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1、广东石油化工学院计算机与电子信息学院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（用Simulink实现）专业班级学号姓名指导教师地占八、电子信息工程电信12-*120344901*陈信主楼8楼通信实验室时间：2015年5月04日至2015年5月08日目 录一、目的和要求 1二、实验原理 2三、实验内容 3四、系统设计 34.1、 ASKH制 34.2、 ASKWI制与解调 5五、实验结果与分析 9六、心得体会 12七、参考文献 13目的和要求目的：这次课程设计主要是运用MATLAB1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
2、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。数字频带传输系统的仿真（用 Simulink实现） 要求：含纠错编译码、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK调制与解调4种方式中的一种和高斯白噪声 的信道。1 .画出系统结构图。2 .绘制出基带信号、已调信号、解调信号波形和它们频谱图，列出各 simulink模块参 数设计界面和眼图。6:、实验
3、原理二进制振幅键控原理（2ASK数字幅度调制又称幅度键控（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(2-1 )(2-2)e0 =s(t) coswct式中，Wc为载波角频率，s（t）为单极性NRZ矩形脉冲序列s(t) = ang(t - nTb)n其中，g（t）是持续时间Tb、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；an为二进制数字an1,出现卞S率为P0,出现概率为1-P(2-3)2ASK/OOK 信号的产生方法通常有两种
4、：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。相应的调制如下图:图2.1模拟相乘法AM言号的解调一样，2ASK/OOK言号也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，如下图：e2ASK (t):、实验内容数字频带传输系统的仿真（用Simulink实现）含纠错编译码、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK调制与解调4种方式中的一种和高斯白噪声的信道。四、系统设计4.1、 ASK调制首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进行相乘，在MATLAEBF Simulink仿真平台构建了 ASK调制原理图如下图所
5、示:Sine WaveP-T1 Random-AI n te g e rRandom IntegerGenerator图4.1ASK调制电路图数字基带信号数据设置：基带码元传码率设为4Baud,基带信号设置为二进制单极性信号数据设置如下图。图4.2基带信号数据设置由于信号经过远距离传送时，信号频率越高，信号传送的更远，因此在信号调制过程中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。信号源频率为4 Hz,所以将载波频率设置为 8 Hz,参数设置如图4.3 。由于在载波参数设置里，频率的单位是rad/sec ,所以即为16*pi。实际上载波频率远大于信号院频率，这样设置只是为了更清晰的观察调制信号波形
6、，了解产生 原理。图4.3载波信号参数设置4.2、 ASK调制与解调未加噪声的ASK信号产生和解调原理总图如下图所示。睥曲图4.4 ASK调制与解调仿真电路图低通滤波器(Filter type为Lowpass)的频带边缘频率与信号源的频率相同，前面设置信号源频率为4 Hz ,所以对话框中“Passband edge frequency (rads/sec) :应填“8*pi ”。参数设置如下图所示。 unction Block Parameters; Analog Fi ter DesignAnalog Filter Design (mask) (link)Design one of seve
7、ral standard analog filters, implemented in st ate-space form.Par anetersDesign method: ButterworthFiltcr type： |LowpassFilter order:2PasEband ede frequency (rad/s):8*piOKCancel Help Apply图4.5低通滤波器数据设置抽样保持器的抽样保持时间应该设为0.25 ,与基带信号周期时间一致如下图。 Function Block Parameters: Zero-Order Hold IZero-Ordev HoldZe
8、ro-order hold.ParametersSample time (T for inherited):图4.6抽样保持器参数设置对于2ASK系统，当发送“ 0”和“ 1”概率相等时，判决器的最佳判决门限为a/2 ,它与接受机输信号的幅度有关。当接收机输入的信号幅度发生变化，最佳判决门限也将随 之改变。抽样判决器参数设置如下图所示:0 Function Block Pirjmeter$： Quntiiing Encoder图4.7抽样判决器的参数设置设置好参数之后，进行仿真，由示波器的输出波形可知，信号的调制解调成功，但存在1比特的时延（用时延时间乘以采样量化编码器的采样频率）。因而，误码
9、器的可接纳时延为1比特。其参数设置如下图所示:Function Block Parameters: Error Rate Calculation加入高斯白噪声后的 ASK调制与解调加性高斯白噪声（AWG N在信道中传输。故在加载在接收端之前，然后通过带通滤波器后再次与载波相乘，接着通过低通滤波器、抽样判决器，最后由示波器显示出各阶段波形，并用误码器观察误码率。如下图所示。海1图4.9ASK调制与解调中加入高斯白噪声仿真图高斯白噪声的抽样时间设置为0.001（误码少），如下图所示* Source Block Pararneters：: Guian Noise GeneratorGaussian.
10、 Noise Generator (mask) (link)Generate Gaussian distributed noise with eiven mean and variance values,Paramet ersMean alue:aVariance (vector or matrix):1Initial seed:41Sample time:0.001Frame-based out put sInterpret vector parameters as 1=DOutput dat a types： double，QjK Cancel 曲 | Ijpply图4.10高斯白噪声的参
11、数设置8带通滤波器的下频应该等于载波频率与调制信号频率之差，上频应该等于载波频率与调制信号频率之和。前面已设置信号源频率为4Hz,载波频率为8Hz,计算得上、下截止频率分别为4Hz、12Hz,转换成以rads/sec为单位即为8*pi 、24*pi 。参数设置如下图 所示：0 Function Block Parameters: Analog Filter DesignlAnalog： Filter Design (mask) (link)Design one of several siandard analog fliters, unplejaent ed in st ate-space f
12、orm.Par amet ersDesign method: ButterworthFilter type: BancfeassFilter order:q-Lower passband edge frequency (rad/s):8*piUpper passband edg;& frequency (rad/s):24 *piOKCancelHelpApply图4.11带通滤波器的参数设置最终得到的眼图如下图所示:14untitled/Discrete-Time Eye Diagram Scope-i i 向Chdrmls 度匚业 i Help告m=dEmtrlEqd.LI-0102030
13、40506070309 0100Time (ms)Eye DiagramMpnE出 ruwEne1 - r 1,5口万 O.Q0102030405060708090100图4.12眼图五、实验结果与分析在ASK调制与解调中加入高斯白噪声后各波形图，如下图图5.1各点信号的波形高斯白噪声的抽样时间设置为0.018时，500个编码中有9个是误码如下图AkeragingPower SpectralCa legationDisplay图5.2高斯白噪声为0.018时误码率高斯白噪声的抽样时间设置为0.001,没有误码，符合设计要求，如图所示CaloiaiionDisplay图5.3高斯白噪声为0.00
14、1时误码率六、心得体会在本次课程设计中，我了解到了通信系统仿真的重要性和simlink功能的强大。它可以很好地让我们理解通信原理以及其中的过程，能够对系统进行仿真， 这对于我们专业的学生来说是非常重要。我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否达到目标，从中及时发现并解决问题，不断地改进和优化方案，这样可以提高效率，节约投资，缩短开发设计时间。经过将近一周的设计制作，我对通信系统的仿真有了很大的了解，掌握的设计的方法和思路，提高了对系统的分析能力和解决能力。在这次课程设计中，我也遇到了许多的困难， 如参数的设置，如何将不同的功能框图整合一起以实
15、现更强大的功能，怎么降低误码率等等。该设计终于做完，其功能基本上可以满足设计要求。由于个人能力有限， 有许多地方没有做的那么完美，需要将来做进一步的改善。通过这次课程设计，我对matlab有了较深的认识，真正把理论与实践联系起来，是我所学的专业知识得到了运用，更深刻的理解了理论知识，理论联系实际的实践操作能力也进 一步提高。并且强化自己分析问题、解决问题和团队合作的能力，加深了对软件的掌握和应 用，为下一次课程设计打好基础。七、参考文献1张辉，曹丽娜 现代通信原理与技术（第二版）西安电子科技大学出版社2008.72管爱红张红梅杨铁军MATLAB基础及其应用教程电子工业出版社 2009.83贺超英MATLAB应用与实验教程电子工业出版社2010.1