扩频信号的ASK调制与非相干解调系统
仿真
学生姓名：指导老师：
摘要本课程设计主要用Simulink平台仿真一个扩频信号的ASK调制与非相干解调系统，分别在理想信道和非理想信道中运行。并用图形输入法设计相关电路，用示波器和频谱模块分析系统性能。在课程设计中，首先根据原理画出图形，然后构建调制解调电路，再在Simulink中调出各元件组成电路，接着设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能。之后加入高斯噪声和瑞利噪声，并分析其对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析判断扩频信号的ＡＳＫ调制与非相干解调系统仿真是否成功。
关键词Simulink；扩频信号；ASK；调制；非相干解调；仿真；
1 引言
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。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。
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。
本课程设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个PAM与2ASK混合调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。
1.1课程设计的目的
通信原理课程设计是重要的实践性教学环节。在进行了专业基础课和《通信原理》课程教学的基础上，设计或分析一个简单的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。通过课程设计，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。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使我们在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。同时通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。
而在同时也能加深对MATLAB开发环境的另一作用的了解，Simulink功能强大，界面友好，是一款很不错的仿真工具[1]，在这次设计中，我们用到了此环境的Simulink 平台，这个平台是我们以前较少接触过的。因此在这次课设中，我们了解了MATLAB 的Simulink这个系统的功能。为我们以后做数字通信系统方面提供了更多的基础知识和经验。
1.2课程设计步骤
1）构建调制电路，并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。
2）再以调制信号为输入，构建解调电路，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。
3）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，噪声源的方差适当设置，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。
（4）按要求编写课程设计报告书，加深课堂理论的理解，能正确阐述设计和实验结果。
５）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。
1.3 课程设计平台
此设计平台是MATLAB集成环境下的Simulink平台。MATLAB最初是Mathworks公司推出的一种数学应用软件，经过多年的发展，开发了包括通信系统在内的多个工具箱，从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，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。它包括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。
它基于Matlab的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通信系统、船舶及汽车等，其中包括了连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等。Simulink提供了利用鼠标拖放地方法来建立系统框图模型的图形界面，而且还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块机集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码即完成整个动态系统的建模工作。除此之外，Simulink还支持 Stateflow,用来仿真事件驱动过程【4】。
2 设计原理
２.1 Simulink 工作环境
（1）模型库
在MATLAB命令窗口输入”Simulink”并回车，就可进入Simulink 模型库，或单击
工具栏上的按钮也可以进入。
Simulink 模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）、Discrete （离散模块）、Function&Tables（函数和平台模块）、math（数学模块）、Nonlinear（非线性模块）、Signal&Systems（信号和系统模块）、Sinks（接收器模块）、Sources（输入源模块）。用户可以根据需要混合使用各库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块、自定义模块库，从而实现全图形化仿真。
Simulink 模型库中的仿真模块组织成三级树结构。Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus 等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。
图2-1 Simulink工具箱
（2）设计仿真模型
在MA TLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择”File”|”New”|”Model”或单击工具栏上的按钮，即可生成空白仿真模型窗口，如图2-2所示。
图2-2 新建仿真模型窗口
（3）运行仿真
两种方式非别是菜单方式和命令行方式。菜单方式：在菜单栏中依次选
择”Simulation ”|”Start ”或在工具栏上单击按钮。命令行方式：输入”sim ”启动仿真进程。
比较这两种不同的运行方式：菜单方式的优点在于交互性，通过设置示波器或显示模块即可在仿真过程中观察输出信号。命令行方式启动模型后，不能观察仿真进程，但仍可以通过显示模块观察输出，适用于批处理方式[3]。
2.２扩频信号调制与解调原理
扩频通信，即扩展频谱通信(SpreadS pectrumC ommunication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即
)/1(log 2N S B C += (1)
式中：C 为系统的信道容量（bit/s ）；B 为系统信道带宽（Hz ）；S 为信号的平均功率；N 为噪声功率。
Shannon 公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比（S/N ）以及用于传输信息的系统信道带宽（B ）之间的关系。该公式说明了两个最重要的概念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。
扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，即
d s d s i i B B R R N S N S G ===//0
0 (2)
式中，Si 和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；Ni 和N0分别为相关器的输入、输出端干扰功率；Rs 为伪随机码的信息速率，Rd 为基带信号的信息速率；Bs 为频谱扩展后的信号带宽，Bd 频谱扩展前的信号带宽。
扩展频谱通信，可以简单的表述如下:扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占据的带宽远远大于所传输信息所必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码
序列来完成的，用编码及调制的方法来实现，与所传输的信息数据无关:在接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。
扩频通信与一般的通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了扩频解调的过程，扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。
现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的实现方法。图２-３为直接序列扩频系统的原理框图。
图２-３ 直接序列扩频系统原理图
由直扩序列扩频系统原理图可以看出，在发射端，信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列的频带，然后进行解调，恢复出所传输的信息
2.３ 2ASK 信号调制与非相干解调原理
二进制幅移键控(2ASK)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。幅移键控（ASK ）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号"1时，传输载波；当调制的数字信号为"0"时，不传输载波。
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）
接 收
发 射
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。相应的调制如图2-４：
图2-４模拟相乘法
由图 2 - 2 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),本设计采用非相干解调法，其相应原理方框图如图2 - 4 所示。
图 2 - 5 2ASK 信号非相干解调过程的时间波形
3系统设计
3.1 扩频信号的２ＡＳＫ调制与非相干解调仿真模型
在新建空白仿真窗口，找到扩频信号２ＡＳＫ调制与非相干解调所需的仿真器件，加入新建的窗口中，连接信号线路，线路如图3-1所示。
图３-１理想信道扩频信号2ASK调制与非相干解调仿真图3-1是在理想状态下（即无噪声源干扰）扩频信号调制与非相干解调的一般模型。重要的器件：
伯努利二进制信号发生器（Bernoulli Binary Generator），PN序列发生器（PN Sequence Generator），极性转换器（Unipolar to Bipolar Converter1），带通滤波器（Digital Filter Design），低通滤波器（Digital Filter Design1），采样模块（Zero-Order Hold），零阶保持器（Zero-Order Hold），误码率计算器（Error Rate Calculation），乘法器（Product），示波器（Scope），频谱示波器(Spectrum Scope)，实时数值显示器（Display）。
3.2调制部分
利用Ｓｉｍｌｉｎｋ仿真窗口，作出调至模块框图如图３-２
图３-２信号扩频及2ASK调制模块
仿真系统架构，不仅要找对每个对应的模块，还要对每个模块进行正确的参数设置。在仿真系统中，用“Bernoulli Binary Generator”模块产生随机二进制脉冲序列；用“Sine Wave”函数产生正弦波作为载波。此时需将载波频率设为相对高频，具体信源和载波信号的参数分别如图3-3、3-4所示：
图3-3信源参数图3-4载波参数
PN码发生器用于生成扩频码，生成的是{0,1}分布的序列，需要通过极性转换器将其转换为{-1，+1}分布的序列才可以与双极性的基带信号通过乘法器相乘，实现扩频。具体参数设置如图３-５所示。
图3-5 PN码发生器参数
紧接着进行2ASK调制，脉冲与载波两者通过乘法器相乘，即可获得2ASK调制信号。信号扩频与2ASK调制的全过程则通过示波器1观察，如图3-6所示：
图3-6扩频与2ASK调制的全过程
通道1是极性变换为双极性的信源波形，通道2是极性变换为双极性的PN序列，通道3是扩频后波形，通道4是调制后波形，经过对波形的观察，可以知道该调制过程是成功的。
用“Power Spectral Density”分析，调制前后的信号频谱对比如图3-7所示：
图３-7调制前后的信号频谱对比图
从以上两幅频谱图可以看出，调制前后的功率谱波形基本一致，但是存在一定的延时，由此可得出结论：调制成功。
3.3解调部分
利用Ｓｉｍｌｉｎｋ仿真窗口，作出调制模块框图如图3-8
图3-8 2ASK非相干解调与解频模块
为了恢复得到原始基带信号，本设计采用非相干解调即包络检波的解调的方法，经过一个带通，滤除噪声，如图3-9：
图3-9带通滤波器（Digital Filter Design）参数
再经过一个全波整流器，低通滤波器，滤掉原始基带信号频率以外的信号，恢复得到原始基带信号，如图3-10所示：
图3-10 低通（Digital Filter Design1）滤波器参数
为了恢复得到原始基带信号，采用非相干解调即包络检波的解调的方法。经过一个Abs模块后，再经过一个低通滤波器，滤掉原始基带信号频率以外的信号，恢复得到原
始基带信号，得到波形如图3-11所示
通道1为调制后信号，通道2为经过带通滤波器，Abs模块后波形，通道3为通过
低通滤波器后波形，通道4为收养判决后波形，通道5为解扩后波形。
用“Power Spectral Density”分析，调制前与解调后的信号频谱对比如图3-12所示
图3-12调制前与解调后的信号频谱对比
通过图3-12两图比较，解调前和解调后功率谱图一致，只是存在一定的延时，在误差允许的范围内，解调是成功的。
图3-13基带信号与解阔信号波形对比图
通道1为基带信号，通道2为解扩后波形，除稍有延时外解阔后波形与基带信号基本相同，由此可见，该理想信道仿真模型是成功的。
3.4扩频信号ASK调制与非相干解调在非理想信道中的系统仿真
非理想信道主要是针对信道加入相关的噪声，而在实际现实中是非理想信道的。此次设计主要是分别研究用高斯白噪声模拟有线信道，b用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道，用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为相同，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。其原理框图如图3-9所示二进制数字频带传输系统,误码率与信号形式(调制方式),与噪声的统计特性,解调及译码判决方式有关。对于二进制数字频带传输系统,无论采用何种方式,何种检测方法,其共同点都是随着输入信噪比增大时,系统的误码率就降低;反之,当输入信噪比减小时,系统的误码率就增加。
根据信噪比与误码率的关系式，可以绘制出信噪比-误码率理论关系曲线图。源程序见附录Ⅰ，所需M文件如图3-14所示：
图3-14 M文件1
信噪比-误码率的理论关系曲线如图3-15所示：
图3-15信噪比-误码率的理论关系曲线图
根据信噪比与误码率的关系式，可以绘制出信噪比-误码率实际关系曲线图。源程
序见附录Ⅱ，所需M文件如图3-16所示：
信噪比-误码率的实际关系曲线如图3-17所示：
图3-17信噪比-误码率的实际关系曲线图
与信噪比-误码率理论关系曲线图相比较类似，由上图可以看出：随着输入信噪比增大，系统的误码率降低；反之，当输入信噪比减小时,系统的误码率就增加。符合理论要求，所以此图绘制正确，达到预想结果。
4仿真电路分析与总结
4.1异常处理
出现的为问题及解决方法
初次接触Simulink仿真时不知从何下手，而且又全是英文界面，根本看不懂，以致我不知道到哪里去找相关模块。后来经过老师的讲解与上网上图书馆查阅资料，开始了解到了函数库的分布和内容，为我们下面的设计打下了很好的基础。
本次课程设计遇到的最大问题也是花费时间最长的就是相关仿真器件的属性以及器件参数设置拿捏不准，比如滤波器的频率高低，参数大小都不确定，不合适的频率、参数大小将导致信号失真。调试时需要自己一个一个的慢慢调节再加上老师的指导，根据示波器观察的波形多次改变得出准确结果。
在做相干解调部分时，没有正确区分相干解调和非相干解调，在做PAM解调时漏掉了乘法器，从而导致波形失真，无法正确显示。经老师指点，加上乘法器，通过相应的
调节，改变各元件的参数，终于得到正确的波形。
5结束语
在计通学院良好的学习环境和积极向上的学术氛围中做课程设计是顺利完成的重要前提和保证。经过一周多的设计制作，该设计终于如期完成，满足任务书的要求。经过这次课程设计，我学会了在MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台上设计一个2ASK 与PAM混合调制与相干解调的通信系统，对MATLAB这一强大应用工具有了进一步的学习，对数字信号频带传输系统的学习理解更深刻了，与此同时，在课程设计中我也发现了自己的许多不足，如理论知识还存在很多漏洞，缺乏实践经验，钻研精神不够，理论联系实际的能力还有待不断地加强和提高。
在以前的课内学习中，我懂得了较多的理论知识，将学习重心放在理论知识的学习上，而缺乏上机实践，本次课程设计对我的上机实践是一个很好的训练，加强我对理论知识的理解并提升了实际操作能力。我通过最初的构思，然后根据扩频信号ASK调制与非相干解调原理框图，正确连接框图中的各个模块得到理想和非理想信道中的传输仿真模型，最终在Simulink仿真平台上进行系统功能仿真。这一路做走过来，我翻阅了许多参考书，也多次请教了老师，从最初的原理框图绘制仿真模型图，到最终的信号比较，我借助老师和同学的帮助，通过自己的独立思考，遇到问题再解决问题然后再发现问题再解决……在这一过程的循环往复中我发现了思考和学习的乐趣，明白了任何问题只要自己敢于去发现敢于去面对就没有困难了，问题也就不是问题了。
不到两周的时间里，从最初面对众多困难的困扰到最后收获成功的喜悦，其中的过程现在回想起来还很是清晰，虽然比较辛苦，但我的所得证明那是值得的，经历过风雨后的彩虹才显得格外耀眼。我相信这次课程设计对今后的学习或者是毕业以后的工作是很有帮助的，它教会了我要独立思考，要将理论更好地和实践相结合。这次课程设计能取得成功，我要感谢身边所有帮助过我的人，在此，我衷心地向各位老师老师和身边的同学表示感谢！
参考文献
[1]动态系统仿真工具Matlab／Simulink简介.维库电子市场
[2] 达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：北京北京邮电大学出版社，2003
[3] 樊昌信，曹丽娜.通信原理. 国防工业出版社，2008年
[4] 孙屹，李妍. MATLAB通信仿真开发手册.国防工业出版社，2005年1月
[5] 邵玉斌.Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析. 北京：清华大学出版社，2008
基于MATLAB 的ASK 调制解调实验 1.实验目的 (1) 熟悉MATLAB 中M 文件的使用方法，并在掌握ASK 调制解调原理的基础上，编写出ASK 调制解调程序。 (2) 绘制出ASK 信号解调前后在时域和频域中的波形，并观察解调前后频谱有何变化以加深对ASK 信号解调原理的理解。 (3) 对信号叠加噪声，并进行解调，绘制出解调前后信号的时频波形，改变 噪声功率进行解调，分析噪声对信号传输造成的影响。 2.实验原理 （1）ASK 调制原理 ASK 指的是振幅键控方式。这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号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。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。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，载波在二进制调制信号控制下通断， 此时又可称作开关键控法(OOK )。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=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 -=∑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 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。本模拟幅度调制的方法用乘法器实现。相应的调制如图5-1和图5-2：
扩频信号的ASK调制与非相干解调系统 仿真 学生姓名：指导老师： 摘要本课程设计主要用Simulink平台仿真一个扩频信号的ASK调制与非相干解调系统，分别在理想信道和非理想信道中运行。并用图形输入法设计相关电路，用示波器和频谱模块分析系统性能。在课程设计中，首先根据原理画出图形，然后构建调制解调电路，再在Simulink中调出各元件组成电路，接着设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能。之后加入高斯噪声和瑞利噪声，并分析其对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析判断扩频信号的ＡＳＫ调制与非相干解调系统仿真是否成功。 关键词Simulink；扩频信号；ASK；调制；非相干解调；仿真； 1 引言 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。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。 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
3.2ASK信号产生电路设计 图3.1：2ASK信号的产生电路 这里，基带信号频率为800hz，载波为5000hz，带通滤波器范围是4200~5800hz。 图3.2：基带信号 图3.3：载波信号 用乘法器将载波和基带信号相乘即可得调制过的2ASK信号 图3.4：2ASK信号波形
5.2ASK 非相干解调电路的设计 在原理处已经说明用非相干解调电路，其仿真电路图如下图5.1所示 图5.1：2ASK 非相干解调电路 这里选取的带通滤波器与相应的调制电路的范围相同。低通滤波器是800hz ，与基带信号频率相同，两个滤波器参数相同，是为了滤得更彻底。 图5.2：有噪声全波整流后波形 图5.3：有噪声位同步及采样保持后波形 图5.4：有噪声判决后波形 图5.5：无噪声全波整流后波形 图5.6：无噪声位同步及采样保持后波形 图5.7：无噪声判决后波形 上述六图分别是是在有噪声和无噪声的情况下选择的fc=1000hz 的一路信号的波形。 比较两次传输（有无噪声）得，有噪声时，基带信号为‘0’时，整形信号仍有微小波动，有可能影响到信号的传输和解调，无噪声时，微小波动几乎没有，几乎不会影响信号的传输，符合理论解释。
7.频分复用电路的设计 图7.1频分复用电路 这里共有六路信号，载波频率fc分别为1000hz，3000hz，5000hz，7000hz，9000hz，11000hz，相邻两个相差为2000hz，基带信号频率为800hz，相当于有一个（2000-800*2=400hz）宽的隔离带，可以满足信号之间不交叉重叠。每一路信号相对的带通滤波器的范围是 fc-800hz~fc+800hz，前后两个带通滤波器的范围相同。波形见图7.2（有噪声）和图7.3（无噪声）
ASK调制电路 第一章引言 通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，他的应用越来越广泛。通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要进行远距离传输时，特别是在无线信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同模拟信号 （FSK） 除把 OOK）。 由 数字调制方式的基础。 其中，为随机的单极性矩形脉冲序列，是经过基带成型处理之后的脉冲序列。 2ASK信号的时域波形如图3-19所示。
图 3．2ASK （同 ? 哪些元件？而电路图又要用什么软件来画？而电路板是如何的制作的？ 第二章方案论证 根据ASK调制的基本原理，在本次设计中运用通断键控的方法对载波进行调制。在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。用一个模拟开关作为调制载波的输出通断控制门，由二进制序列S(t)控制门的通断,S(t)=1时开关导通；S(t)=0时开关截止。模拟开关则使用74HC4066:四双相模拟开关,集成运放芯片TL082将载波信号和调制信号进行放大后送入74HC4066实现通断键
控。在基带信号输入端输入NRZ码，在载波信号输入端输入64K正弦波信号，在调制输出端用示波器观察波形。若出现的波形如下图所示，说明ASK调制是成功的。 第三章电路原理分析 1、是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图3-1所示。 图3-1幅度调制器的一般模型 图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域 为调制信号的频谱， 上， 在图3-1适当选择滤波器的特性，常规双 ）信2 ASK S(t)=0 基带 调制输入”和ASK载波输入”输入。 第四章电路分析、设计 通常二进制键控信号产生的方法有两种：一种是一般模拟幅度调制的方法，另一种因为二进制的幅度键控信号的状态为零，即处于断开状态，故称之为通断信号。本次设计中运用的是通断键控法。使用集成运放芯片TL082将一个载波正弦信号和一个调制信号放大后，将放大后的信号输入74HC4066:四双相模拟开关，最后实现调制的功能。
《控制系统CAD与数字仿真》 2014～2015学年第一学期 扩频信号的BPSK调制仿真 摘要：随着数字信号处理技术的不断发展，数字化软件无线电接收机已经成为趋势，调制/解调技术是数字通信系统中的核心技术。现代计算机科学技术快速发展，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于更好地研究通信系统性能。 本文介绍了数字化调制解调技术的现状发展及其应用，然后介绍了BPSK 数字调制解调的理论基础，重点分析了BPSK数字调制和解调的原理。 本文利用MATLAB强大的仿真功能,在其仿真环境下建立了直扩系统和BPSK调制解调系统仿真模型，给出各路观察波形,证实了解调算法的可行性。 最后，本文对所做研究工作进行了总结，并且提出了今后的工作和研究方向。 关键词：BPSK；调制解调器；MATLAB ；直扩系统 The simulation of spread spectrum signal with BPSK digital modulation Abstract：With digital signal processing technology continues to evolve, digital
software radio receiver has become a trend, modulation/demodulation technology is the core technology in digital communication system。The rapid development of modern computer science and technology, makes the communications system simulation design and analysis process become relatively intuitive and convenient, which also makes the communication system simulation technology has been faster development. Communication system simulation with wide adaptability and excellent flexibility, helps to better study the communication system performance. This paper introduces the digital modem technology situation and introduced digital modulation and demodulation of BPSK theoretical foundation, including analysis of the BPSK digital modulation and demodulation principle. In this paper, based on the powerful simulation using MATLAB function in its environment designed the spread spectrum signal system and the BPSK modulation demodulation system simulation model, and through the constellation confirmed that the demodulation algorithm. Finally, this paper made a summary of the research work, and proposed future work and research directions. Key words: BPSK, Modem, MATLAB, Spread spectrum signal system 目录
ASK调制与解调电路设计及仿真 在通信系统中，调制和解调电路是至关重要的组成部分。调制是将信息信号转换成适合在通信信道中传输的信号的过程，而解调则是将传输过来的信号恢复成原始信号的过程。下面将详细介绍调制与解调电路的设计及仿真。 1.调制电路设计和仿真: 调制电路的设计目标是将原始信息信号转换成适合在通信信道中传输的信号。常见的调制方式包括频率调制（FM）、相位调制（PM）和振幅调制（AM）。调制电路的设计应考虑如下因素： (1)信号源：需确定原始信息信号的频率范围、幅度以及波形特征。 (2)载波信号源：选择适合的载波频率和波形。 (3)调制电路：根据调制方式选取合适的调制电路，如较简单的RC电路或相移电路等。 (4)调制参数调整：通过改变调制电路的参数，可以对调制信号的频率、相位和幅度进行调节。 (5) 仿真验证：利用电路仿真软件（如Multisim、LTspice等）对设计的调制电路进行仿真、调试和验证。 2.解调电路设计和仿真: 解调电路的设计目标是将经过调制的信号恢复成原始信息信号。解调电路的设计应考虑如下因素：
(1)调制方式和参数：了解调制信号的调制方式和参数，确定解调电 路的工作方式。 (2)解调电路选型：选择合适的解调电路，如包络检波电路、鉴频器等。 (3)解调参数调整：通过调整解调电路的参数，对解调信号的频率、 相位和幅度进行调节。 (4)仿真验证：利用电路仿真软件对设计的解调电路进行仿真、调试 和验证。 (5)信号恢复质量评估：通过仿真结果评估解调电路对原始信息信号 的恢复质量，包括信噪比、失真度等。 3.综合设计和仿真: 在设计调制和解调电路时，需要充分考虑信号传输的特性、噪声干扰、抗干扰性能等因素。通过电路仿真软件，可以进行综合设计和仿真，优化 调制和解调电路的性能。 此外，还可考虑以下因素： (1)双向通信：在调制和解调电路设计中，需要考虑双向通信的情况，即在同一通信链路上实现信号的传输和接收。 (2)多路复用：有时需要将多个信号在同一通信信道中传输，此时需 要设计相应的多路复用电路，实现信号的分离和恢复。 (3)抗干扰性能优化：在设计调制和解调电路时，可以采用滤波器和 抗干扰电路等措施，提高电路的抗干扰性能。
学 生 实 验 报 告 实验室名称：通信实验室 课程名称：数字传输技术 实验名称：ASK 信号调制与解调实验 指导教师： 成绩： 一、实验目的 1. 理解ASK 调制与解调的原理。 2. 掌握使用MATLAB 语言进行ASK 调制与解调的方法。 二、实验原理 1. 二进制数字调制的数学模型 设基带二进制数据为n a ，)(t g 为持续时间为s T 的高度为1的矩形脉冲，则二进制数据的单极性矩形波形可以表示为： ∑-=n s n nT t g a t s )()( 其中，???-=P P a n 1,1, P 为二进制数据流中“0”出现的概率。 2. 二进制幅移键控2ASK 的调制 二进制幅移键控2ASK 的输出波形)(2t e ASK 是基带单极性波形与角频率为c ω的正弦载波的乘积，即 t t s t e c ASK ωcos )()(2= 3. 键控调制的物理实质 键控调制的物理实质是“波形替代”，在二进制幅移键控中，二进制1用持续时间为s T 的正弦波替代，二进制0则使用零电平来表示。 4. 二进制幅移键控2ASK 的解调 将接收到的ASK 信号进行包络检波，然后在最佳取样时刻对检波输出进行取样，最后依据最佳判决门限作判决输出，即可得出解调输出。将解调输出与发送数据进行比较，就可计算出误码率来。 三、实验内容及要求 1. 根据ASK 调制和解调的原理，用一个脚本文件（Script File ）来实现ASK
信号的调制与解调的功能。设基带数据速率为100bit/s，ASK载波频率为1000Hz，仿真的系统采样频率为10000Hz，仿真时间为1s。信道的传输特性为850Hz到1150Hz的带通型信道，信道中的噪声为加性高斯噪声。 提示：仿真时间为1s，基带数据速率为100bit/s，则仿真的传输数据为100bit。可以使用Matlab的rand函数来产生。系统的采样频率为10000Hz，其是载波频率的10倍，因此一个载波周期中将有10个采样点，使得作图波形比较光滑。包络检波可以使用取绝对值并进行低通滤波来实现。仿真中假设最佳取样时刻是确定的，即接收机的定时提取被假定是理想的。仿真中加入噪声，可使用noise=0.3*randn(1,10000)实现，修改加入噪声的方差系数即可改变所加入噪声的大小。 2. 实验结果中要求画出如下图形： 输入基带波形，ASK调制后输出的波形，加入高斯白噪声后的ASK波形，带限信道的频率响应（幅频响应和相频响应），加入噪声后的ASK信号通过带通信道的输出波形，接收机包络检波的输出波形，包络检波后经过低通滤波器的输出波形，包络检波后经过低通滤波器的输出波形所形成的眼图，最终取样判决输出的数据波形。 四、程序代码 Fs=10000; %系统采样频率 fc=1000; %载波频率fc=1000Hz t=0:1/Fs:1-1/Fs; %仿真时间1s transdata=rand(1,100)>0.5; %发送数据（单极性） basebandwave=ones(100,1)*transdata; %基带速率为100bit/s，则1个bit期间采样100次basebandwave=reshape(basebandwave,1,10*1000); figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,basebandwave);axis([0,1,-0.5,1.1]); carrier=cos(2*pi*fc*t); ASKout=basebandwave.*carrier; %ASK调制输出 subplot(3,1,2);plot(t,ASKout);axis([0,1,-1.5,1.5]); noise=0.3*randn(1,10000);
目录 第一章绪论 (1) 1.1 扩频通信系统简介 (1) 1.2 扩频通信发展综述 (1) 1.2.1 扩频技术的历史 (1) 1.2.2 扩频技术的现状 (2) 1.2.3 扩频技术的未来展望 (2) 1.3 课题研究意义和研究内容 (2) 第二章扩频通信系统 (3) 2.1 扩频通信技术基本原理 (3) 2.2 目前常用的扩频通信系统 (3) 2.2.1 直接序列扩频系统原理 (3) 2.2.2 跳频扩频系统原理 (5) 2.2.3 直扩/跳频扩频系统原理 (6) 第三章扩频通信系统的仿真实现 (8) 3.1 MATLAB软件的相关知识 (8) 3.1.1 MATLAB简介 (8) 3.1.2 Simulink简介 (9) 3.2 扩频通信系统的仿真模型 (9) 3.2.1 基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 (9) 3.2.2 基于Simulink的跳频扩频通信系统的仿真 (10) 3.3 扩频通信系统的仿真结果及分析 (11) 3.3.1 直接序列扩频系统 (11) 3.3.2 跳频扩频系统 (15) 第四章扩频通信系统的特点和用途 (18) 4.1 直扩系统的特点和用途 (18) 4.2 跳频系统的特点和用途 (19) 4.3 混合扩频系统的特点和用途 (19) 结论 (20) 主要参考文献 (21) 致谢 (22)
第一章绪论 1.1扩频通信系统简介 扩频通信系统具备3 个主要特征：①载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；②载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；③接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。 频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DS-SS)使用高速伪随机码对要传输的低 速数据进行扩频调制；跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化；跳时则是数据的传输时隙是伪随机的；线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。几种方式组合的混合系统也经常得到应用 衡量扩频系统最重要的一个指标就是扩频增益，又称为处理增益。正是因为扩频系统本身具有的特征使其性能具有一系列的优势：①低截获概率；②抗干扰能力强；③高精度测距；④多址接入；⑤保密性强。也正是这些特性使其获得了广泛的应用。 1.2扩频通信发展综述 1.2.1扩频技术的历史 扩频通信系统是在50 年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面。真正实用的扩频通信系统是在50 年代中期发展起来的。麻省理工学院林肯实验室开发的扩频通信系统F9C-A/Rake 系统被公认为第一个成功的扩频通信系统，在该系统的研制过程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。一直到80 年代初期，扩频通信的概念都只是在军事通信系统中得到应用，这种状况到了80 年代中期才得到改变。美国联邦通信委员会（FCC）于1985 年5 月发布了一份关于将扩频技术应用到民用通信的报告。从此，扩频通信技术获得了更加广阔的应用空间。 扩频技术最初在无绳电话中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳电话使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳电话的通信系统中获得了其在民用通信系统中应用的第一次成功经历。而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是码分多址（CDMA）的应用。90 年代初，在第一代模拟蜂窝通信系统的基础上，出现了PCS 研究的热潮。随着PCS 以及蜂窝移动通信的发展，CDMA 技术已经成为不可或缺的关键技术。扩频通信技术也在民用通信中找到更为广阔的应用空间,而关于CDMA 技术的研究热潮也一直延续到现在。
通信原理 课程设计论文 2ASK 调 制 解 调 系 统 学号： 姓名：
班 级： 指导老师： 日 期：2008年12月14日 一、二进制幅度键控（2ASK ）系统的建模与设计的分析 1、 调制方法 数字调幅调制又称为幅度（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“1”。无载波输出时表示发送“0”。2ASK 信号可表示为： ()t t s t c e ωcos )(0 = （1） 式子中，c ω为载波角频率。 ()∑-=n n nT t g a t s )(0 （2） 其中，)(t g 是持续时间为0T 、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；n a 为二进制数字 n a =⎩⎨ ⎧-），出现的概率为（ ，出现的概率为 P P 101 （3） 2ASK 信号的产生方法（调制方法）有两种:相乘法；另一种是键控法.本论文 使用的是相乘法。调制原理图如下： ()−→−t s 乘法器−−→−)(0t e ↑ t 0cos ω 相乘法 2、 解调方法：想干解调；非想干解调。本论文选择第二种。 二、仿真分析 1，SystemView 软件介绍 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System View，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System View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。 2、仿真参数设置 2ASK信号的中心载波频率设置为f=20HZ.由于振幅是0-1V故幅度设置为 0.5V，并向上偏移0.5V. 系统的时间设置：如下图
用SystemView仿真实现二进制振幅键控（2ASK） 的模拟调制非相干解调及其性能估计 1、实验目的： （1）了解2ASK系统的电路组成、工作原理和特点； （2）分别从时域、频域视角观测2ASK系统中的基带信号、载波及已调信号；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。 2、实验内容： 以PN码作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。 （1）采用键控法实现2ASK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2ASK等信号的波形。 （2）获取主要信号的功率谱密度。 3、实验原理 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化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。 2ASK信号的一般表达式为 e2ASK（t）=s（t）coswct 其中 s（t）=Σang(t-nTs) 式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts的基带脉冲波形，为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法，相应的调制器如图1-1所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）是一种数字键控法，其中的开关电路受s（t）控制。
图（a）模拟幅度调制法 图（b）数字键控法 图1 2ASK调制器原理框图 4、2ASK的模拟调制的仿真设计 根据模拟相乘法原理图，利用S y s t e m Vi e w软件进行仿真设计，得到图2-2。 图2 2ASK调制仿真设计图 参数设置： 系统定时如图3
实验三ASK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。 2、掌握ASK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控＆信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 ASK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 ASK调制是将基带信号和载波直接相乘.已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 ASK调制 概述：ASK调制实验中，ASK（振幅键控)载波幅度是随着基带信号的变化而变化。在本项目中，通过调节输入PN序列频率或者载波频率,对比观测基带信号波形与调制输出波形，观测每个码元对应的载波波形,验证ASK调制原理。 1、关电,按表格所示进行连线。
信号源：PN模块9：TH1（基带信号）调制信号输入 信号源：128KHz模块9：TH14(载波1)载波输入 模块9：TH4(调制输出）模块9：TH7（解调输入）解调信号输入 2、开电,设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ASK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。 3、此时系统初始状态为:PN序列输出频率32KHz，调节128KHz载波信号峰峰值为3V。 4、实验操作及波形观测。 （1）分别观测调制输入和调制输出信号：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH4,验证ASK调制原理。 (2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 实验项目二 ASK解调
概述：实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证ASK解调原理。观测解调输出的中间观测点,如：TP4（整流输出），TP5（LPF-ASK）,深入理解ASK解调过程。 1、保持实验项目一中的连线及初始状态。 2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6，调节W1直至二者波形相同；再观测TP4（整流输出)、TP5（LPF-ASK）两个中间过程测试点，验证ASK 解调原理。 3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF—ASK，观测眼图。 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； ASK是一种相对简单的调制方式，幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量,而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控（2ASK），由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。其中s（t）为基带矩形脉冲。一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频谱搬移到载波频率附近。 2、分析ASK调制解调原理. （1)数字调制的概念 一个二进制的ASK 信号可视为一个单极性脉冲序列与一个高频载波的乘积,幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号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.那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。 (2)解调也可以分成相干解调与非相干解调两类。其中相干解调要求接收端提供相干载波.包络检波法、同步检测法
simulink中的ask调制解调 【Simulink中的ASK调制解调】 1. 导言 在无线通信系统中，信号调制是实现信号传输的重要环节之一。其中，ASK调制（Amplitude Shift Keying）是一种简单且常用的数字调制技术。Simulink 是一款强大的仿真软件，它可以帮助工程师们进行信号调制和解调的仿真与设计。本文将逐步介绍Simulink中ASK调制解调的原理和实现方法。 2. ASK调制的原理 ASK调制是通过改变信号的幅度来传输信息的一种调制方式。在ASK调制中，若信号的幅度为A1，则表示二进制信号为1；若信号的幅度为A0，则表示二进制信号为0。ASK调制的原理非常简单，通过控制信号的幅度可以实现二进制信息的传输。 3. Simulink中ASK调制的建模 在Simulink中实现ASK调制非常简单。首先，我们需要建立一个脉冲信号源，用于生成二进制数字信号。然后，将二进制信号与载波信号相乘，即可实现ASK 调制。
具体地，我们可以按照以下步骤进行ASK调制的建模： 1) 打开Simulink软件，并在工作区建立一个新的模型。 2) 在Simulink库中选择“Sources”文件夹，并将“Pulse Generator”模块拖放到模型中。 3) 在“Pulse Generator”模块的参数中，设置脉冲的幅度、宽度和周期等参数，用于生成二进制数字信号。 4) 在Simulink库中选择“Sources”文件夹，并将“Sine Wave”模块拖放到模型中。 5) 在“Sine Wave”模块的参数中，设置载波信号的频率和幅度。 6) 将“Pulse Generator”模块的输出与“Sine Wave”模块的输入通过乘法器相连。 7) 通过添加“Scope”模块，实时观察ASK调制的输出信号。 至此，ASK调制的建模就完成了。
实验七振幅键控(ASK)调制与解调 一、概述 为使数字信号在带通信道中传输，必须对数字信号进行调制。在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。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）。本实验采用这种方式。 二、实验原理 1.调制部分：二进制幅度键控的调制器可用一个相乘器来实现。对于OOK信号，相乘器则可以用一个开关电路来代替。调制信号为1时，开关电路导通，为0时切断。 OOK信号表达式：s OOK(t) = a(n)A cos(c t) 式中：A －载波幅度，c－载波频率，a(n)－二进制数字信号 原理框图 基带信号a(n) 已调信号s OOK(t) c 2.解调部分：解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。 原理框图 低通滤波 (t) 解调信号â（n） OOK 载波Acos(ωc t) 三、实验步骤
1.根据ASK调制与解调原理，用Systemview软件建立一个仿真电路，如下图所示： 2.元件参数配制 Token 0,5：基带信号-PN码序列（频率=10Hz，电平=2，幅度=1V，偏移=1V） Token 1,22：乘法器 Token 2, 7,23：载波-正弦波发生器（频率=50Hz，幅度=1V，相位=0deg）Token 14,26：模拟低通滤波器（截止频率=10Hz，阶数=3） Token 15,27：抽样保持器 Token 16,28：脉冲（频率=10Hz，幅度=1V，脉宽=0.05s） Token 12,24：比较器（真值=1V，假值=-1V） Token 17,29：门限值（幅度=0.1V） 其它为观察点-分析窗 3.运行时间设置：采样点数=2048，采样频率=1000Hz 4.运行系统：运行该系统后，转到分析窗观察的波形。
扩频通信系统的仿真 一、实验目的 1、掌握扩频技术的定义与原理。 2、掌握扩频通信系统的仿真方法。 二、实验内容 构建PN码发生器，实现扩频技术。 三、基本原理 直接序列扩频通信就是直接用具有高码率的扩频码序列,在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端,用相同的扩频码序列去进行解扩,把展宽的扩频信号还原成原始的信息。其理论基础为香农(Shannon) 定理,该定理指出:在高斯白噪声干扰条件下,通信系统信道容量为 C = Blog2( 1 + S/N) (1) 其中，C 为信道容量(比特P秒)；B为信号带宽(赫兹) ；S 为信号平均功率； N 为噪声功率。当SPN 很小时( SPN ≤0. 1) 得到： B = C N/1.44 S 由(1) 式可见，①要增加系统的信息传输速率，即增加信道容量，可以通过增加传输信号的带宽(W) 或增加信噪比( SPN) 来实现。②当信道容量C为常数时，带宽W 与信噪比之间可以互换，即可以通过增加带宽( W) 来降低系统对信噪比( SPN) 的要求，也可以通过增加信号功率来降低信号的带宽。③当带宽(W) 增加到一定程度后,信道容量C 不可能无限制地增加。因此,在无差错传输的信息速率C不变时，如信噪比很低( NPS 很大)，则可以用足够宽的带宽来传输信号。直扩系统原理框图，如图1所示。
图1 直扩系统原理图 要传送的信息首先进行信息调制转换成二进制数字信号，用此二进制信号与扩频码发生器产生的扩频码序列相乘(或模二和) 形成带宽较宽的宽带信号，再用此宽带信号调制载波，通过天线发射出去。信号在信道传输时受到干扰，所以接收机接收到的信号除了有用信号外还有干扰信号，将接收到的信号进行解调，再经过与发送端相同的扩频码进行相关解调(解扩)，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。可见，一般的扩频通信系统都要进行3 次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，2 次调制为扩频调制，3 次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。 四、实验步骤 利用Systemview 建立的直扩系统的仿真原理图，如图2 所示。 图2 直扩系统仿真原理图 数据信号源使用了一个低频率(1KHz) 的随机序列(图符0) ，通过一个1kHz 的低通滤波器(图符3) 来代替。扩频用的PN 码采用了10kHz的PN码(图符2)，这样，理论上可获得10倍的扩频增益。扩频调制在本例中未使用通常的模2和加法运算，而是通过乘法直接用PN 码调制数据信号，合成后的扩频复合信号同样也是直接用更高的载波(图符12 ,100kHz) 调制发射。为了观察扩频系统的抗干扰性能,使用了一个干扰信号源。该干扰信号可以是单频率窄带干扰，也可以是宽带的扫频信号，或是高斯噪声。 接收端，通过本地载波解调后的复合信号直接原扩频PN码相乘后解扩，中间省略了有关本地PN发生器和相关的码同步电路。因为直接使用原PN码，所以理论上可认为收发2端完全同步。需要说明的是,实际工程中的码同步是一个十分复杂的问题，其复杂程度以及在此问题上付出的代价往往比扩频本身要多得多。
实验四--ASKFSK调制解调实验 实验四ASK/KFSK调制解调实验一、实验目的1．掌握ASK/FSk 调制器的工作原理及性能测试；2．学习基于软件无线电技术实现ASK/FSK调制、解调的实现方法。 二、实验仪器1．RZ9681实验平台2．实验模块： ●主控模块●基带信号产生与码型变换模块-A2●信道编码与频带调制模块-A4●纠错译码与频带解调模块-A53．信号连接线4．100M双通道示波器5．PC机（二次开发）三、实验原理13.1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（digitalmodulation）。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（digitaldemodulation）。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（M2）种取值。本章主要讨论二进制数字调制系统的原理。
3.2K2ASK调制振幅键控（AmplitudeShiftKeying，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。在学习ASK，FSK调制的同时，也希望学 生能意识到，技术发展的今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。 图4.1ASK调制电路原理框图在图中，信号基带时钟和基带数据输入 到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成ASK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。 NRZ码2ASK调制信号1111110000图4.2ASK调制结果示意图3.3K2ASK 解调2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，这里我们采用包络检波法，其原理框图如下图所示。图4.32ASK解调包络检波法原理框图2ASK已调信号从5P1测试点输入，信号先半波整流，取出高于0电平的半波波形，得5TP3整形输
通讯系统原理课程设计 设计题目：2FSK调制与解调系统设计与仿真姓名: 院（系）： 专业： 指导老师： 日期：
2FSK调制与解调系统设计与仿真 指导教师 摘要：本文主要是利用MATLAB7.0来实现2FSK 数字调制系统解调器的设计。该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、接受滤波器模块、解调以及信宿，并未各个模块进行相应的参数设置。在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作，最后通过观察仿真图形进行波形分析及系统的性能评价。 关键词：2FSK MATLAB 调制解调 引言：2FSK信号的产生方法主要有两种：一种是调频法，一种是开关法。这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而开关法产生的2FSK信号则分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元之间的相位不一定是连续的。 本设计采用后者--开关法。2FSK信号的接收也分为相干和非相干接收两种，非相干接收方法不止一种，它们都不利用信号的相位信息。故本设计采用相干解调法。 1 设计任务与要求 1.1 设计要求 （1）学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通讯系统的基本理论、基本算法进行实际验证； （2）学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本实用方法，学会使用这软件解决实际系统出现的问题； （3）通过系统仿真加深对通信课程理论的理解，拓展知识面，激发学习和研究的兴趣；（4）用MATLAB7.0设计一种2FSK数字调制解调系统； 1.2设计任务 根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下； （1）信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形； （2）调制：采用二进制频移键控（2FSK）对数字基带信号进行调制，使用键控法产生2FSK 信号； （3）信道：属于加性高斯信道； （4）解调：采用相干解调； （5）性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出SNR（信噪比）和误码率的曲线图； 2方案设计与论证 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，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，
仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术一(数字调制系统的相关原理 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)。下面是这几种调制方式以及其改进调制方式的相关原理。 1.二进制幅度键控(2-ASK) 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号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。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。 2-ASK信号功率谱密度的特点如下: (1)由连续谱和离散谱两部分构成;连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定; (2)已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。 2 .二进制频移键控(2-FSK) 频移键控是利用两个不同频率f1和f2的振荡源来代表信号1和0，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。2-FSK功率谱密度的特点如下:
(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,•离散谱出现在f1和f2位置; (2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差|f1 - f2|?fs，则出现单峰。 3.二进制相移键控(2-PSK) 在相移键控中，载波相位受数字基带信号的控制，如在二进制基带信号中为0时，载波相位为0或π，为1时载波相位为π或0。载波相位和基带信号有一一对应的关系，从而达到调制的目的。2-PSK信号的功率密度有如下特点: (1) 由连续谱与离散谱两部分组成; (2) 带宽是绝对脉冲序列的二倍; (3) 与2ASK功率谱的区别是当P,1/2时，2PSK无离散谱，而2ASK存在离散谱。 4.多进制数字调制 上面所讨论的都是在二进制数字基带信号的情况，在实际应用中，我们常常用一种称为多进制(如4进制，8进制，16进制等)的基带信号。多进制数字调制载波参数有M种不同的取值，多进制数字调制比二进制数字调制有两个突出的优点:一是有于多进制数字信号含有更多的信息使频带利用率更高;二是在相同的信息速率下持续时间长，可以提高码元的能量，从而减小由于信道特性引起的码间干扰。现实中用得最多的一种调制方式是多进制相移键控(MPSK)。 多进制相移键控又称为多相制，因为基带信号有M种不同的状态，所以它的载波相位有M种不同的取值，这些取值一般为等间隔。在多相制移键控有绝对移相和相对移相两种，实际中大多采用四相绝对移相键控(4PSK，有称QPSK)，四相制的相位有0、π/2、π、3π/2四种，分别对应四种状态11、01、00、10。二( 数字调制系统的仿真设计 1 数字调制系统各个环节分析