基于2ASK的数字传输系统的建模与仿真

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图 4.10 低通滤波器属性设置
图 4.11 示波器 7 显示波形
Sampled Quantizer Encode
由于经过低通滤波器后的波形仍然为模拟信号，所以要生成数字信号要经过抽 样判决，在 MATLAB 的 SIMULINK 中，对 Sampled Quantizer Encode 进行适当的参数 设置可以用来实现抽样判决。经分析后，对该参数的设置如图 4.12 所示，经抽样判 决后的波形（即最后的输出波形）如图 4.13 所示：
3.2 ASK 幅移键控(Amplitude shift keying)
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2ASK 信号在实际中虽然很少使用，但是它是研究数字调制的基础，了解 2ASK 就比较容易理解 FSK,PSK 的原理及性能。 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。典型波形如下图 3.1 所示：
Bernoulli Binary Generator 模块的功能是用来产生随机二进制比特流，在 设计中将此模块的函数设置和经过 Bernoulli Binary Generator 产生的波形分别如 图 4.2 和图 4.3 所示：
图 4.2
Bernoulli Binary Generator 参数设置
图 4.3
二进制比特流波形
sine wave:
Sine wave 模块用来生成高频载波信号 coswct,由于高频载波信号要求得的载波频 率较高，在此设 wc=8000rad/s。
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Product:
这是一个乘法器，其作用是将随机二进制比特流和高频载波 coswct 相乘后生成已 调信号 m(t)，从而起到通断键控的作用。
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图 4.12Sampled Quantizer Encode 的参数设置
图 4.13 最后输出波形
至此调制与解调整个都完成了。
4.3 系统性能分析
根据 2ASK 数字调制系统误码率公式 Pe=1/2erfc(r/2)1/2 可得显示误码率的曲线，如下图所示：
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图 4.8 接收端信号通过带通滤波器后波形
Product:
此次设计中采用的是相干解调，经示波器 5 显示后输出的波形与本地载波 coswct(其中 WC=8000rad/s)相乘后输出波形接示波器 6 后显示波形如图 4.9 所示：
图 4.9 示波器 6 显示波
Lowpass:
可见，随着信噪比的增大，系统传输误码率呈指数规律降低。
Error Rate Calculation（误码率计算）
误码率计算模块计算输入的两个数据 Tx 和 Rx 的差错率,其参数设置为：
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《现代通信原理课程设计》报告 图 4.14 差错率计算模块参数设置
Display（显示模块）
显示模块用来显示总码元个数，出错码元个数，以及差错率。
仿真框图可以分为四部分： （1） 数字信号的生成与调制： ① 数字信号的生成：数字信号采用 Bernoulli binary generator 产生。 ② 调制：数字调制有调幅、调相、调频三种基本形式，并可以派生出其它形式，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， 在接收端也只要对载波信 号的离散调制参量进行检测。数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK） 、移频键 控（ FSK ）和移相键控（ PSK ） 。调制采用正弦载波数字调制系统，设定其频率为 8000rad/sec, （2）数字信号在信道中的传输：将随机二进制信号与高频载波信号相乘后，通过带 通滤波器，滤除干扰，然后通过加性的高斯白噪声信道 （3）对接收到的信号进行解调：解调采用相干解调。 （4）观察输出结果。这里有两个结果同时输出。在图形窗口中显示的是基带数字信 号、信道上叠加的高斯白噪声信号和计算出的同步信号。
3、2ASK 数字信息系统模型及仿真环境
3.1 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.
信息源 基带信号形成器 信道 噪声源 接收滤波器 受信者
图 4.4
带通滤波器参数设置
图 4.5
经带通滤波器后的已调波形
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AWGN Channel:
AWGN Channel 模块用来产生含有加性高斯白噪声信道，已调信号输入加性高斯白 噪声信道模拟通信系统中的实际的通信信道。AWGN Channel 的属性设置及经过加性 的高斯白噪声信道后的波形接示波器 4 后显示分别如图 4.6 和图 4.7 所示：
Bandpass：
Analog Filter Design 用来设计各种模拟滤波器，可以用来实现低通、带通、 高通等各种滤波器。此处将 Analog Filter Design 中的 Filter Type 属性设置为 Bandpass，即为带通滤波器，带通滤波器是用来通过所有有用的信号，同时滤除一部 分多余的信号， 设置其参数及经带通滤波器后示波器三显示的波形分别如图 4.4 和图 4.5 所示：
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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。
图 4.15 Display 模块参数设置
To workspace（输出到工作空间模块）
该模块表示输出的数据送至当前的工作空间，以便于调用。然后执行下面的程 序： clc; clear; x=0:0.05:0.4; y=x; for i=1:length(x) panjuedianping=x(i); sim('ASK2_modanddemodzhongwennew'); %刚建立的 mdl 文件名 y(i)=mean(ERRout); end plot(x,y); grid on; legend('判决电平与误码率关系');
Analog Filter Design 中将 Filter type 设置为 Lowpass 便可以实现低通滤波 器，低通滤波器主要是将信号从高频载波移至低频，以便于接收到原信号，低通滤波 器的属性设置及信号经过低通滤波器后接至示波器 7 后的显示波形分别如图 4.10 和 图 4.11 所示：
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4、系统的建立及其仿真
4.1 数字信号传输的实现
设计采用的是 MATLAB 中的 SIMULINK 仿真系统实现对通信系统的仿真，具体实 现框图如图 4.1 所示：
图 4.1 数字信号传输模型实现框图
4.2 各模块参数说明：
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Bernoulli Binary Generator:
图 4.6 AWGN Channel 属性设置
图 4.7 已调信号经 AWGN Channel 后的波形
Bandpass：
在此处再次用到 Analog Filter Design 中的 Bandpass，此处设置带通滤波器是 为了使已调信号全部通过，同时尽可能多地滤除高斯白噪声，经过带通滤波器后，接 示波器 5 后显示波形如图 4.8 所示：
图 3.1
幅移键控的典型波形
幅移键控的调制器可以用一个相乘器来实现，如下图 3.2 所示。对于通断键控 信号来说，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"时开关电路切断。二进制振幅键控信号由于一个信号状态始终为零，故又常称 为通断键控信号（OOK 信号）。 基带信号 × ○ 载波 Acoswct
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题目：基于 2ASK 的数字传输系统的建模与仿真
专 业： 班 级： 姓 名： 学 号：
年
月
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目
录
1、课程设计的基本任务...............................2
2、课程设计的基本要求...............................2
3、2ASK 数字信息系统模型及仿真环境...................2
4、系统的建立及其仿真...............................4
5、总结与体会......................................13
6、参考书目........................................14
图 3.2 ASK 调制器模型
已调信号
3.3 MATLAB 及 SIMULINK 建模环境简介