2ASK调制与解调系统基于matlab

2ASK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析
摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。

作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。

从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。

二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。

关键词：MATLAB ；Simulink仿真平台；2ASK调制与解调系统；误码率；
1 引言
1.1 课程设计目的
通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关2ASK调制与解调系统的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。

1.2 课程设计内容
利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2ASK调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形;用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上
各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

1.3课程设计要求
1）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉2ASK/2ASK系统的调制解调原理，构建调制解调电路图.
2）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱
的变化。

并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。

3）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率,并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。

4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。

2 2ASK 调制与解调原理
2.1 2ASK 调制与解调原理
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-P ，且相互独立。

该二进制符号序列可表示为
s(t)=
， 其中: an= 0, 发送概率为P 1, 发送概率为1-P
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: g(t)= 1 0 TS 0 其他
则二进制振幅键控信号可表示为
e2ASK(t)=
二进制振幅键控信号时间波型如图1 所示。

由图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 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(同步检测法)，其相应原理方框图如图3 所示。

2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图4 所示。

)(S n
n nT t g a -∑≤
t
w nT t g a c
S
n
n
cos )(-∑
图1 二进制振幅键控信号时间波型
图2 二进制振幅键控信号调制器原理框图
图3 二进制振幅键控信号解调器原理框图
)
(a )
开关电路
)
(b )
e (a )
e (b )
图4
2ASK 信号非相干解调过程的时间波形
3 模块设计与仿真图形分析
3.1 simulink 的工作环境熟悉
建立一个很小的系统，用示波器观察正弦信号的平方的波形，如图5 系统中所需的模块：正弦波模块，示波器模块，乘法器；
图5 正弦仿真电路图
正弦波参数设置如图6所示：
11100000101
a
b c
d
图6 正弦参数设置
系统内的示波器显示的波形如图。

图7 单正弦波与平方波的对比
结论：两正弦波叠加之后的周期是原周期的1/2,频度是原频度的2倍。

3.2二级2ASK调制与解调系统电路图
（1）二级2ASK调制与解调系统的仿真电路图
二级2ASK调制与解调系统的仿真电路图如图8
此系统所用仿真电路模块有: 伯努利二进制发生器模块，正弦波发生器模块，功率
谱密度模块，高斯噪声发生器Gaussian Noise Generator模块，模拟滤波器模块，误码率计算模块，采样量化编码模块，示波器模块。

伯努利二进制发生器模块用于发出源信号，示波器用于观察波形。

图8 二级2ASK调制与解调系统的仿真电路图
（2）系统所用模块的参数设置
伯努利二进制发生器模块ernoulli Binary Generator的参数设置为：Probability of a zero 0概率设为0.5，initial seed设为61，Sample time抽样时间为1S，Sample per frame是输入信息码为1。

图9 伯努利二进制发生器模块参数设置Power Spectral Density的参数设置为：Sample time抽样时间为0.01s
图10 Power Spectral Density的参数设置
正弦波Sine Wave的参数设置为：频率设为60rad/sec。

图11 正弦波Sine Wave的参数设置Product1模块的参数设置为：输入端数量设为2
图12 Product1模块的参数设置
Gaussian Noise Generator模块的设置为：Sample time抽样时间为0.01s
图13 Gaussian Noise Generator模块的设置
Sum模块的参数设置为：sample time 设为-1
图14 Sum模块的参数设置
Analog Filter Design2模块的参数设置为：
图15 Analog Filter Design2模块的参数设置
Power Spectral Density1模块的参数设置为：Sample time抽样时间为0.01s
图16 Power Spectral Density1模块的参数设置Product模块的参数设置为：输入端数量设为2
图17 Product模块的参数设置
Analog Filter Design1模块的参数设置为：
图18 Analog Filter Design1模块的参数设置
Error Rate Calculation模块的参数设置为：延时Receive delay设为2。

图19 Error Rate Calculation模块的参数设置
Sampled Quantizer Encode模块的参数设置为：量化分割quantization partition设为[0.2]，量化码quantization codebook设为[0 1]。

图20 Sampled Quantizer Encode模块的参数设置
Display的参数设定为：
图21 Display的参数设定
Scope1的参数设定为：示波器的接口有6个，时间范围是自动调整
图22 Scope1的参数设定
2）系统运行示波器的显示为：
不加噪声示波器显示为如图23，由上到下波形所表示为：
1.发出源信号波形。

2.加入正弦波信号后的信号波形。

3.经过带通滤波器后的信号波形。

4.经过低通滤波器后的信号波形。

5.采样量化编码后的输出源信号波形。

图23 不加噪声示波器的显示
不加噪声 Display的显示为：
图24 不加噪声 Display的显示
加入高斯发生器 Gaussian Noise Generator模块，设置为：Sample time抽样时间为0.01s
图25 Gaussian Noise Generator模块设置
加入高斯噪声后，示波器显示如图26，由上到下波形所表示为：
1.发出源信号。

2.加入正弦波信号后的信号波形。

3.加入高斯噪声后的波形。

4.经过带通滤波器后的信号波形。

5.经过低通滤波器后的信号波形。

6.采样量化编码后的输出源信号波形。

图26 加入高斯噪声后示波器的显示
加入高斯噪声后Display的显示为：
图27加入高斯噪声后Display的显示
结论：在编码器和解码器模块间加上高斯噪声模块模拟信号在信道中的传输有干涉，所以就有了误码率，并且随着错误率的增大误码率增大。

4结束语
通过本次课程设计，我们主解了要了2ASK调制与解调原理，特别是2ASK调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB等课程，以达到融会贯通的目的。

通过对通信系统原理和MATLAB的学习，在通过硬件实现时会时不时地会出现一些问题，诸如：某个芯片的用法、其适用范围、其典型应用时会出现的问题、滤波器的设计、模拟电路中反馈电阻与控制增益器件的调节等等，都需要理论知识和实践经验结合才能解决。

在此期间，首先，通过查阅相关书籍、文献，搞清楚原理框图，为今后的实验及论文写作奠定比较扎实的理论；其次，在原理图的基础之上，设计具体的硬件实现流程图，利用将一个大而复杂的系统分解转化为多个小而简单的模块的思想，在进行整合、连接，将复杂的问题简单化。

了解了更多关于通信的知识，对以后的学习和工作又了莫大的帮助。

通过本次课程设计，加强了对通信系统原理的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力。

在学习通信原理理论后进行一次电子设计与制作，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。

为进一步学习计算机网络，数据通信，多媒体技术等课程打下坚实的基础。

运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。

在此，首先要感谢蔡老师对我们一直以来的关心和照顾，细心给我们解答疑惑，帮助我们更好的学习，同时还要谢谢同学们热情的帮助。

最后，祝老师新年快乐！笑口常开！
参考文献
【1】樊昌信，曹丽娜，通信原理，国防工业出版社，2008
【2】邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析，清华大学出版社，2008 【3】桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，2002
【4】张圣勤，MATLAB7.0实用教程，机器工业出版社，2006
【5】吴伟铃，庞沁华，通信原理，北京邮电大学出版社，2005
【6】苗云长等主编，现代通信原理及应用。

电子工业出版社，2005
【7】曹志刚，钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，1992。