数字通信综合实验报告--数字频带传输系统仿真(用Simulink实现)陈信.doc

广东石油化工学院
计算机与电子信息学院
综合实验报告

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 电子信息工程
班 级 电信12-***
学 号 120344901**
姓 名 *********

指 导 教 师 陈 信
地 点 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 3
4.1、ASK调制 3
4.2、ASK调制与解调 5
五、实验结果与分析 9
六、心得体会 11
七、参考文献 12

一、目的和要求
目的：
这次课程设计主要是运用MATLAB集成环境下的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，在接收端对其进行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。

、

二、实验原理
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）
式中，为载波角频率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列
（2-2）
其中，g(t)是持续时间、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；为二进制数字
（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。相应的调制如下图：

图2.1模拟相乘法
AM信号的解调一样，2ASK/OOK信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：
抽样判决器
低通滤波器
相乘器
带 通
滤 波 器
输出
定时脉冲

图2.2相干解调方式
三、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MATLAB下Simulink仿真平台构建了ASK调制原理图如下图所示：

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，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。

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。

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。

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：

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，误码器的可接纳时延为1比特。其参数设置如下图所示：

图4.8误码器的参数设置
加入高斯白噪声后的ASK调制与解调
加性高斯白噪声（AWGN）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。

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

图4.10高斯白噪声的参数设置
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：

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：

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

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

图5.3高斯白噪声为0.001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2008.7
[2] 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2009.8
[3] 贺超英 MATLAB应用与实验教程 电子工业出版社2010.1