1、通信原理大作業(yè) 姓名 趙書(shū)寬班級(jí) 021113學(xué)號(hào) 02111206 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK) 1. 設(shè)計(jì)背景1.1 MATLAB/Simulink的簡(jiǎn)介 美國(guó)Mathworks公司于1967年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室“Matrix Laboratory”（縮寫(xiě)為Matlab），這就是Matlab最早的雛形。從Matlab誕生開(kāi)始，由于其高度的集成性及應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便，能非常快的實(shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時(shí)間，受到了大多數(shù)科研人員的支持。 Matlab是一種解釋性執(zhí)行語(yǔ)言，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡(jiǎn)單，擴(kuò)充方便，尤其是世界上有

2、成千上萬(wàn)的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過(guò)程中擴(kuò)充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識(shí)寶庫(kù)。可以毫不夸張的說(shuō)，哪怕是你真正理解了一個(gè)工具箱，那么就是理解了一門(mén)非常重要的科學(xué)知識(shí)。科研工作者通常可以通過(guò)Matlab來(lái)學(xué)習(xí)某個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)，這就是Matlab真正在全世界推廣開(kāi)來(lái)的原因。可以說(shuō)，Matlab已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門(mén)工具對(duì)學(xué)習(xí)各門(mén)學(xué)科有非常重要的推進(jìn)作用。 Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說(shuō)，Simulink是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持

3、線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。Simulink工作環(huán)境進(jìn)過(guò)幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界用來(lái)建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中，用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過(guò)Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來(lái)對(duì)它進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工作非常方便，而命令行方式對(duì)于運(yùn)行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊

4、和其他的顯示模塊，可以在仿真進(jìn)行的同時(shí)就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運(yùn)行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問(wèn)題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨(dú)立工作。 ， 1.2 通信技術(shù)的發(fā)展通信的目的是傳遞消息，但對(duì)受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通信從本質(zhì)上來(lái)講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信

5、息無(wú)失真，高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過(guò)程中將無(wú)用信息和有害信息抑制掉。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿。通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求越來(lái)越高，各種技術(shù)會(huì)不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)。到那時(shí)人們的生活將越來(lái)越離不開(kāi)通信。

6、 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號(hào)具有與模擬基帶信號(hào)不同的特點(diǎn)，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK 或DPSK)。本文重點(diǎn)論述二進(jìn)制振幅鍵控(ASK)數(shù)字調(diào)制解調(diào)

7、系統(tǒng)的原理。3. 2ASK的調(diào)制與解調(diào)原理2.1 2ASK調(diào)制原理 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0，1序列組成，發(fā)送0符號(hào)的概率為P，發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P，且相互獨(dú)立。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型如圖 1 所示。 由圖 1 可以看出，2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變化，所以又稱(chēng)為通斷鍵控信號(hào)(OOK信號(hào))。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法如圖2 所示，圖(a)是采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn)， 圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn)。 圖 1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型 圖2

8、 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖2.1 2ASK解調(diào)原理 由圖2 可以看出，2ASK信號(hào)與模擬調(diào)制中的AM信號(hào)類(lèi)似。所以，對(duì)2ASK信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)，其相應(yīng)原理方框圖如圖3所示。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖 解調(diào)流程圖3. 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真3.1調(diào)制仿真（1） 建立模型方框圖 2ASK信號(hào)調(diào)制的模型方框圖由DSP模塊中的sinwave信號(hào)源、方波信號(hào)源、相乘器等模塊組成，Simulink 模型圖如圖4所示： 圖4 2ASK信號(hào)調(diào)制的模型方框圖其中正玄信是載波信號(hào)，方波代表S（t）序列的信號(hào)塬，正玄信號(hào)和方波相乘后就得到鍵控2ASK信

9、號(hào)。（2）參數(shù)設(shè)置建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)的最佳仿真。從正玄信號(hào)源開(kāi)始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下： 正玄信號(hào)參數(shù)設(shè)置 其中sin函數(shù)是幅度為2頻率為1Hz采樣周期為0.002的雙精度DSP信號(hào) 圖6 方波信號(hào)源的參數(shù)設(shè)置 方波信號(hào)是基于采樣的，其幅度設(shè)置為2，周期為3，占1比為2/3。（3）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形圖 經(jīng)過(guò)上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點(diǎn)的波形圖： 各點(diǎn)的時(shí)間波形圖由上圖可以看出信息源和載波信號(hào)相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的2ASK信號(hào)。3.2解調(diào)仿真 2ASK的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對(duì)2ASK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)(1) 建

10、立simulink模型方框圖相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號(hào)恢復(fù)出載波既同步載波。再用載波和已調(diào)信號(hào)相乘，經(jīng)過(guò)低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出S(t)信號(hào)，simulink模型圖如下： 2ASK相干解調(diào)的 simulink模型方框圖（2） 參數(shù)設(shè)置建立好模型之后，開(kāi)始設(shè)置各點(diǎn)的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高頻的載波，才能恢復(fù)出原始信號(hào)，所以為了使已調(diào)信號(hào)的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，所以載波的頻率設(shè)置為20Hz。為了更好的恢復(fù)出信源信號(hào)，所以在此直接使用原載波信號(hào)作為同步載波信號(hào)。下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置： 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖（3） 系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)時(shí)間波形圖 2

11、ASK信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)時(shí)間波形圖 由上圖可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過(guò)要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示范圍即可。4 心得體會(huì)通過(guò)在本次設(shè)計(jì)中的實(shí)踐明白了自己知識(shí)上的誤區(qū)，例如，在低通濾波的過(guò)程中，主要目的是濾去高頻分量，濾去載波成分，所以對(duì)于低通濾波器的截止頻率的設(shè)置較為關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)只是按理論上的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單地系統(tǒng)構(gòu)建，目的是明確數(shù)字基帶傳輸?shù)脑砑斑^(guò)程。這次利用Matlab中Simulink模塊搭建系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)自己親自去動(dòng)手和調(diào)試我明白了實(shí)踐的重要性，更深刻地明白了通信原理中的知識(shí)內(nèi)容，更進(jìn)一步懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，同時(shí)提高了自己的思考能力，使得自