基于MATLAB的ASK调制解调实现
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长沙理工大学
《通信原理》课程设计报告
学 院 专 业
班 级 学 号
学生姓名 指导教师
课程成绩 完成日期 2016年1月8日 课程设计成绩评定
学 院 专 业
班 级 学 号
学生姓名 指导教师
课程成绩 完成日期 2016年1月8日
指导教师对学生在课程设计中的评价
评分项目 优 良 中 及格 不及格
课程设计中的创造性成果
学生掌握课程内容的程度
课程设计完成情况
课程设计动手能力
文字表达
学习态度
规范要求
课程设计论文的质量
指导教师对课程设计的评定意见
综合成绩 指导教师签字 2016年1月8日
课程设计任务书
城南学院 通信工程专业
课程名称 通信原理课程设计 时间 2015/2016学年第一学期17～19周
学生姓名 指导老师
题 目 基于MATLAB的ASK调制解调实现
主要内容：
利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现ASK的调制解调，要求采样频率为360HZ，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。
要求：
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。
4）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。
应当提交的文件：
（1）课程设计学年论文。
（2）课程设计附件。
基于MATLAB的ASK调制解调实现
学生姓名： 指导老师：
摘 要 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软件，本课程设计主要内容是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现ASK的调制解调，要求采样频率为360HZ，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。目的是熟悉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2ASK调制解调程序，绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察解调前后频谱有何变化以及对信号叠加噪声后的变化。最终得到随着输入信号噪声的增加增大，误码越严重的结论，加深对ASK信号解调原理的理解。
关键词 ASK调制解调；时域谱；频域谱；高斯白噪声；信噪比
1 引 言
通信原理是通信工程专业的一门重要的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础，掌握通信原理课程的知识不仅可以打下一个坚实的专业基础，还能提高处理通信系统问题能力和素质。通过本课程设计的ASK振幅键控调制解调，可以进一步理解数字通信的基础理论，有助于加深对通信原理的理解。
1.1课程设计目的
通过设计基于MATLAB的ASK调制解调实现，让我深入理解和掌握二进制ASK调制解调以及噪声对信号传输的影响[1]。
在通信原理理论知识的基础上加深对ASK调制解调设计原理及实现方法的理解。使我对通信信号波形及频谱有深刻的认识。不仅加强了对课本知识的了解，而且还涉及到了MATLAB编程语言和软件的使用，以及基本的操作常识[2]。
掌握调制解调函数的应用，增强了我动手实践的能力。
1.2课程设计要求
根据所给的题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及通信原理。
学会MATLAB中M文件的编写方法，能应用MATLAB软件中调制解调函数，掌握ASK调制解调原理，根据原理编写出ASK调制解调程序。
绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察解调前后频谱的变化理解ASK信号解调原理。
对二进制基带信号叠加噪声后解调，绘制出解调前后信号的时频波形，然后改变噪声功率进行解调，记录并分析分析噪声对信号传输造成的影响。
根据要求独立完成课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计结果并得出结论。
1.3课程设计步骤
产生数字基带信号并绘制时域谱和频域谱；
设置载波频率并绘制其时域谱和频域谱；
对信号进行数字调制并绘制时域谱和频域谱；
对已调信号进行解调并绘制时域谱和频域谱；
对已调信号加入高斯小噪声并绘制时域谱和频域谱；
对加小噪声信号进行解调并绘制时域谱和频域谱；
对已调信号加入高斯大噪声并绘制时域谱和频域谱；
对加大噪声信号进行解调并绘制时域谱和频域谱；
比较当信噪比不同时，误码率大小。
2 ASK调制解调原理
2.1 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
twtsteccos)()(0式中，cw为载波角频率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列
)()(bnnnTtgats其中，g(t)是持续时间bT、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；na为二进制数字PPan101，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2-1和图2-2：
图2-1模拟相乘法
图2-2键控/开关法
2.2 ASK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）。本课程设计要求的是相干解调，如图2-3：
图2-3相干解调
3 仿真实现过程 乘法器 )(2teASK)(tstccos
带通滤波器 相乘器 低通滤波器 抽样判决器
tccos定时脉冲 输出 )(2teASK3.1 ASK信号的产生
图3-1二进制基带信号时域谱和频域谱
先将源程序创建M文件，自定义路径；编写语句x=ceil(rand(1,100000)-0.5) 生成一段随机的二进制基带信号，其中rand产生随机矩阵，ceil为取整函数；再编写语句FFT1=fft(x,128); FFT1=abs(FFT1)对随机序列进行傅里叶变换并取绝对值。其时域谱和频域谱如图3-1。
3.2载波信号波形
图3-2载波信号时域谱和频域谱 在调制解调系统中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。信号源频率为12 Hz，所以将载波频率设置为36 Hz，编写正弦函数carry=cos(2*pi*Fc*t)并进行频域转换FFT2=fft(carry,256); FFT2=abs(FFT2)。其时域谱和频域谱如图3-2。
3.3 ASK调制解调实现
编写数字带通调制函数y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'ask',2)进行2ASK调制，其中x为输入信号，Fc为载波频率，Fd为码速率，Fs为采样频率，Fs/Fd必须是一个正整数。再进行频域转换FFT3=fft(y,256); FFT3=abs(FFT3)，其时域谱和频域谱如图3-3：
图3-3已调信号时域谱和频域谱
图3-4解调信号解调时域谱和频域谱
编写数字带通调制函数z=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'ask',2)进行2ASK解调，其中x为输入信号，Fc为载波频率，Fd为码速率，Fs为采样频率。再进行频域转换FFT4=fft(z,64);
FFT4=abs(FFT4)，由于调制到解调的信道中没有加入噪声，所以调制前信号（即原始信号）与调制后信号相同，其时域谱和频域谱如图3-4。 3.4叠加噪声的ASK调制解调
图3-5叠加小噪声调制信号时域谱和频域谱
图3-6叠加大噪声调制信号时域谱和频域谱
由于信道中的噪声是叠加在信号上的，噪声始终是存在的，通常称它为加性噪声或加性干扰。对已调信号y分别叠加高斯小噪声（信噪比为6）和大噪声（信噪比为-2）则编写Ynt1=awgn(y,6);Ynt2=awgn(y,-2)并进行频域转换，其时域谱和频域谱分别如图3-5和图3-6。
图3-7叠加小噪声解调信号时域谱和频域谱
图3-8叠加大噪声解调信号时域谱和频域谱
对小噪声Ynt1和大噪声信号Ynt2分别解调，编写数字带通调制函数z1=ddemod(Ynt1,Fc,Fd,Fs,'ask',2);z2=ddemod(Ynt2,Fc,Fd,Fs,'ask',2);并进行频域转换，其时域谱和频域谱如分别如图3-7和图3-8。
