通信原理大作业

通信原理大作业

2ASK信号传输仿真

一、选题意义

2ASK（二进制振幅键控）是一种最简单的数字信号的载波传输，通过对2ASK 的仿真可以更好的理解数字调制系统的组成以及各模块的功能。

二、仿真实验任务

1.掌握 2ASK 调制解调原理及其实现方法。

2.按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK信号和高斯白噪声，经过信道

传输后进行解调。

3.测试2ASK传输信号加入噪声后的误码率，分析2ASK传输系统的抗噪声性能；

三、仿真原理

本实验主要是利用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。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。

3.1 2ASK调制与解调原理

3.1.1 2ASK调制原理

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

2

()()cos()[()]cos ASK c n s c

n

e t s t w t a g t nT w t

==-

∑

(1)

其中：

二进

制振幅键控

信号时间波形如图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）。

图1 二进制振幅键控信号时间波形

在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：（1）模拟相乘法：通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法，其电路如图2所示。在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输

入到相乘器中完成调制。

（2）数字键控法：用开关电路控制输出调制信号，当开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图3所示。

图2 模拟相乘法图3 数字键控法

3.1.2 2ASK解调原理

2ASK/OOK信号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），相应的接收系统如图4、图5所示。

图4 非相干解调方式

图5 相干解调方式

抽样判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b，当信号抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。

图6

2ASK 信号非相干解调过程的时间波形

3.2 设计步骤

3.2.1 2ASK 调制解调系统

通过Simulink 的工作模块建立2ASK 调制解调系统，用示波器观察调制及解调过程中信号的波形。二级2ASK 调制与解调系统的仿真电路图如图7所示。

1

1

100000101

a

b

c d

Calculation

图7 2ASK调制与解调系统的仿真电路图

将基带信号（Bernoulli信号）与载波信号（正弦信号）相乘，经过带通滤波器，就完成了调制过程；经过信道传输后，经过带通滤波器，与本地载波（正弦信号）相乘，再经过低通滤波器，最后经过抽样判决起转换成数字信号，就完成了解调过程。

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。第一路波形为基带信号（Bernoulli信号），第二路波形为载波（正弦信号），第三波形路为调制后的信号，第四路波形为已调信号经过带通滤波器和低通滤波器后所得信号，第五路波形为经过抽样判决器过得到的解调波形。

3.2.2 系统所用模块的参数设置

在2ASK调制与解调中，将基带信号（Brenoulli信号）零出现的概率设为0.5，抽样时间设为1，其参数设定如图8所示。载波频率应比基带信号的频率大，故将载波的频率参数设置为10*pi，抽样时间为0，其参数图如图9所示。

图8 2ASK基带信号参数设定

图9 2ASK载波信号参数设定

带通滤波器和低通滤波器的参数设定如图10，11所示。

图10 2ASK带通滤波器参数设定

图11 2ASK低滤通波器参数设定抽样判决器参数设定如图12所示。

图12 2ASK抽样判决器参数设定计算误码率模块参数设定如图13所示。

图13 2ASK误码率计算模块参数设定

四、仿真实验结果及分析

1）不加噪声时，示波器显示的5路信号波形如图14所示。

图14 不加噪声示波器显示的波形

图中由上到下波形所表示为：

1.信号源产生的信号波形

根据3.2中参数的设置，信号源产生的信号是二进制基带信号，信号的幅度为0和1时分别代表二进制信息“0”和“1”，且0、1出现的概率相等。时间轴上单位长度表示码元的持续时间，即为1秒，图中显示了前10秒内信号源产生的信号波形。

2.加入的正弦载波的信号波形

正弦信号的幅度设置为1，频率为10*pi，即周期为0.2秒，从图中可以看到，1个码元持续时间内，正弦信号重复5个周期。

3.已调信号经过带通滤波器后的信号波形

这就是2ASK信号的时域波形，2ASK信号是基带信号和正弦载波相乘得到的，