数字通信实验报告

数字通信

综合实验

学院计算机与电子信息学院

专业电子信息工程班级电信XX-X 姓名 XXX 学号 1103403XXXX

指导教师陈信

实验报告评分：_______

目录

一、目的和要求 (3)

二、实验原理 (3)

三、实验内容 (4)

四、模块设计 (4)

五、实验结果与分析 (10)

六、心得体会 (10)

七、参考文献 (11)

一、目的和要求

目的：

此次课程设计主要运用MATLAB 集成环境下的Simulink 仿真平台对2ASK 频带传输系统仿真，并把运行仿真结果输入到显示器，根据显示器结果分析设计的系统性能。在设计中，目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK 调制。产生一段随机的二进制非归零码的频带信号，对其进行ASK 调制后再加入加性高斯白噪声传输，在接收端对其进行ASK 解调以恢复原信号，观察还原是否成功。通过Simulink 的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK 调制与解调情况。数字频带传输系统的仿真（用Simulink 实现）

要求：

含纠错编译码、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK 调制与解调4种方式中的一种和高斯白噪声的信道。

1.画出系统结构图。

2.绘制出基带信号、已调信号、解调信号波形和它们频谱图，列出各simulink 模块参数设计界面和眼图。

二、 实验原理

二进制振幅键控原理（2ASK ）

数字幅度调制又称幅度键控（ASK ），二进制幅度键控记作2ASK 。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，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2ASK 信号可表示为

t w t s t e c cos )()(0= （2-1） 式中，c w 为载波角频率，s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列

)()(b n n nT t g a t s -=∑ （2-2） 其中，g(t)是持续时间b T 、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；n a 为二进制数字 ⎩⎨⎧-=P P a n 101，出现概率为，出现概率为 （2-3）

2ASK/OOK 信号的产生方法通常有两种：模拟调制（相乘器法）和键控法。本课程设计运用模拟幅度调制的方法，用乘法器实现。相应的调制如下图：

模拟相乘法

AM信号的解调一样，2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。本课程设计要求的是相干解调，如下图：

三、实验内容

数字频带传输系统的仿真（用Simulink实现）含纠错编译码、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK 调制与解调4种方式中的一种和高斯白噪声的信道。

四、模块设计

ASK调制

首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进行相乘，在MATLAB下Simulink仿真平台构建了ASK调制原理图如下图所示：

ASK调制电路图

数字基带信号数据设置：基带码元传码率设为4Baud，基带信号设置为二进制单极性信号数据设置如下图。

基带信号数据设置

由于信号经过远距离传送时，信号频率越高，信号传送的更远，因此在信号调制过程中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。信号源频率为4 Hz，所以将载波频率设置为8 Hz，参数设置如图3-3 。由于在载波参数设置里，频率的单位是rad/sec，所以即为16*pi。实际上载波频率远大于信号院频率，这样设置只是为了更清晰的观察调制信号波形，了解产生原理。

载波信号参数设置

ASK调制与解调

未加噪声的ASK信号产生和解调原理总图如下图所示。

ASK调制与解调仿真电路图

低通滤波器（Filter type为Lowpass）的频带边缘频率与信号源的频率相同，前面设置信号源频率为 4 Hz，所以对话框中“Passband edge frequency (rads/sec)：”应填“8*pi”。

参数设置如下图所示。

低通滤波器数据设置

抽样保持器的抽样保持时间应该设为0.25，与基带信号周期时间一致如下图。

抽样保持器参数设置

对于2ASK系统，当发送“0”和“1”概率相等时，判决器的最佳判决门限为a/2，它与接受机输信号的幅度有关。当接收机输入的信号幅度发生变化，最佳判决门限也将随之改变。抽样判决器参数设置如下图所示：

抽样判决器的参数设置

设置好参数之后，进行仿真，由示波器的输出波形可知，信号的调制解调成功，但存在 1比特的时延（用时延时间乘以采样量化编码器的采样频率）。因而，误码器的可接纳时延为1比特。其参数设置如下图所示：

误码器的参数设置

加入高斯白噪声后的ASK调制与解调

加性高斯白噪声（AWGN）在信道中传输。故在加载在接收端之前，然后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。如下图所示。

A SK调制与解调中加入高斯白噪声仿真图

高斯白噪声的抽样时间设置为0.001(误码少)，如下图所示

高斯白噪声的参数设置

带通滤波器的下频应该等于载波频率与调制信号频率之差，上频应该等于载波频率与调制信号频率之和。前面已设置信号源频率为4Hz，载波频率为8Hz,计算得上、下截止频率分别为4Hz、12Hz，转换成以rads/sec为单位即为8*pi 、24*pi。参数设置如下图所示：

带通滤波器的参数设置

五、实验结果与分析

在ASK调制与解调中加入高斯白噪声后各波形图，如下图。

各点信号的波形

高斯白噪声的抽样时间设置为0.018时，500个编码中有9个是误码如下图

高斯白噪声的抽样时间设置为0.001，没有误码，符合设计要求，如图所示

六、心得体会

在本次课程设计中，我了解到了通信系统仿真的重要性和simlink功能的强大。它可以很好地让我们理解通信原理以及其中的过程，能够对系统进行仿真，这对于我们专业的学生来说是非常重要。我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否达到目标，从中及时发现并解决问题，不断地改进和优化方案，这样可以提高效率，节约投资，缩短开发设计时间。