2ASK系统设计

通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：201215701华北水利水电大学信息工程学院课程设计报告课程名称：2ASK系统设计指导老师：许丽学院专业：信息工程通信工程姓名学号：牛兆华2012157012015年1月20日通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157011目录目录...........................................................1摘要...........................................................2设计要求.......................................................2设计步骤.......................................................2二进制振幅键控（2ASK）.........................................23.12ASK基本原理.........................................23.22ASK的调制原理.......................................43.32ASK的解调原理.......................................4Matlab程序实现.................................................4信号波形图.....................................................9课程设计心得体会...............................................13参考文献.......................................................14通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：20121570122ASK系统设计摘要：本课程设计中，为了熟悉《通信原理》，着眼于2ASK系统的仿真。本文主要是利用MATLAB来实现2ASK数字调制系统解调器的设计.该设计模块包含模拟相乘法调制,传输中噪声，相干解调.并为各个模块进行相应的参数设置在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作.关键词：2ASK信号，MATLAB，调制，解调，噪声。一．设计要求a.题目意义，所做工作以及系统主要功能b.调制解调原理及系统的性能（有效性，可靠性）c.软件设计流程d.源程序e.系统的各部分波形图及频谱二．设计步骤1.产生随机的消息代码2.产生数字基带信号s(t):2ASK系统单极性波形3.已调信号的产生4.已调信号通过信道为高斯白噪声信道5.对信道输出端的混合信号中的噪声进行抑制（BPF:恰好让已调信号完全通过）6.信号的解调(采用同步解调法LPF:恰好让s(t)所处频率范围的频率谱通过)7.抽样判决码元再生2ASK:x(kTs)A/2—判为“1”2ASK:x(kTs)A/2—判为“0”三．二进制振幅键控（2ASK）3.12ASK的基本原理通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157013振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。一种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK），其表达式为：)(teOOK时发送“以概率”时发送“以概率01,01,cosPPtAc（2-1）典型波形如图2-1所示：图2-12ASK/OOK信号时间波形可见，载波在二进制基带信号是s（t）控制下通-断变化，所以这种键控又称为通-断键控。在OOK中，某一种符号（“0”或“1”）用有没有电压来表示。2ASK信号一般表达式为e2ASK(t)=Σang(t-nTs)cosωct3.22ASK的调制原理数字调制技术有两种方法：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，如图2.2,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，如图2.3。通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157014图2.2模拟相乘法图2.3数字键控法3.32ASK的解调原理与AM信号的解调方法一样。2ASK/OOK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），相应的接收系统方框图如图：（a）非相干解调方式（b）相干解调方式图2.42ASK/OOK信号的接收系统组成方框图四Matlab程序实现主程序：通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157015TB=1;%码元持续时间fb=1/TB;M=150;%抽样点数L=2^13;%做FFT的点数s=linspace(0,10*TB,M);ds=s(2)-s(1);fs=1/ds;sign=[];m=randi([0,1],1,10);%数字信号序列Lm=10;%序列的长度F=100;%数字信号的带宽f=200;%正弦载波信号的频率A=1;%载波的幅度Q=f/F;%频率比t=(0:M-1)/M/f;%一个正弦信号周期内的时间carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一个码元宽度内的正弦载波信号Lcarry1=length(carry1);%一个码元宽度内的信号长度carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%载波信号ask=kron(m,carry1);%调制后的信号N=length(ask);%长度tau=(0:N-1)/(M-1)/f;%时间Tmin=min(tau);%最小时刻Tmax=max(tau);T=ones(size(carry1));%一个数字信号‘1’dsig=kron(m,T);%数字信号波形nst=awgn(ask,10);%加高斯噪声figure(1)subplot(3,1,1)%子图分割通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157016plot(tau,dsig)%画出数字信号的波形图grid;axis([TminTmax-0.21.2])%设置坐标范围title('基波信号波形')subplot(3,1,2)plot(tau,carry2)%画出载波波形grid;axis([TminTmax-1.2*A1.2*A])%设置坐标范围title('载波信号波形')subplot(3,1,3)plot(tau,ask)%画出调制后的波形grid;axis([TminTmax-1.2*A1.2*A])%设置坐标范围title('已调信号波形')figure(2)subplot(3,1,1)plot(tau,nst)%加高斯噪声后的波形grid;axis([TminTmax-1.2*A1.2*A])title('加高斯噪声后的波形')subplot(3,1,2)plot(abs(fft(dsig)))%基带信号的频谱grid;axis([030000500])%由于纵坐标太大的话就看不见了，故在此处纵坐标设为500title('基带信号的频谱')subplot(3,1,3)plot(abs(fft(nst)))%加入高斯白噪声的频谱grid;axis([030000500])通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157017title('加入高斯白噪声的频谱')%模拟带通滤波器设计Fp=5;Rp=3;Fs=15;Rs=60;Wp=2*pi*Fp/800;Ws=2*pi*Fs/800;[n,Wp]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wp);BPF_ASK=filter(b,a,nst);figure(3)subplot(2,1,1)plot(tau,BPF_ASK)gridaxis([TminTmax-1.2*A1.2*A])title('通过带通滤波器波形')sig_mul=BPF_ASK.*carry2;%已调信号与载波信号相乘subplot(2,1,2)plot(tau,sig_mul)%画出信号相乘后的波形gridaxis([TminTmax-0.21.2])title('带通信号与载波相乘信号波形')%Butterworth模拟低通滤波器设计[Ord,omega_c]=buttord(4*pi*f*0.5,4*pi*f*0.9,6,8,'s');%获得Butterworth模拟低通原型滤波器的阶数及3dB截止频率[num,den]=butter(Ord,omega_c,'s');%由原型滤波器向实际滤波器转换，获得滤波器的分子，分母系数通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157018h=tf(num,den);%获得滤波器传递函数x=lsim(h,sig_mul,tau);%运用模拟滤波器对信号进行滤波figure(4)subplot(2,1,1)plot(tau,x)%画出滤波后的滤形grid;axis([TminTmax-0.30.8])title('低通滤波信号波形')%抽样判决th=0.20;%抽样判决的阈值设置t_judge=(0:Lm-1)*Lcarry1+Lcarry1/2;%抽样判决点的选取y=(x(t_judge))';%抽样判决时刻时的信号值y_judge=1*(y=th)+0*(y=th);%抽样判决信号值的0阶保持y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));%抽样判决后的数字信号波形n_tau=tau+0.5/F;%抽样判决后的信号对应的时间subplot(2,1,2)plot(n_tau,y_value)%画出抽样判决后的数字信号波形axis([TminTmax-0.21.2])title('抽样判决信号波形')grid;%各个信号函数的功率谱，此时需要调用函数figure(5)subplot(2,1,1);[p1,f]=yourpower(ask,fs,L,M);plot(f,p1);grid;title('已调信号功率谱');subplot(2,1,2);通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157019[p1,f]=yourpower(nst,fs,L,M);plot(f,p1);grid;title('加躁信号功率谱');figure(6)subplot(2,1,1);[p3,f]=yourpower(BPF_ASK,fs,L,M);plot(f,p3);grid;title('BPF功率谱');subplot(2,1,2);[p4,f]=yourpower(sig_mul,fs,L,M);plot(f,p4);grid;title('加调试载波功率谱');figure(7)subplot(2,1,1);[p5,f]=yourpower(x,fs,L,M);plot(f,p5);grid;title('LPF功率谱');subplot(2,1,2);[p6,f]=yourpower(y_value,fs,L,M);plot(f,p6);grid;title('抽样判决信号功率谱');信号波形图：Figure(1)通信原理课程设计姓名;牛兆华学号：2012157011000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.51基波信号波形00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-101载波信号波形00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-101已调信号波形Figure(2)00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-101加高斯噪声后的波形0500