武科大通信原理課程設(shè)計(jì)資料

1、2ASK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目的:通過課程設(shè)計(jì)，鞏固對(duì)課堂上基本理論知識(shí)的理解，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)動(dòng)手能力和通信系統(tǒng)仿真的技能。課程設(shè)計(jì)要求：1 ）設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（2FSK, 2PSk, 2ASK,2DPSK）信錫調(diào)制 發(fā)?波信菲一器Tn（t）收濾波君解調(diào) 信宿2）設(shè)計(jì)基本要求：（1）設(shè)計(jì)出規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括信源，調(diào)制，發(fā)送濾波器模塊，信道，接受濾波器模塊以及信宿；（2）根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的參數(shù)（例如碼速率，濾波器的截止頻率等）；（3 ）觀察仿真結(jié)果并進(jìn)行波形分析（眼圖，）；（4）分析影響系統(tǒng)性能的因素。3）實(shí)施要求具體要求如下：使用Matlab/Si

2、mulink進(jìn)行仿真a）完成2ASK、2FSK、2PSk或QPSK中任何一種調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)。傳輸信道模型選用下面三種之一： AWGN Channel、Rayleigh fading propagation cha nnel 和 Bi nary Symmetric Channel Channelb) 分析已調(diào)信號(hào)的功率譜密度；c) 分析信道噪聲對(duì)誤碼率的影響。Simuli nk 簡(jiǎn)介：Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜 合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的 鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simuli nk具有適應(yīng)面

3、廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰 及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simuli nk已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟 件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。Simuli nk 功能簡(jiǎn)介：Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于 線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simuli nk可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率

4、。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI)，這個(gè)創(chuàng)建 過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式， 而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí) 行和測(cè)試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink多領(lǐng)域建模功能，也 提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MAT

5、LAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可 視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義 二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK ）的理論分析1 . 2ASK信號(hào)及其調(diào)制原理類比模擬調(diào)制原理，2ASK信號(hào)課由單極性二元基帶信號(hào)與載波相乘得到， 如下圖所示：10 110 0 1血） 載枝信號(hào)2ASK信號(hào)J 信源逬設(shè)二進(jìn)制序列為an , -g信宿取0或1,單極性二元基帶信號(hào)可以表示為：mt 八 ag t -nTb（1）n（1 ）其中，gT t為幅度為1的單極性NRZ （不歸零）方波，Tb為傳輸時(shí)的碼 元間隔。假定載波為Acos2二f t則2ASK信號(hào)為

6、cSask t 二 Amt cosN f二 Am t 八 angTt nTbcs2： fct (2)n（2 ）由（1 ）式的波形可見，2ASK信號(hào)也可以逐時(shí)隙地簡(jiǎn)單表述為K(thAm(驚 fct, ,；”(nTb 心叮 b0 0 11(3)2）和式（3 ）。.4(0 _相乘器 _k S(t)cos 砒 八、_災(zāi))（3）2ASK信號(hào)的調(diào)制框圖有如下圖所示兩種，分別對(duì)應(yīng)于式（21理）2ASK調(diào)制框圖2. 2ASK信號(hào)的解調(diào)原理2ASK信號(hào)可以有兩種解調(diào)方式，分別是包絡(luò)檢波和相干解調(diào)，下面我們分別介紹包絡(luò)檢波和相干解調(diào)：包絡(luò)檢波：為非相干解調(diào)，下圖為包絡(luò)檢波法解調(diào)器的原理方框圖，圖中的整流器和低通濾

7、波器構(gòu)成一個(gè)包絡(luò)檢波器。其不利用載波相位信息。相干解調(diào)：利用了載波相位信息，下圖為相干解調(diào)的原理方框圖:乘路相電抽樣 判決疋算脈圖中的乘法器與低通濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成相干解調(diào)器。其中 cosot是產(chǎn)生的本地載 波。當(dāng)接收端的本地載波與接收信號(hào)中的載波完全同頻同相， 稱為雙方同步。低 通濾波器濾除高頻分量，輸出 A(t)/2，系統(tǒng)可無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào) A(t)。由于相干解調(diào)比包絡(luò)檢波效果要好，本設(shè)計(jì)我們使用相干解調(diào)2ASK信號(hào)頻譜特點(diǎn)：1) 2ASK信號(hào)的功率譜包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；連續(xù)譜決定于基帶調(diào)制信號(hào) 的譜，離散譜部分則決定于載頻2) 2ASK信號(hào)的帶寬等于基帶信號(hào)帶寬的2倍.2ASK數(shù)字

8、調(diào)制系統(tǒng)主要模塊分析數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)框圖：信源調(diào)制發(fā)濾波器信道n(t)收濾波看解調(diào)信宿信源和調(diào)制：本次課程設(shè)計(jì)的2ASK信號(hào)可由單極性二元基帶信號(hào)與載波相乘得到：信道：根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的要求我們選擇了 AWGN Channel二卜目rmwl接收與解調(diào)：采用相干解調(diào)的方法。FDAToolProductlFDATcol礦 r RfelavReI巧CoitalFiliftr DMigr 1DigitalFiltw Design在此，我們首先給出系統(tǒng)的總體框圖，再分析系統(tǒng)參數(shù):系統(tǒng)框圖如下圖:Eye Diagfarn See pe各模塊參數(shù)的設(shè)定:正弦載波參數(shù)設(shè)置:正弦載波是幅度為2頻率為5Hz采樣周期為

9、0.01s的信號(hào)。設(shè)置依據(jù)：實(shí)際上載波的頻率應(yīng)該很高，但這里為了調(diào)制時(shí)便于波形的對(duì)比觀察, 故設(shè)為4HZ 。伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器參數(shù)設(shè)置:號(hào) Block Parameters; Bernoulli Binary GeneratorBernsLilli Einary*a.ik liiikgenerate a Eernoulli rartdaa tinarr nuster,7ca ve:tor output, specif the probacility az 三 vector.ParaatersFratatility m zerd:Initial seed：FSancle t!iFFriZ3

10、=-taaed output*Shzeles ter fraxezF二nterpret vector paraaiters as 1-DOKCancelHelpApplyBerno ulli Ran dom Binary Gen erator(的其周期為1s，占空比為1/2.伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）是基于采樣帶通濾波器參數(shù)設(shè)置:fl Glock Psriimrters： Digital Filter DesignFile Edrt AndlsifView Window HdpCurretn Fiiei McrEaltonL rrtdLTii-.d= h：=YLCriinDesii Alter

11、| Ready低通濾波器參數(shù)設(shè)置：截止頻率為 1HZ。由于二進(jìn)制序列的帶寬為1HZ，故取1HZ。仿真結(jié)果正弦載波:元數(shù)字基帶信號(hào):已調(diào)信號(hào)波形:已調(diào)載波的功率譜密度:可見經(jīng)過調(diào)制后基帶信號(hào)的頻率被搬移到兩邊。已調(diào)信號(hào)通過加性高斯白噪聲 AWGN信道的波形，此時(shí)信噪比為20dB :當(dāng)信噪比為60dB時(shí):可見當(dāng)信噪比越大時(shí)，噪聲對(duì)信號(hào)的干擾越小，由此也可推斷信噪比越大時(shí)誤碼率越小。當(dāng)信道信噪比為20dB時(shí)，輸出信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器的波形:接收到的信號(hào)與本地載波相乘的波形:再接著信號(hào)通過低通濾波器的波形:最后通過抽樣判決后的波形:眼圖:影響系統(tǒng)性能的因素通過對(duì)仿真結(jié)果的分析影響系統(tǒng)性能的因素不僅僅是通

12、過信道時(shí)噪聲的干擾，當(dāng) 帶通濾波器或者低通濾波器設(shè)置的截止頻率不恰當(dāng)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)性能的影響非常 大，另外解調(diào)時(shí)本地載波信號(hào)應(yīng)與接收到的已調(diào)信號(hào)同頻同相。小結(jié)：在本次課程設(shè)計(jì)中，我知道了通信系統(tǒng)如何進(jìn)行仿真，也了解了 simlink 功能的強(qiáng)大。 它可以很好地讓我們理解通信原理以及其中的過程， 能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn) 行仿真，我覺得這對(duì)于我們來說是一件比較有意義的事。 我們以后再進(jìn)行任何通 信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)， 可以先進(jìn)行仿真， 從仿真結(jié)果檢驗(yàn)出我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否達(dá) 到目標(biāo)，從中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題， 不斷地改進(jìn)和優(yōu)化方案， 這樣可以提高效率， 節(jié)約投資，縮短開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間。雖然本次課程設(shè)計(jì)的時(shí)間比較短促， 但我對(duì)通信系統(tǒng)的仿真卻有了很大的了 解，掌握的設(shè)計(jì)的方法和思路， 提高了對(duì)系統(tǒng)的分析能力和解決能力。 在這次課 程設(shè)計(jì)中，我也遇到了許多的困難， 如參數(shù)的設(shè)置， 如何將不同的功能框圖整合 一起以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能， 怎么降低誤碼率等等。 該設(shè)計(jì)終于做完， 其功能基本 上可以滿足設(shè)計(jì)要求。 由于個(gè)人能力有限， 有許多地方?jīng)]有做的那么完美， 需要 將來做進(jìn)一步的改善。通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì) matlab/simulink 有了較深的認(rèn)