5) 系统的性能评价。
2.基本原理2.1 2ASK的定义振幅键控（移幅键控）即ASK，是正弦载波的幅度随着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-P，且相互独立。
则该二进制的序列可以表示为S(t)=∑a n g(t−nT s),a n={0 概率P1 概率1−PT s是二进制基带信号的时间间隔，g(t)是持续时间为T s的矩形脉冲，且g(t)={1 0≤t≤T 0 其他则可以写出2ASK的表达式为S2ASK(t)=⌈∑a n g(t−nT s)⌉cosωc t=S(t)cosωc t二进制振幅键控信号时间波型如图1所示，可以看出2ASK信号的波形随二进制基带信号S(t)通断变化，所以又称为通断键控信号(OOK信号)图1 2ASK信号的波形2.2 2ASK的调制2ASK的调制有两种方法，第一种是利用模拟乘法器将S（t）与载波信号相乘，故称模拟乘积法。
图2 乘积法的调制第二种方法，因2ASK信号的特征是对载波的“通-断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门,由而进制序列S(t)来控制门的通断，S（t）=1时开关导通； S（t）=0时开关截止，这种方法称为通-断键控法。
图3 键控法调制2.3 2ASK的解调2ASK的的解调方法有两种：相干解调和非相干解调。
相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。
为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。
2dpsk课程设计--二进制数字频带传输系统设计
二进制数字频带传输系统设计——2DPSK系统1 技术指标设计一个2DPSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）；（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
2 基本原理2.1 2DPSK信号基本原理在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，产生二进制移相键控(2PSK)信号。
因为在调制过程中，2PSK调制及解调过程中容易出反向工作问题，即倒π现象，影响2PSK信号长距离传输。
2DPSK不同于2PSK的基本原理，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移△Φ表示，并规定数字信息序列与△Φ之间的关系为进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设前后相邻码元的载波相位差为△Φ，可定义一种数字信息与△Φ之间的关系为△Φ= 0,表示数字信息“0”π,表示数字信息“1”则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示:二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位： 0π 0 0 πππ 0 π 0 0或π0 ππ 0 0 0 π 0 ππ数字信息与△Φ之间的关系也可以定义为△Φ= 0, 表示数字信息“1”π , 表示数字信息“0”图1 2DPSK信号原理图2.2 2DPSK调制原理2DPSK信号一般有两种调制方法，即模拟调制法与键控法。
2DPSK 模拟调制法框图如图，原始信号经过码型变换后由绝对吗变换为相对码。
然后与载波相乘进行绝对移相。
图2 模拟调制方框图2DPSK键控调制法是先将原始信号经过码型变换后由绝对吗变换为相对码。
二进制数字信号频带传输系统的设计
输出
cos2t
带通滤波器
相乘器
低通滤波器
相干解调
2PSK调制原理
双极性 不归零
S(t) 码型变换
乘法器
e2PSK (t )
cosct
模拟调制方式
2PSK解调原理
e2PSK (t )
带通滤波器
相乘器
低通滤波器
抽样判决器
输出
cosct
定时脉冲
2PSK信号的解调原理图
PSK调制原理
开关电路 0
二进制数字信号频带传输系统的设计
实验要求
设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解 调系统 比较几种信号功率谱异同 加性高斯白噪声信道下比较各系统性能； 记录相关数据并分析
2ASK信号调制原理
二进制不归零信号 乘法器 S(t)
e2 ASK (t )
cosct
模拟相乘法
2ASK解调原理
cosct
π
e2DP SK (t )
180°移相
S(t) 码变换
2DPSK信号调制原理框图
2DPSK解调原理
e2DP SK (t )
带通滤波器
相乘器
低通滤波器
抽样判决器
码反变换器
输出
cosct
定时脉冲
2ASK系统
2ASK系统
2FSK系统
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2PSK调制系统
2PSK解调系统
2PSK调制解调系统
2DPSK
2DPSK系统
2ASK调制解调结果
2FSK调制解调结果
2PSK调制解调结果
2DPSK调制解调
功率谱
2ASK 2FSK
实验8、ASK调制解调(修改)
实验 8 ASK 调制解调一、实验目的1.掌握 ASK 调制器的工作原理及性能测试；2.掌握 ASK 包络检波法解调原理；3.学习基于软件无线电技术实现 ASK 调制、解调的实现方法。
二、实验原理1.调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。
然而，实际中的大多数信道（如无线信道）因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制（digital modulation）。
在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调（digital demodulation）。
通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字频带传输系统。
数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
在二进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；而在多进制调制中，信号参量可能有M（M>2）种取值。
本章主要讨论二进制数字调制系统的原理。
2.2ASK 调制振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中，载波的幅度只有两种变换状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。
2ASK 信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法。
实验中采用了数字键控法，并且采用了最新的软件无线电技术。
结合可编程逻辑器件和 D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK，FSK 调制，还可以完成 PSK，DPSK，QPSK，OQPSK 等调制方式。
不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。
课程设计----二进制数字频带传输系统(2FSK系统)设计
二进制数字频带传输系统设计——2FSK 系统1 技术要求设计一个2FSK 数字调制系统，要求： 1）设计出规定的数字通信系统的结构；2）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）； 3）用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统； 4）观察仿真并进行波形分析； 5）系统的性能评价。
2 基本原理频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
2FSK 信号的产生方法主要有两种。
一种可以采用模拟电咱来实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关对两个不同的独立源进行先通，使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。
这两种方法产生2FSK 信号的差异在于：由调频法产生的2FSK 信呈在相邻码元之间的相位是连续变化的，而键控法产生的2FSK 信号，是邮电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一不定期连续。
频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。
在2FSK 中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
故其表达式为：{)cos()cos(212)(n n t A t A FSK t e ϕωθω++=典型波形如下图所示。
由图2.1可见。
2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。
因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成：)cos()]([)cos(])([)(2_12n s nn n ns n FSK t nT t g a t nT t g a t s ϕωθω+-++-=∑∑1111tak s 1(t)cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t +θn )cos (w2t+φn)s 2(t) cos (w2t+φn)2FSK 信号tttttt图2.1 2FSK 信号的调制过程原理图2.1 2FSK 数字系统的调制原理2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。
二进制数字频带传输系统设计——2FSK系统
目录1 技术指标 (1)2 基本原理 (1)2.1 2FSK的基本原理 (1)2.2 2FSK的调制原理 (2)2.3 2FSK的解调原理 (2)2.3.1 2FSK相干解调 (3)2.3.2 2FSK非相干解调 (3)3 建立模型描述 (4)3.1 基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计 (4)3.2 基于simulink的2FSK信号系统仿真设计 (5)3.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计 (7)4 模型组成模块功能描述（或程序注释） (7)4.1基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 (7)4.1.1 2FSK的调制与相干解调 (7)4.1.2 2FSK的调制与非相干解调 (8)4.2基于simulink的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 (8)4.2.1 2FSK的调制与相干解调 (8)4.2.2 2FSK的调制与非相干解调 (9)4.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计的程序注释 (10)5 调试过程及结论 (14)5.1基于Sytemview的2FSK信号系统仿真设计的过程和结果 (14)5.1.1 2FSK调制与相干解调过程和结果 (14)5.1.2 2FSK调制与非相干解调过程和结果 (15)5.2基于simulink的2FSK系统仿真设计的过程和结果 (17)5.2.1 2FSK的调制与相干解调过程和结 (17)5.2.2 2FSK调制与非相干解调的过程和结果 (19)5.3基于m语言程序的2FSK仿真设计的结果 (20)6 心得体会 (22)7 参考文献 (23)二进制数字频带传输系统设计——2FSK系统1 技术指标设计一个2FSK 数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）；（3）用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
二进制数字频带传输系统设计——2PSK系统
二进制数字频带传输系统设计——2PSK系统1技术要求设计一个2PSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）；（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
2 基本原理二进制移相键控（2psk）方式是受键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。
设计中两个载波相位相差∏，通常规定0相位载波和∏相位载波分别代表传1和传0，这种以载波的不同相位直接去表示相应的数字信息的移相键控，通常称为S（t） 1 0 0 1 0 1 1Ф∏ 0 0 ∏ 0 ∏∏图1 2psk基带信号与调制信号波形绝对移相方式。
图1为2psk基带信号与调制后的波形。
2psk信号属于DSB信号, 只有一种解调方法,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
3 建立模型描述3.1用Systemview实现2psk调制解调系统3.1.1用Systemview实现2PSK的调制2PSK的调制方法：模拟法和数字键控法。
模拟法得到的调制信号是由基带信号与载波相乘后得到得；数字键控法是由信源控制单刀双掷开关来选择正弦载波或经∏相位变化的正弦载波，当输入基带信号为“0”时选择正弦载波，当输入基带信号为“1”时选择经∏相位变化的正弦载波。
3.1.2 用Systemview实现2PSK的解调它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调，其原理框图如图3.2。
图3.2 2PSK的解调原理框图3.1.3 2PSK的功率谱图3.3 2PSK功率谱图2PSK信号的功率谱分析：当双极性基带信号等概出现时，2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。
否则，2PSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。
连续谱取决于基带信号经线性调制后的双边带谱，而离散谱则取决于载波分量。
2psk的带宽B2PSK=2B S=2f b。
2dpsk课程设计--二进制数字频带传输系统设计
二进制数字频带传输系统设计——2DPSK系统1 技术指标设计一个2DPSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）；（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
2 基本原理2.1 2DPSK信号基本原理在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，产生二进制移相键控(2PSK)信号。
因为在调制过程中，2PSK调制及解调过程中容易出反向工作问题，即倒π现象，影响2PSK信号长距离传输。
2DPSK不同于2PSK的基本原理，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移△Φ表示，并规定数字信息序列与△Φ之间的关系为进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设前后相邻码元的载波相位差为△Φ，可定义一种数字信息与△Φ之间的关系为△Φ= 0,表示数字信息“0”π,表示数字信息“1”则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示:二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位： 0π 0 0 πππ 0 π 0 0或π0 ππ 0 0 0 π 0 ππ数字信息与△Φ之间的关系也可以定义为△Φ= 0, 表示数字信息“1”π , 表示数字信息“0”图1 2DPSK信号原理图2.2 2DPSK调制原理2DPSK信号一般有两种调制方法，即模拟调制法与键控法。
2DPSK 模拟调制法框图如图，原始信号经过码型变换后由绝对吗变换为相对码。
然后与载波相乘进行绝对移相。
图2 模拟调制方框图2DPSK键控调制法是先将原始信号经过码型变换后由绝对吗变换为相对码。
2ASK的设计任务书
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导老师：工作单位：理学院物理系题目：二进制数字频带传输系统设计——2ASK系统初始条件：计算机，Matlab或SystemView仿真软件要求完成的主要任务：1．技术要求：设计一个2ASK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）；（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
2．主要任务：（一）设计方案（1）系统的基本原理框图以及每一个模块的作用；（2）系统仿真过程中，每一个用到的模块中主要参数的意义；（3）仿真系统参数的设定和设定的依据；（4）仿真系统参数改变时，给仿真结果带来的影响；（5）仿真的结果（波形，误码率等）。
（二）实现步骤（1）查阅相关资料，学习Matlab或SystemView，熟悉仿真软件；（2）利用Matlab或SystemView进行系统模型仿真；（3）程序调试使其达到设计指标要求及分析仿真结果；（4）撰写设计说明书，进行答辩。
3．撰写课程设计说明书：封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期任务书目录正文：1、技术指标；2、基本原理；3、建立模型描述；4、模型组成模块功能描述（或程序注释）5、调试过程及结论；6、心得体会；7、参考文献时间安排：课程设计时间：1周：明确任务，查阅资料，提出设计方案并答辩；2周：按照设计方案进行程序编写并调试通过；撰写课程设计说明书。
指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日。
ask调制与解调
摘要本次综合训练主要是设计一个ASK频带传输系统并对其进行仿真与性能分析。
本次综合训练仿真平台为MATLAB/Simulink。
在设计此频带传输系统时，首先对信号进行ASK调制，再通过加入高斯白噪声传输信道，接着在接收端对信号进行ASK解调，最后把输出的信号和输入的信号进行比较。
通过最后仿真结果可知，该模拟信号频带传输通信系统已初步实现了设计指标并可用于解决一些实际性的问题。
关键词：MATLAB/Simulink；高斯白噪声；ASK调制与解调前言通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。
然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。
在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。
目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。
但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。
与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。
另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。
但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大降低。
同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。
因此，数字通信的应用必将越来越广泛。
本课程设计主要是设计一个ASK频带传输系统并对其进行仿真与性能分析。
在设计此频带传输系统时，首先对输入信号利用相关的模块进行ASK调制，再通过加入高斯白噪声传输信道，接着在接收端对信号进行ASK解调，最后把输出的信号和输入的信号进行比较。
实验8、ASK调制解调(修改)
实验8、A S K调制解调(修改)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN实验 8 ASK 调制解调一、实验目的1.掌握 ASK 调制器的工作原理及性能测试；2.掌握 ASK 包络检波法解调原理；3.学习基于软件无线电技术实现 ASK 调制、解调的实现方法。
二、实验原理1.调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。
然而，实际中的大多数信道（如无线信道）因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制（digital modulation）。
在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调（digital demodulation）。
通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字频带传输系统。
数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
在二进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；而在多进制调制中，信号参量可能有M（M>2）种取值。
本章主要讨论二进制数字调制系统的原理。
2.2ASK 调制振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中，载波的幅度只有两种变换状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。
2ASK 信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法。
实验中采用了数字键控法，并且采用了最新的软件无线电技术。
结合可编程逻辑器件和 D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK，FSK 调制，还可以完成 PSK，DPSK，QPSK，OQPSK 等调制方式。
二进制振幅键控(ASK)数字频带传输系统设计
二进制振幅键控（ASK）数字频带传输系统设计0 引言在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。
将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。
在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。
幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波数字形式的调制信号在控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。
本设计中选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制，载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为l的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，此调制称为二进制振幅键控信号(2ASK，Binary Amplitude Shift Keying)。
1 2ASK信号的算法1．1 时域式中an=1或0，g(t)为脉冲形状，Ts为码元间隔，载波c(t)=COSωct。
当s(t)为矩形脉冲情况下，2ASK 调制被称为开关键控OOK(on-off-key Control)，OOK信号用载波的通断(有无)来表示基带“1”码或“0”，如图1所示。
1．2 频域设S(t)频谱为S(ω)，S2AKS(t)频谱为：这说明，2ASK信号的频谱是将数字基带频谱中心搬移到载频处，带宽为基带带宽的两倍；又由可知，基带信号是由若干基本脉冲组成的，因而基带信号的带宽完全由基本脉冲带宽决定。
2ASK 信号的带宽取决于基带基本脉冲的带宽，是基本脉冲带宽的两倍。
设矩形脉冲：由式(7)单个基本脉冲的功率谱如图2所示，其中码率Rs=1／Ts。
由图2可见，其各个零点满足：sin(ωTs／2)=0==>ωTs／2=πi，i≠0==>ω=2πiRs，i≠O，第一旁瓣峰值比主峰值约衰减14分贝。
【VIP专享】二进制数字频带传输系统设计2ASK系统
目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1二进制振幅键控（2ASK） (1)2.2 2ASK调制原理及框图 (2)2.3 2ASK解调原理及框图 (2)3 建立模型描述 (3)3.1 用MATLAB实现二进制振幅键控（2ASK）的调制和解调 (3)3.2 用Simulink实现二进制振幅键控（2ASK）的调制和解调 (4)4 模块功能分析及源程序代码 (5)4.1 MATLAB源程序代码 (5)4.2 Simulink模块功能分析 (8)5 调试过程及结论 (11)5.1基于MATLAB的2ASK调制解调仿真过程及结论 (11)5.1.1基于MATLAB的2ASK调制解调仿真过程 (11)5.1.2调试过程及结论 (12)5.2基于Simulink的2ASK调制解调仿真过程及结论 (12)5.2.1基于Simulink的2ASK调制解调仿真过程 (12)5.2.2调试过程及结论 (13)6 心得体会 (13)7 参考文献 (14)武汉理工大学《专业课程设计2（通信原理）》课程设计说明书二进制数字频带传输系统设计—2ASK 系统1 技术要求设计一个2ASK 数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）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）； （3）用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价。
2 基本原理2.1二进制振幅键控（2ASK ）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2ASK 。
对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”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“1”，无载波输出时表示发送“0”。
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。
二进制数字幅度调制
则二进制振幅键控信号的功率谱密度P2ASK(f)为
P2 ASK (
f
)
1 16
Ts
S
a2
[
(
f
fs
fc ) ]
Sa2[ (
f
fs
fc
)
]
1 [ ( f
16
fc) ( f
fc )]
式中用到 P=1/2，
fs=1/Ts
P2A SK( f )
0 dB
－ 2fs －fc －fs －fc －fc ＋fs －fc ＋ 2fs O fc － 2fs fc －fs fc fc ＋fs fc ＋ 2fs f
t
e0(t)
s(t)
t
(b)
(c)
载波发 生器
开关
S
e(t)
s(t) (a)
1
0
1
1
0
0
1
s(t) t
Tb
载波信 号
t
2ASK信号
t
(b)
图 3 2ASK信号的产生及波形模型
载 波 振～ 荡
R1 V1
R3 V2
V3V4Βιβλιοθήκη R2R4基带脉 冲输入
调幅信 号输出
图 4 桥式调制器产生2ASK信号
基带脉 冲输入 R1
V
载波振 荡
R2
＋
～ －
Eb
图 5 简单的三极管调幅器
周期 方波源
s(t) 基带信号
÷N a
b
&c
＋E1
d
带通滤波器 e e(t)
－E2
图 6 2ASK信号的实现方法
2ASK信号的功率谱及带宽
一个2ASK信号可以表示成：e0 (t) s(t) cosct
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目录1 技术要求12 基本原理12.1 频带传输的意义12.2 2ASK调制12.2.1 基本原理12.2.2 两种调制法22.2.3 功率谱密度32.3 2ASK解调33 建立模型描述43.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真4 3.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真53.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真64 模型组成模块功能描述或程序注释74.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真74.1.1 调制模块74.1.2 信道模块84.1.3 解调模块84.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真94.2.1 调制及信道模块94.2.2 解调模块104.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真115 调试过程及结论135.1 使用SystemView编程实现2ASK模型仿真135.1.1 采用模拟相乘法调制，及信道加噪后各点输出波形135.1.2 采用非相干解调各点输出波形135.1.3 采用相干解调各点输出波形145.1.4 模拟调制法与键控法比较155.1.5 波形分析155.2 使用Simulink编程实现2ASK模型仿真165.2.1 模拟调制，相干解调各点输出波形165.2.2 模拟调制，非相干解调各点输出波形175.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真186 心得体会187 参考文献19二进制数字频带传输系统设计——2ASK系统1 技术要求设计一个2ASK数字调制系统，要求：<1）设计出规定的数字通信系统的结构；<2）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）；<3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；<4）观察仿真并进行波形分析；<5）系统的性能评价。
2 基本原理2.1 频带传输的意义实际生活中，大多数信道因具有带通特性而不能直接传输基带信号，因为基带信号往往含有丰富的低频分量。
因此必须用数字基带信号对载波进行调制，即完成频谱搬移，以使信号与信道的特性相匹配。
常用的调制方法有振幅键控<2ASK），频移键控<2FSK），相移键控(2PSK>。
这里使用二进制振幅键控<2ASK）。
2.22ASK调制2.2.1 基本原理2ASK是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。
其信号表达式为：，S (t>为单极性数字基带信号。
其调制过程如图1所示：图1 2ASK 调制过程2.2.2两种调制法2ASK 信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。
模拟调制法使用乘法器实现，如图2所示。
键控法使用开关电路实现，如图3所示。
图2 模拟调制法图3 键控法2.2.3功率谱密度若设S(t>的功率谱密度为Ps<f ），2ASK 信号的功率谱密度为，则由图4可见，2ASK 信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬移，由连续谱和离散谱组成。
e 0( t也称 OOK 信号开关 K 接01 K 接1定时脉冲S( t >e d图4 2ASK 功率谱密度2.32ASK 解调2ASK 有两种基本解调方法：相干解调法<同步检测法）和非相干解调法<包络检波法）。
相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。
为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。
解调过程如图5所示。
图5 相干解调包络检波器通常由整流器和低通滤波器组成，可以直接从已调波中提取原始基带信号，结构简单，如图6所示。
经过各个模块后波形变化如图7所示。
图6 非相干解调e of c +f c f f c + f c - f f c图7 非相干解调过程的时间波形3建立模型描述3.1使用SystemView实现2ASK模型仿真SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token>去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。
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。
在此次设计中，使用SystemView实现两种调制方法和两种解调方法<相干解调和非相干解调），同时在信道传输中加入高斯噪声。
在结果分析中，对使用模拟相乘法调制的信号所进行的两种不同解调方式的误码率，眼图，功率谱密度做了比较。
原理图如图8所示。
图8 SystemView仿真原理图3.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，丰富的可扩充的预定义模块库。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI> ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
在此次设计中，使用Simulink实现模拟调制法和两种解调方法<相干解调和非相干解调），同时在信道传输中加入高斯噪声。
原理图如图9所示。
图9 Simulink仿真原理图3.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真在此次设计中，由于对Matlab编程不是特别熟练，仅实现了模拟调制，信道加噪，相干解调<仅使用低通滤波）。
这里用到的主要函数有：rand随机数产生函数，ellipord椭圆滤波器阶数选择函数，ellip椭圆滤波器产生函数，filter滤波函数。
使用编程主要是信号的产生和滤波器的编写，而重中之重是滤波器的设计，如果能设计出较好的滤波器，基本上编程不存在难度。
4模型组成模块功能描述或程序注释4.1使用SystemView实现2ASK模型仿真4.1.1 调制模块模拟调制法和键控法在SystemView上使用的元件如图10所示。
各元器件编号，图符，名称，功能及参数如表1所示。
通过参数可以发现，1000HZ 的基带信号由2000HZ的载波进行调制。
模拟调制法中，直接将载波与基带信号相乘，这里载波输出为COS波形。
键控法中，设门限为0.5V，由基带信号控制键的方向。
当基带信号值大于0.5V，则输出载波；否则输出0<阶跃信号值设为0）。
图10 SystemView调制模块表1 SystemView调制模块元件参数表续表1 SystemView调制模块元件参数表4.1.2信道模块在信道中加入高斯噪声，如图11所示。
其中编号7为加法器，编号8为高斯噪声，参数为Con=Std，Std=0.3V图11 信道模块4.1.3 解调模块解调使用了相干解调和非相干解调两种方式，如图12所示。
相干解调经过带通—相乘—低通—抽样判决后输出。
非相干解调经过带通—全波整流—低通—抽样判决后输出。
图12SystemView解调模块各元件具体情况见表2。
表2 SystemView解调元件参数表4.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真4.2.1 调制及信道模块仿真模块实现模拟调制法：基带信号与载波相乘，以及信道加高斯噪声，模块图如图13所示。
各元件参数如表3所示。
图13 Simulink调制及信道模块表3 Simulink调制元件参数表4.2.2解调模块解调模块中，相干解调法经过相乘器—低通—抽样判决后输出；非相干解调经过整流—低通—抽样判决后输出。
这里调制信号省略了经过带通滤波器这一环节，影响不大。
低通滤波器后面整个部分是抽样判决器。
其中，抽样由同步冲激信号与解调信号相乘实现，信号值与开关门限值进行比较后，若信号值较大，则输出1，否则输出0，这样就实现了判决功能。
原理图如图14所示，参数表如表4所示。
图14 Simulink 解调模块表4 Simulink 解调元件参数表续表4 Simulink 解调元件参数表4.3使用Matlab编程实现2ASK模型仿真clear。
close all。
%%%%%%%%%%%%%%%%%随机生成原始信号t=0:0.0001:1-0.0001。
%取10000个采样点f=100。
%载波参数设置carrier=cos(2*pi*f*t>。
M=500。
p=length(t>/M。
%每500个点分成一份，共20份randNum=rand(1,p>。
%产生20个随机数Signal=zeros(1,length(t>>。
%产生10000个全0序列for i=1:p %将随机数判为1或0if randNum(i>>=0.5randNum(i>=1。
elserandNum(i>=0。
endendfor j=0:p-1。
%产生原始信号，共20个码元for n=1:M。
Signal(j*M+n>=randNum(j+1>。
endend%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制过程ASK_Signal=carrier.*Signal。
% 调制信号%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%信道noise=randn(1,10000>/5。
%噪声生成ASK1=ASK_Signal+noise。
%加噪处理%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%解调过程ASK2=ASK_Signal.*carrier。
%与本地载波相乘%低通椭圆滤波器fp=20。
fs=80。
Fs=8000。
%通带截止频率，阻带截止频率rp=1。
rs=40。
%通带波动，阻带衰减wp=2*pi*fp/Fs。
ws=2*pi*fs/Fs。
[N,Wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs>。
%椭圆滤波器阶数选择函数[b,a]=ellip(N,rp,rs,Wn>。
%椭圆模拟滤波器原型ASK_out=filter(b,a,ASK2>。
%滤波%%判决器panjue=max(ASK_out>/2。