目录
1 技术要求1
2 基本原理1
2.1 频带传输的意义1
2.2 2ASK调制1
2.2.1 基本原理1
2.2.2 两种调制法2
2.2.3 功率谱密度3
2.3 2ASK解调3
3 建立模型描述4
3.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真4 3.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真5
3.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真6
4 模型组成模块功能描述或程序注释7
4.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真7
4.1.1 调制模块7
4.1.2 信道模块8
4.1.3 解调模块8
4.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真9
4.2.1 调制及信道模块9
4.2.2 解调模块10
4.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真11
5 调试过程及结论13
5.1 使用SystemView编程实现2ASK模型仿真13
5.1.1 采用模拟相乘法调制，及信道加噪后各点输出波形13
5.1.2 采用非相干解调各点输出波形13
5.1.3 采用相干解调各点输出波形14
5.1.4 模拟调制法与键控法比较15
5.1.5 波形分析15
5.2 使用Simulink编程实现2ASK模型仿真16
5.2.1 模拟调制，相干解调各点输出波形16
5.2.2 模拟调制，非相干解调各点输出波形17
5.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真18
6 心得体会18
7 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 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0 1 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 o f 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0 if randNum(i>>=0.5 randNum(i>=1。 else randNum(i>=0。 end end for 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>。 end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%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。 for i=0:p-1 if ASK_out(i*M+M/2>>panjue ASK_out1(i*M+1:i*M+M>=1。 %判决输出1 else ASK_out1(i*M++1:i*M+M>=0。 %判决输出0 end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%绘图 figure(1> subplot(5,1,1>。plot(t,Signal>。axis([0,1,-0.1,1.1]>。grid on。xlabel('时间/s'>。ylabel('幅值'>。title('原始信号'>。 subplot(5,1,2>。plot(t,ASK_Signal>。grid on。 xlabel(' 时间/s'>。ylabel('幅值'>。title('调制信号'>。 subplot(5,1,3>。plot(t,ASK1>。grid on。 xlabel('时间/s'>。ylabel('幅值'>。title('加噪信号'>。 subplot(5,1,4>。plot(t,ASK_out>。axis([0,1,-0.1,1.1]>。grid on。 xlabel('时间/s'>。ylabel('幅值'>。title('滤波器输出'>。 subplot(5,1,5>。plot(t,ASK_out1>。axis([0,1,-0.1,1.1]>。grid on。xlabel('时间/s'>。ylabel('幅值'>。title('解调信号'>。 5 调试过程及结论 5.1 使用SystemView编程实现2ASK模型仿真 5.1.1 采用模拟相乘法调制，及信道加噪后各点输出波形 图15中显示的是调制及信道模块，三个波形分别为基带信号，模拟调制信号，加噪信号。可以发现经过调制后，以载波的“有”和“无”分别表示基带信号的“1“和“0”。 经过信道后，出现杂波。为了看清楚，这里对波形图进行了放大，只截取了 部分。 图15 模拟调制及信道模块各点输出波形 5.1.2 采用非相干解调各点输出波形 图16中显示的是非相干解调模块的输出，5个波形分别为基带信号，解调信号，带通滤波输出，整流输出，低通滤波输出。可以发现解调各点波形与原理中叙述的完全一致，当然具有一定的延迟。从基带信号与最后解调输出对比中可以明显看出，具有延时，但根据坐标轴显示为这是0.01秒内的波形，因此经过估计延时绝对不大于0.5毫秒。 图16 非相干解调模块各点输出波形 5.1.3 采用相干解调各点输出波形 图17显示的是相干解调模块输出，5个波形分别为基带信号，解调输出信号，带通滤波输出，乘法器输出，低通滤波输出。与非相干解调不同的是，相干解调经过乘法器，和低通滤波器后，仍存在幅值小于0的点；而非相干解调经过整流后，波形幅值全部为正。同样，解调输出波形存在延时，但延时不会大于0.5毫秒。 图17 相干解调模块各点输出波形 5.1.4模拟调制法与键控法比较 图18显示的是对相同的基带信号进行模拟调制和键控法的对比图，3个波形分别为基带信号，模拟调制输出，键控法调制输出。可以明显发现，两种调制方法输出完全一致，说明使用这两种调制方法就效果而言没有差别。 图18 模拟调制和键控法输出波形 5.1.5波形分析 图19是两种解调方式四次不同基带输入的误码率比较，这里设置了测试比特数为2500bit。从中可以发现，采用相干解调误码率较非相干解调要小许多，而这种情况实现的前提是相干解调在接收端能提供一个与调制载波严格同步的本地载波。 图19 两种解调方式的四组误码率比较 图20是两种解调方式各自通过低通滤波器的眼图，上面的是非相干解调的，下面的是相干解调的。“眼睛”张开程度基本一致，且都比较端正，可见码间串扰比较小。 图20 两种解调方式的眼图 图21是分别为非相干解调和相干解调的经过低通滤波后的功率谱密 度。 图21 两种解调方式的功率谱密度 5.2 使用Simulink编程实现2ASK模型仿真 5.2.1 模拟调制，相干解调各点输出波形 图22所示为使用相干解调仿真波形，从上到下依次为基带信号，调制信号，加噪信号，相乘器输出，低通滤波输出，抽样判决输出。基本上不存在错判和延时，可见整个系统设计的比较完美。 图22 模拟调制，相干解调波形 5.2.2 模拟调制，非相干解调各点输出波形 图23所示为非相干解调波形，从上到下依次为基带信号，整流输出， 低通滤波输出，抽样判决输出。基本无延时，仿真效果较好。 5.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真 图24是使用Matlab编程仿真图，波形依次为原始信号，调制信号，加噪信号，低通滤波输出，判决输出。由于使用的系统和信号都比较简单，故整个过程不存在额外的干扰。可以看出，除了低通滤波后波形存在衰减，系统仿真结果比较不错。这也有编程实现本身的特点在里面。 图24 Matlab编程仿真图 6 心得体会 这是我们第三次做课程设计了，这次我们要在两个星期内完成两个课程设计和一个能力拓展训练，即三份报告，而且要使用基本不会操作的Matlab，SystemView，LabView三种不同的软件，压力还是不小的。但是俗话说得好，有压力就有动力。尽管时间匆忙，但在同学帮助，图书馆借阅相关书籍，网上查阅资料和自己努力下，就2ASK设计而言，我成功实现了使 目录 1 技术要求1 2 基本原理1 2.1 频带传输的意义1 2.2 2ASK调制1 2.2.1 基本原理1 2.2.2 两种调制法2 2.2.3 功率谱密度3 2.3 2ASK解调3 3 建立模型描述4 3.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真4 3.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真5 3.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真6 4 模型组成模块功能描述或程序注释7 4.1 使用SystemView实现2ASK模型仿真7 4.1.1 调制模块7 4.1.2 信道模块8 4.1.3 解调模块8 4.2 使用Simulink实现2ASK模型仿真9 4.2.1 调制及信道模块9 4.2.2 解调模块10 4.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真11 5 调试过程及结论13 5.1 使用SystemView编程实现2ASK模型仿真13 5.1.1 采用模拟相乘法调制，及信道加噪后各点输出波形13 5.1.2 采用非相干解调各点输出波形13 5.1.3 采用相干解调各点输出波形14 5.1.4 模拟调制法与键控法比较15 5.1.5 波形分析15 5.2 使用Simulink编程实现2ASK模型仿真16 5.2.1 模拟调制，相干解调各点输出波形16 5.2.2 模拟调制，非相干解调各点输出波形17 5.3 使用Matlab编程实现2ASK模型仿真18 6 心得体会18 7 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 课程名称数字通信综合实验 题目数字频带传输系统的仿真 专业电子信息工程 班级 学号 姓名 指导教师 地点 时间：2015年7月04日至2015年7月08日 摘要 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。 关键词：Simulink ；高斯白噪声；调制与解调 第1章前言 (4) 1.设计平台 (4) 2. Simulink (5) 第2章通信技术的历史和发展 (7) 2.1通信的概念 (7) 2.2 通信的发展史简介 (9) 2.3通信技术的发展现状和趋势 (9) 第3章2ASK的基本原理 (10) 3.1 2ASK定义 (10) 3.2 2ASK的调制 (11) 3.3 2ASK的解调 (11) 第4章2ASK频带系统设计方案 (12) 4.1仿真系统的调制与解调过程 (12) 4.2 SIMULINK下2ASK系统的设计 (12) 第5章仿真结果分析 (17) 第6章出现的问题及解决方法 (23) 第7章总结 (24) 参考文献 (24) 第1章前言 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，载波数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1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，此制称为二进制振幅键控信号。 数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱的“搬移”数据的发送端进行搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程，解调过程在称作解调器的设备中完成。经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输系统。 数字频带传输系统或带通信号是现代通信系统的非常重要部分，通过调制来时信号与信道特新相匹配从而达到效果、传输为目的。数字频带传输系统既可用于低速数据信道，而可以用于中、高速数字信道，其应用很广泛，因此研究数字频带传输系统具有非常重要的义。理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。是学习者对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。设计或分析一个简单的通信系统，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。 1.设计平台 MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型 二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB 及SIMULINK 建模环境简介 MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和SIMULINK 两大部分。 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。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 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，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。 数字通信系统的基本模型 从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字通信系统模型 一、2ASK 调制解调 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。 t t S t e c ωcos )()(0 ?= 第6章数字信号频带传输 知识点 (1) 数字调幅、调频、调相——二元与多元系统信号分析； (2) 传输信道的利用——正交复用、带宽、频带利用率； (3) 解调方式——相干与非相干； (4) 各种系统噪声性能分析。 知识点层次 (1) 以二元调制系统为基础，掌握数字调制解调模型及信号特征；理解噪声性能分析方法。掌握基于信噪比的误比特率公式与比较分析； (2) 掌握以QPSK、QAM、MSK为重点的基本原理与技术特征，并熟悉有关重要参量与技术措施；掌握各种传输方式误码率表示式； (3) 通过大体了解改进型调制技术特点，了解现代调制技术思路； 本章涉及的系统最佳化设计思想 信号设计——基于已调波信号间正交的概念； 传输技术——基于正交载波复用与多元调制技术； 接收技术——基于相干接收与最佳接收的原理及发展。 6.1 数字频带调制概述 通过第3章模拟调制的讨论，我们已明确到，以调制信号去正比例控制正弦载波3个参量之一，可以产生载荷信息的已调波，并分为线性调制（幅度调制）和角度调制（调频与调相）。现将模拟调制信号改换为数字信号，仍去控制正弦载波，就可以得到相应的数字调幅、数字调频与数字调相等已调波。 本章拟首先介绍二元数字信号作为调制信号的基本调制方式。它们已调波分别称为二元幅移键控——ASK（amplitude shift keying）、二元频移键控——FSK（frequency shift keying）和二元相移键控——PSK（phase shift keying），并分别分析与计算它们在不同解调方式下的抗噪声性能。 然后介绍以多进制符号（M元）控制载波某1个或1、2个参量构成的多元调制，以及常用的优质调制技术。 本章讨论问题的基本着眼点为： （1）各种数字调制方式的发送信号（已调波构成）的设计考虑及其时、频域表示方式。 （2）针对已调波的时—频域特点，给出其传输有效带宽，讨论它们对于传输信道频带利用率。 （3）相干与非相干解调方法与解调效果评价。 （4）分析不同调制与不同解调方式的系统，在高斯信道环境下的抗噪声性能，同时计算它们的接收信号的比特或符号误差概率。 （5）在此基础上，能使读者深入了解到如何进行信号与系统优化设计，能够达到既有效又可靠信息传输。 就本章内容而言，称为数字信号频带传输（或调制），也可称为数字信号的载波传输（或调制）。虽然调制信号为二元或多元数字信号，但已调波信号却是连续波，因此也可称为数字信号的模拟传输。 本章覆盖的内容与概念很多，设计的数字分析也往往比较繁杂，所设计的调制技术均有很大的实用意义，并在不断发展。 6.2 二元幅移键控（ASK） 6.2.1 ASK信号分析 以二元数字信号序列或其波形序列去控制角频（载频）为、初相为（可设为0） 的幅度，可产生2ASK信号。首先应以基带数字序列来表示，即调制信号为 （6.2.1）式中，——二元码符号，取1或0； 二进制数字调制系统的性能比较 应用物理07-1班 3070950103 安迎波 1.引言 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使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，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。 一般说来，数字调制技术可分为两种类型：(1) 利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；(2) 利用数字信号的离散取值特点键控载波，从而实现数字调制。第(2)种技术通常称为键控法，比如对载波的振幅、频率及相位进行键控，便可获得振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)及相移键控(PSK)调制方式。键控法一般由数字电路来实现，它具有调制变换速率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高等特点。 本篇的目的在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview 仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真，同时对以上系统进行性能比较。 2 二进制振幅键控 2ASK 2.1调制系统： 实验原理：2ASK 的实现 在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK ）。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，故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。 二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解调系统。 (a )模拟调制法（相乘器法） 开关电路 (t) (b)通-断键控(OOK,On-Off Keying ) 二进制不 武汉理工大学《通信原理课程设计》 目录 1 课设设计要求 (1) 1.1 题目的意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 FSK设计原理和方案 (2) 2.1 FSK的调制 (2) 2.1.1 直接调频法 (2) 2.1.2 频率键控法 (2) 2.1.3 基于FPGA的FSK调制方案 (3) 2.2 FSK的解调 (3) 2.2.1 同步（相干）解调法 (3) 2.2.2 FSK滤波非相干解调法 (4) 2.2.3 基于FPGA的FSK解调方案 (5) 3 FSK设计的程序与仿真 (5) 3.1 FSK基于HDL语言调制 (5) 3.1.1 FSK调制程序 (5) 3.1.2 FSK调制仿真 (7) 3.1.3FSK调制电路 (8) 3.2 FSK基于VHDL语言解调 (8) 3.2.1 FSK解调程序 (8) 3.2.2FSK解调仿真 (10) 3.2.3 FSK解调电路 (10) 4心得体会 (11) 参考文献 (12) 1课设设计要求 1.1题目的意义 数字调制技术是现代通信的一个重要内容，在数字通信系统中由于数字信号具有丰富的低频成份，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而需要将基带信号进行数字调制(Digital Modulation)。数字调制同时也是数字信号频分复用的基本技术。 数字调制与模拟调制都属于正弦波调制，但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制,因而数字调制具有自身的特点一般说来数字调制技术分为两种类型：一是把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值去键控载波，从而实现数字调制。后一种方法通常称为键控法。例如可以对载波的振幅、频率及相位进行键控，便可获得振幅键控 (ASK)、移频键控(FSK)、相移键控(PSK)等调制方式。 移频键控(FSK)是数字信息传输中使用较早的一种调制形式，它由于其抗干扰及衰落性较好且技术容易实现，因而在集散式工业控制系统中被广泛采用。以往的键控移频调制解调器采用“定功能集成电路+连线”式设计；集成块多，连线复杂，容易出错，且体积较大，本设计采用Lattice公司的FPGA芯片，有效地缩小了系统的体积，降低了成本，增加了可靠性，同时系统采用VHDL语言进行设计，具有良好的可移植性及产品升级的系统性。 1.2设计要求 1.了解了FSK信号的基本概念后，利用Quartus II软件中的VHDL语言对2FSK 基于Systemview的二进制数字频带传输系统设计——2PSK系统 1、技术指标： （1）设计出规定的2PSK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）的基本原理： 2PSK,二进制移相键控方式，是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。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。 3、建立模型描述； （1）2PSK信号的产生 2PSK的产生：模拟法和数字键控法，就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。 2PSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求2PSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。 （2）2PSK信号的功率谱 2PSK信号的功率谱密度及其功率谱示意图如下: 分析2PSK信号的功率谱：（1）当双极性基带信号以相等的概率（p=1/2）出现时，2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。而一般情况下，2PSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中，连续谱取决于基带信号经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定（2）2PSK的连续谱部分与2ASK 信号的连续谱基本相同因此，2PSK信号的带宽、频带利用率也与2ASK信号的相同 其中，数字基带信号带宽。这就表明，在 数字调制中，2PSK的频谱特性与2ASK相似。相位调制和频率调制一样，本质上是一种非线性调制，但在数字调相中，由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值，因此，可以把相位变化归结为幅度变化。这样一来，数字调相同线性调制的数字调幅就联系起来了，为此可以把数字调相信号当作线性调制信号来处理了。 （3）2PSK的解调系统 ---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 基于Systemview的数字频带传输系统的仿真 基于 Systemview 的数字频带传输系统的仿真华东交通大学 理工学院课程设计报告所属课程名称： 现代通信原理课程设计标题： 基于 Systemview 的数字频带传输系统的仿真分院：专业班级： 姓名： 学号： 指导老师： 胡保安 1 目录课程设计目的 3 课程设计器材 3 课程设计原理3 Systemview 的基本介绍3 课程设计过程4 1 二 进制振幅键控 2ASK4 2 二进制频移键控 2FSK9 3 二进制移相键控 2PSK14 4 二进制差分移相键控 2PSK18 课程设计总结22 参考 文献22 谢辞232 课程设计目的： 1、熟练掌握 Systemview 的用法，在该软件的配合下完 成各个系统的结构图，还有调试结果图 2、深入了解 2ASK， 2FSK， 2PSK， 2DPSK 的调制解调原理课程设计器材： PC 机， Systemview 软件课程设计原理： 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。 为了使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，以使信号与信道特性相匹配。 1 / 20 在这个过程中就要用到数字调制。 在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。 键控主要分为： 振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。 Systemview 的基本介绍： SystemView 是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平台。 从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView 在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。 进入 SystemView 后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括： 文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共 11 项功能菜单。 如下图所示。 3 系统视窗左侧竖排为图符库选择区。 图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一 121 第六章 数字调制系统（数字频带传输系统） 6.1 引 言 在实际通信中，有不少信道都不能直接传送基带信号，而必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调制。 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测。 数字调制信号也称键控信号。 在二进制时，有 ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控 正弦载波的三种键控波形 见樊书P129，图6－1 6.2 二进制数字调制原理 6.2.1 二进制振幅键控（2ASK ） 一、一般原理及实现方法 2ASK 是用“0”，“1” 码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。 最早使用的载波电报就是这种情况。 数字序列{}n a ()t s 单极性基带脉冲序列 ()()t t s t e c ω=cos 0 与t c ωcos 相乘，()t s 频谱搬移到c f ±附近，实现2ASK 。 {}n a 信号 2ASK 调制的方框图 转换成 数字调制系统的基本结构图 122 带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。 二、2ASK 信号的功率谱及带宽 ()()()() ∑∞-∞ =-=ω=n s n c nT t g a t s t Cos t s t e 0 ???-=p p a n 110，概率为，概率为随机变量 ()()()()()() ()()()s s T f j s a s T j s a s e fT S T f G e T S T G E t e S t s G t g 002 π-ω-?π=???? ??ω=ωω?ω?ω?或，设 ()()()[]c c S S E ω-ω+ω+ω=ω21 ()()()的功率为： 则在频率轴上互不重叠，，假如t e S S c c 0ω-ωω+ω ()()()[]()()()[] c S c S E c S c S E f f P f f P f P P P P -++=ω-ω+ω+ω= ω4 1 4 1 或 )(f P S 为)(t s 的功率谱， 可见，知道了)(f P S 即可知道)(f P E 。 由前面，二进制随机序列)(t s 的功率谱： 的门函数 12s 2 s t t t 课程设计任务书 学生姓名： COBE 专业班级：电信1333班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目:2FSK数字信号频带传输系统的设计与建模 初始条件： （1）MAX+plus、Quartu s II、ISE等软件； （2）课程设计辅导书：《通信原理课程设计指导》 （3）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、电子设计EDA、通信原理 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）课程设计时间：； （2）课程设计题目：2FSK数字信号频带传输系统的设计与建模； （3）本课程设计统一技术要求：按照要求对题目进行逻辑分析，了解2FSK数字信号的产生方法，画出FSK调制解调的方框图，编写VHDL语言程序，上机调试、仿真，记录实验结果波形，对实验结果进行分析； （4）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考文献至少5篇； （5）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。 时间安排：第19周 参考文献： 江国强.EDA技术与应用. 北京：电子工业出版社，2010 John G. Proakis.Digital Communications. 北京：电子工业出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日 目录 1 设计要求分析 (1) 1.1 题目的意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 FSK设计的原理与方案 (2) 2.1 FSK的调制 (2) 2.1.1 直接调频法 (2) 2.1.2 频率键控法 (2) 2.1.3 基于FPGA的FSK调制方案 (3) 2.2 FSK的解调 (3) 2.2.1 同步（相干）解调法 (3) 2.2.2 FSK滤波非相干解调法 (4) 2.2.3 基于FPGA的FSK解调方案 (4) 3 FSK设计的程序与仿真 (5) 3.1 FSK基于VHDL语言调制 (5) 3.1.1 FSK调制程序 (5) 3.1.2 FSK调制仿真 (6) 3.2 FSK基于VHDL语言解调 (10) 3.2.1 FSK调制程序 (10) 3.2.2 FSK调制仿真 (11) 4 FSK基于FPGA实物测试 (14) 4.1 FPGA原理图及其引脚分配 (14) 4.1.1 数码管电路介绍 (14) 4.1.2 按键电路介绍 (15) 4.1.3 LED电路介绍 (16) 4.2 FPGA程序 (17) 4.3 FPGA结果演示 (19) 5 课程设计心得 (20) 6 参考文献 (21) 数字通信系统的模型 ? 数字通信系统的分类 数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。 1. 数字频带传输通信系统 数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字” 的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。 另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。这是通过所谓的差错控制编码来实现的。于是，就需要在发送端增加一个，而在接收端相应需要一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有 一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。 综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图 1-3 所示。 需要说明的是，图中 / 、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。 课程设计报告 一．设计题目 数字频带传输系统的仿真设计 二．主要内容及具体要求 a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识，设计一个2ASK数字调制器。完成对2ASK的调制与解调仿真电路设计，并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK 信号的产生，掌握2ASK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b．设计一个2FSK数字调制器。要求给出2FSK的产生原理框图（调频法、键控法）、SystemView仿真电路图、调制解调的原理框图，给出信号的频谱图、调制前与 借条后数据波形比较覆盖图，加噪前后相关波形。 三．进度安排 5.28-5.29 图书馆查阅资料，确定选题，思考总体设计方案 熟悉软件的编程环境 推荐的参考资料有： 《MATLAB通信工程仿真》 《MATLAB/SIMULINK通信系统建模与仿真实例分析》 《MATLAB在通信系统建模中的应用》 5.30 总体设计方案的确定与设计 5.31 各部分的具体实现 6.01—6.02 程序调试并程序注释 6.03 整理完成设计报告 四．成绩评定 总成绩由平时成绩（考勤与课堂表现）、程序设计成绩和报告成绩三部分组成，各部分比例为30%,50%,20%. （1）平时成绩：无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。迟到15分钟按旷课处理 （2）设计成绩：按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。 （3）设计报告成绩：按照提交报告的质量给出相应的成绩。 备注：每人提交一份课程设计报告（打印稿和电子稿各一份） 课程设计报告按照模板撰写内容，要求详细、准确、完整。 第一部分 1 2ASK 调制方法 1.基本原理调 频移键控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。在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。一种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK ），其表达式为： =)(t e OOK ???? ?-时 发送“以概率”时发送“ 以概率"01,01,cos P P t A c ω （1-1） 典型波形如图1-1所示： 图1-1 课程设计目的： 1、熟练掌握Systemview的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图 2、深入了解2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK的调制解调原理 课程设计器材： PC机，Systemview软件 课程设计原理： 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使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，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。 在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。 Systemview的基本介绍： SystemView是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。 进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。如下图所示。 系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在图符库选择区排列着8个图符选择按钮创建系统的首要工作就是按照系统设计方案从图符库中调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。可用鼠标左键双击图符库选择区内的选择按钮。 当需要对系统中各测试点或某一图符块输出进行观察时，通常应放置一个信宿（Sink）图符块，一般将其设置为“Analysis”属性。Analysis块相当于示波器或频谱仪等仪器的作用，它是最常使用的分析型图符块之一。 在SystemView系统窗中完成系统创建输入操作（包括调出图符块、设置参数、连线等）后，首先应对输入系统的仿真运行参数进行设置，因为计算机只能采用数值计算方式，起始点和终止点究竟为何值？究竟需要计算多少个离散样值？这些信息必须告知计算机。假如被分析的信号是时间的函数，则从起始时间到终止时间的样值数目就与系统的采样率或者采样时间间隔有关。实际上，各类系统或电路仿真工具几乎都有这一关键的操作步骤，SystemView 也不例外。如果这类参数设置不合理，仿真运行后的结果往往不能令人满意，甚至根本得不到预期的结果。有时，在创建仿真系统前就需要设置系统定时参数。 时域波形是最为常用的系统仿真分析结果表达形式。进入分析窗后，单击“工具栏”内的绘制新图按钮（按钮1），可直接顺序显示出放置信宿图符块的时域波形，对于码间干扰和噪声同时存在的数字传输系统，给出系统传输性能的定量分析是非常繁杂的事请，而利用“观察眼图”这种实验手段可以非常方便地估计系统传输性能。实际观察眼图的具体实验方法是：用示波器接在系统接收滤波器输出端，调整示波器水平扫描周期T s，使扫描周期与码元周期T c同步（即T s＝nT c，n为正整数），此时示波器显示的波形就是眼图。由于传输码序列的随机性和示波器荧光屏的余辉作用，使若干个码元波形相互重叠，波形酷似一个个“眼睛”，故称为“眼图”。“眼睛”挣得越大，表明判决的误码率越低，反之，误码率上升。SystemView具有“眼图”这种重要的分析功能。 当需要观察信号功率谱时，可在分析窗下单击信宿计算器图标按钮，出现“SystemView 信宿计算器”对话框，单击分类设置开关按钮spectrum，完成功率谱的观察。 课程设计过程 1 二进制振幅键控 2ASK 2ASK的实现： 模拟调制法键控法 在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK）。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，故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。 一．设计题目： 二进制数字调制与解调系统的设计 二．主要内容： 二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB及SIMULINK建模环境简介 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。 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。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具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，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。 三．具体要求 a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识，设计一个2ASK数字调制器。完成对2ASK的调制与解调仿真电路设计，并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信 号的产生，掌握2ASK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b．设计一个2FSK数字调制器。要求给出2FSK的产生原理框图（调频法、键控法）、Matlab仿真调制解调的原理框图，给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形 图 c．设计一个2PSK数字调制器。给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形图. d. 尽可能做出加噪前后相关波形。(加分项) 调制是所有无线通信的基础，调制是一个将数据传送到无线电载波上用于发射的过程。如今的大多数无线传输都是数字过程，并且可用的频谱有限，因此调制方式变得前所未有地重要。 如今的调制的主要目的是将尽可能多的数据压缩到最少的频谱中。此目标被称为频谱效率，量度数据在分配的带宽中传输的速度。此度量的单位是比特每秒每赫兹（b/s/Hz）。现在已现出现了多种用来实现和提高频谱效率的技术。 幅移键控（ASK）和频移键控（FSK） 调制正弦无线电载波有三种基本方法：更改振幅、频率或相位。比较先进的方法则通过整合两个或者更多这些方法的变体来提高频谱效率。如今，这些基本的调制方式仍在数字信号领域中使用。 图1显示了二进制零的基本串行数字信号和用于发射的信号以及经过调制后的相应AM和FM信号。有两种AM信号：开关调制（OOK）和幅移键控（ASK）。在图1a中 ,载波振幅在两个振幅级之间变化，从而产生ASK调制。在图1b中，二进制信号关断和导通载波，从而产生OOK调制。 图1:三种基本的数字调制方式仍在低数据速率短距离无线应用中相当流行： 幅移键控（a）、开关键控（b）和频移键控（c）。在载波零交叉点发生二进制状态变化时，这些波形是相 干的。 AM在与调制信号的最高频率含量相等的载波频率之上和之下产生边带。所需的带宽是最高频率含量的两倍，包括二进制脉冲调制信号的谐波。 频移键控（FSK）使载波在两个不同的频率（称为标记频率和空间频率，即fm和fs）之间变换（图1c）。FM会在载波频率之上和之下产生多个边带频率。产生的带宽是最高调制频率（包含谐波和调制指数）的函数，即： m = Δf（T） Δf是标记频率与空间频率之间的频率偏移，或者： Δf = fs –fm T是数据的时间间隔或者数据速率的倒数（1/bit/s）。 2ASK数字基带信号频带传输系统的设计与建模 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目:2ASK数字信号频带传输系统的设计与建模 初始条件： （1）MAX+plus II、Quartu s II、ISE等软件； （2）课程设计辅导书：《通信原理课程设计指导》 （3）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、电子设计EDA、通信原理 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）课程设计时间： ； （2）课程设计题目：2ASK数字信号频带传输系统的设计与建模； （3）本课程设计统一技术要求：按照要求对选定的设计题目进行逻辑分析，画出ASK调制解调的方框图，设计出各模块的逻辑功能，编写VHDL语言程序，上机调试、仿真，记录实验结果波形，对实验结果进行分析； （4）课程设计说明书按学校“课程设计工作 规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考 文献至少5篇； （5）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。 时间安排：第19周 参考文献：段吉海.数字通信系统建模与设计.北京：电子工业出版社，2004 江国强.EDA技术与应用. 北京：电子工业出版社，2010 John G. Proakis.Digital Communications. 北京：电子工业出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 一．摘要 (1) 二．题目分析与设计方案论证 (1) 2.1、ASK调制原理 (1) 2.2、ASK信号的产生 (2) 2.3、ASK解调原理 (2) 三．基于Quartus的系统建模与仿真 (3) 3.1、2ASK数字调制系统 (3) 3.2、2ASK解调系统 (5) 四．心得体会 (7) 五．附录 (8) 六．参考文献 (11) 《通信原理概论实验》实验报告 班级：计科101 学号： 姓名：日期：2013年5月21日 实验序号：实验三 实验名称： 数字调制系统—二进制数字调制 实验目的： （1）使用MATLAB产生三种基本的二进制数字调制信号。 （2）通过实验进一步熟悉和掌握二进制数字调制的基本原理。 实验要求： 请按照本实验说明的实验内容部分的信息独立完成本实验，并提交实验报告，实验报告请参照实验报告模板的格式。 实验内容： 1.参考第4次和第5次实验的相关代码，编制一个函数ASK，用于对任意的二进制序列产生对应的2ASK信号。 提示：本程序的代码结构和前两次实验大体相同，可在原来的程序基础上修改得到。首先要有一个输入序列，然后依次处理该序列中的每一个符号。对于2ASK 来说，如果对应符号1，则输出载波，否者输出0。输出载波的代码片段为： for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=sin(2*pi*fc*j/t0); end; 注意： （1）fc是载波的频率（因此之前需要定义一个fc），如果fc=1，则一个二进制符号调制后输出1个周期的正弦波，如果fc=2，则输出2个周期的正弦波，等等。 （2）该函数编制好后，在MATLAB的命令窗口输入： x=[1 1 1 0 1 0 1 0 1 ]; %这个二进制序列可以任意修改 ASK(x) %执行函数，输出显示对应的2ASK信号 （3）程序最后一行使用：axis([0,i,-1.1,1.1]); 控制显示的刻度范围。 显示结果： 2.修改程序，编制一个函数FSK，用于对任意的二进制序列产生对应的2FSK 信号。（注意：要求本题目用两种方法实现： （1）直接根据是符号0还是符号1，输出不同的载波。输出载波的方法同上，但注意要有两种不同频率的载波。 （2）将FSK分解为两路不同的ASK信号之和，分别求得两路ASK，然后相加得到FSK。注意两路ASK对应的二进制序列正好相反。） function y=FSK(x) %输入x为二进制码，输出y为编好的码 t0=200; %每个码元200个点 t=0:1/t0:length(x); %时间序列 fc=1; fc1=2; for i=1:length(x) %计算机码元的值 if x(i)==1 for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=sin(2*pi*fc*j/t0); end; else for j=1:t0 %如果输入信息为1，码元对应的点值取1 y((i-1)*t0+j)=sin(2*pi*fc1*j/t0); end; end end N=length(y); temp=y(N); y=[y,temp]; plot(t,y); axis([0,i,-1.1,1.1]); title('FSK');二进制数字频带传输系统设计方案ASK系统+
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