simulink通信系统建模及仿真

. 通信系统建模与仿真课程设计通信系统建模与仿真课程设计 2008 级通信工程 专业 0813072 班级 题题目目 基于 SIMULINK 的 2ASK 频带传输系统的仿真 姓姓名名李春艳学号学号 指导教师指导教师胡娟闫利超贾晓兰 2011 年 6 月 1 日 . . 1 1任务书任务书 试建立一个 ASK 频带传输模型，产生一段随机的二进制非归零码的基带信 号，对其进行ASK 调制后再送入加性高斯白噪声（AWGN）信道传输，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，改变 AWGN 信道的信噪比， 计算传输前后的误码率，绘制信噪比-误码率曲线，并与理论曲线比较进行说明。 另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。 2 2二进制振幅键控（二进制振幅键控（2ASK2ASK）的理论分析）的理论分析 2.1 2ASK2.1 2ASK 调制原理调制原理 振幅键控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。 设发送的二进制符号序列由 0、1 序列 组成，发送 0 符号的概率为 P，发送 1 符号的概率为 1-P，且相互独立。该二进 sASKt  stcoswct [angt nTs]coswct 制符号序列可表示为 其中 0 an  1 0 是以概率 p 出现，而 1 是以概率 1-p 出现。 二进制振幅键控信号时间波型如图 1 所示。 由图 1 可以看出，2ASK 信号 的时间波形 e2ASKt随二进制基带信号 st通断变化，所以又称为通断键控信 号（OOK 信号） 。 二进制振幅键控信号的产生方法如图 2 所示，图a是采用模 拟相乘的方法实现， 图b是采用数字键控的方法实现。 由图 1 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， 其相应原理 方框图如图 3 所示。2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图 4 所示。 . . 图图 2-1二进制振幅键控信号时间波型二进制振幅键控信号时间波型 2ASK 信号的功率谱密度 由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程 ,所以调制后的二进制数字信 号也是一个随机过程，因此在频率域中只能用功率谱密度表示。2ASK 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，连续谱由信号gt经线性 调制后决定，离散谱由载波分量决定； 2已调信号波形的带宽是基带脉冲波形 带宽的二倍。2ASK 信号功率谱密度推导  已 知e 0 t   a n gt nT S cos ct  stcos ct ， 设e 0 t的 功 率 谱 为  n  P e f ，st的功率谱为P s f 。 则 2 P e f  1 Ps f  fc Ps f  fc 4 ， P s f  f s P1PG f  f s 1 P2 sinfT sGmf  f mf G f  T，  sss m  fT s   jfTs 。 e  2 T s  sin f  f c T sP e f  16 f  f c T s 2 sin f  f c T s  1    f  f c  f  f c   f  f c T s  16  . . 图图 2-22ASK 信号的功率谱密度示意图 在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这 种调制的方式有两种 （1）模拟相乘法 通过相乘器直接将载波和数字信号相乘 得到输出信号， 这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为 模拟相乘法，其电路如图2-3 所示。在该电路中载波信号和二进制数字信号同时 输入到相乘器中完成调制。 （2）数字键控法用开关电路控制输出调制信号，当 开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图 2-4 所示。 图 2-3 模拟相乘法图 2-4 数字键控法 2.2 2ASK2.2 2ASK 解调原理解调原理 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） ，相应的接收系统如图 2-5、图 2-6 所示。 . . 图 2-5 非相干解调方式 图 2-6 相干解调方式 抽样判决器的作用是信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还 是“0” 。假设抽样判决门限为 b，当信号抽样值大于 b 时，判为“1”码；信号 抽样值小于 b 时，判为“0”码。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没 有加带通滤波器， 并且假设信道时理想的， 所以在解调部分也没有加带通滤波器。 11001000101 a b c d 图图 2-72-72ASK2ASK 信号非相干解调过程的时间波形信号非相干解调过程的时间波形 . . 3 32ASK2ASK 频带系统设计方案频带系统设计方案 信源选择伯弄利发生器产生二进制码，经过频率转换器转换成需要频率。 产生信源的模块如上图所示，及产生的二进制码如上图所示。 调制方式选择模拟相乘法进行调制。 解调方式选择相关解调方式包络检波两种解调方式。两种解调方式形成对比，比 较那种误码率较低。 信道按要求选择 AWGN 高斯白噪声信道。 . . 抽样判决器选择选择 Relay. 4 4SIMULINKSIMULINK 下下 2ASK2ASK 系统的设计系统的设计 伯努利二进制发生器模块 ernoulli Binary Generator 的参数设置 为Probability of a zero0 概率设为 0.5，initial seed 设为 61， Sample time 抽 样时间为 1S，Sample per frame 是输入信息码为 1。 图图 3-53-5伯努利二进制发生器模块参数设置伯努利二进制发生器模块参数设置 调制过程 调制过程的模块图如下图所示 . . 调制过程包含信源（波弄利发生器和频率转换器） 、载波（信号发生器）乘法器。 伯弄利二进制发生器模块的参数设置如下图零的概率为0.5，采样时间设置为 0.1， , 载波是运用信号发生器来产生的 波形设置为sine 波形，时间默认，幅值设置为 2，频率选择为 100HZ, 截图如下 . . 调制的波形如上图所示第一栏为为信源，第二栏为调制之后的波形，第三栏为 载波波形。 解调过程； 运用了两种解调方法相干解调和包络解调。 相干解调主要有相乘器，低通滤波 器和载波。载波要与调制时的载波频率相同。 包络解调有 saturation 作为整流器，低通滤波器与相干解调的低通滤波器的设 . . 置相同， 低通滤波器的参数设置如下。 整流器（saturation）的参数设置如下图上限值设置为 1，下限值设置为 0 . . 信道包含零阶转换器、加性高斯白噪声，带通滤波器 零阶转换器的设置如下图所