數(shù)字通信綜合實驗報告--數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真(用Simulink實現(xiàn))陳信

1、廣東石油化工學(xué)院計算機與電子信息學(xué)院綜合實驗報告課 程 名 稱 數(shù)字通信綜合實驗 題目：數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真（用Simulink實現(xiàn)）專 業(yè) 電子信息工程 班 級 電信12-* 學(xué) 號 120344901* 姓 名 * 指 導(dǎo) 教 師 陳 信 地 點 主樓8樓通信實驗室 時間：2015年5月04日至2015年5月08日 目 錄一、目的和要求1二、實驗原理2三、實驗內(nèi)容3四、系統(tǒng)設(shè)計34.1、ASK調(diào)制34.2、ASK調(diào)制與解調(diào)5五、實驗結(jié)果與分析9六、心得體會11七、參考文獻12 一、目的和要求目的：這次課程設(shè)計主要是運用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺對2ASK頻帶傳輸系統(tǒng)

2、仿真，并把運行仿真結(jié)果輸入到顯示器，根據(jù)顯示器結(jié)果分析設(shè)計的系統(tǒng)性能。在設(shè)計中，目的主要是仿真通信系統(tǒng)中頻帶傳輸技術(shù)中的ASK調(diào)制。產(chǎn)生一段隨機的二進制非歸零碼的頻帶信號，對其進行ASK調(diào)制后再加入加性高斯白噪聲傳輸，在接收端對其進行ASK解調(diào)以恢復(fù)原信號，觀察還原是否成功。通過Simulink的仿真功能摸擬到了實際中的2ASK調(diào)制與解調(diào)情況。數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真（用Simulink實現(xiàn)）要求：含糾錯編譯碼、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK調(diào)制與解調(diào)4種方 式中的一種和高斯白噪聲的信道。1.畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。2.繪制出基帶信號、已調(diào)信號、解調(diào)信號波形和它們頻譜圖，列出各simulink

3、模塊參數(shù)設(shè)計界面和眼圖。、二、實驗原理二進制振幅鍵控原理（2ASK）數(shù)字幅度調(diào)制又稱幅度鍵控（ASK），二進制幅度鍵控記作2ASK。2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1”，無載波輸出時表示發(fā)送“0”。2ASK信號可表示為 （2-1）式中，為載波角頻率，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列 （2-2）其中，g(t)是持續(xù)時間、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進制數(shù)字 （2-3） 2ASK/OOK信號的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制（相乘器法）和鍵控法。本課程設(shè)計運用模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)制

4、如下圖：圖2.1模擬相乘法AM信號的解調(diào)一樣，2ASK/OOK信號也有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測法）。本課程設(shè)計要求的是相干解調(diào)，如下圖：抽樣判決器低通濾波器相乘器 帶 通濾 波 器 輸出 定時脈沖 圖2.2相干解調(diào)方式三、實驗內(nèi)容數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真（用Simulink實現(xiàn)）含糾錯編譯碼、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK調(diào)制與解調(diào)4種方式中的一種和高斯白噪聲的信道。四、系統(tǒng)設(shè)計4.1、ASK調(diào)制首先將信號源的輸出信號與載波通過相乘器進行相乘，在MATLAB下Simulink仿真平臺構(gòu)建了ASK調(diào)制原理圖如下圖所示：圖4.1ASK調(diào)制電路圖 數(shù)字

5、基帶信號數(shù)據(jù)設(shè)置：基帶碼元傳碼率設(shè)為4Baud，基帶信號設(shè)置為二進制單極性信號數(shù)據(jù)設(shè)置如下圖。圖4.2基帶信號數(shù)據(jù)設(shè)置由于信號經(jīng)過遠距離傳送時，信號頻率越高，信號傳送的更遠，因此在信號調(diào)制過程中，載波信號的頻率一般要大于信號源的頻率。信號源頻率為4 Hz，所以將載波頻率設(shè)置為8 Hz，參數(shù)設(shè)置如圖4.3 。由于在載波參數(shù)設(shè)置里，頻率的單位是rad/sec，所以即為16*pi。實際上載波頻率遠大于信號院頻率，這樣設(shè)置只是為了更清晰的觀察調(diào)制信號波形，了解產(chǎn)生原理。 圖4.3載波信號參數(shù)設(shè)置4.2、ASK調(diào)制與解調(diào) 未加噪聲的ASK信號產(chǎn)生和解調(diào)原理總圖如下圖所示。圖4.4 ASK調(diào)制與解調(diào)仿真電

6、路圖 低通濾波器（Filter type為Lowpass）的頻帶邊緣頻率與信號源的頻率相同，前面設(shè)置信號源頻率為4 Hz，所以對話框中“Passband edge frequency (rads/sec)：”應(yīng)填“8*pi”。參數(shù)設(shè)置如下圖所示。圖4.5低通濾波器數(shù)據(jù)設(shè)置抽樣保持器的抽樣保持時間應(yīng)該設(shè)為0.25，與基帶信號周期時間一致如下圖。圖4.6抽樣保持器參數(shù)設(shè)置 對于2ASK系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)送“0”和“1”概率相等時，判決器的最佳判決門限為a/2，它與接受機輸信號的幅度有關(guān)。當(dāng)接收機輸入的信號幅度發(fā)生變化，最佳判決門限也將隨之改變。抽樣判決器參數(shù)設(shè)置如下圖所示： 圖4.7抽樣判決器的參數(shù)設(shè)置

7、設(shè)置好參數(shù)之后，進行仿真，由示波器的輸出波形可知，信號的調(diào)制解調(diào)成功，但存在 1比特的時延（用時延時間乘以采樣量化編碼器的采樣頻率）。因而，誤碼器的可接納時延為1比特。其參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖4.8誤碼器的參數(shù)設(shè)置加入高斯白噪聲后的ASK調(diào)制與解調(diào)加性高斯白噪聲（AWGN）在信道中傳輸。故在加載在接收端之前，然后通過帶通濾波器后再次與載波相乘，接著通過低通濾波器、抽樣判決器，最后由示波器顯示出各階段波形，并用誤碼器觀察誤碼率。如下圖所示。 圖4.9ASK調(diào)制與解調(diào)中加入高斯白噪聲仿真圖 高斯白噪聲的抽樣時間設(shè)置為0.001(誤碼少)，如下圖所示圖4.10高斯白噪聲的參數(shù)設(shè)置 帶通濾波器的下頻應(yīng)

8、該等于載波頻率與調(diào)制信號頻率之差，上頻應(yīng)該等于載波頻率與調(diào)制信號頻率之和。前面已設(shè)置信號源頻率為4Hz，載波頻率為8Hz,計算得上、下截止頻率分別為4Hz、12Hz，轉(zhuǎn)換成以rads/sec為單位即為8*pi 、24*pi。參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖4.11帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置 最終得到的眼圖如下圖所示：圖4.12眼圖五、實驗結(jié)果與分析在ASK調(diào)制與解調(diào)中加入高斯白噪聲后各波形圖，如下圖。 圖5.1 各點信號的波形 高斯白噪聲的抽樣時間設(shè)置為0.018時，500個編碼中有9個是誤碼如下圖圖5.2高斯白噪聲為0.018時誤碼率 高斯白噪聲的抽樣時間設(shè)置為0.001，沒有誤碼，符合設(shè)計要求，如圖所示圖

9、5.3高斯白噪聲為0.001時誤碼率六、心得體會在本次課程設(shè)計中，我了解到了通信系統(tǒng)仿真的重要性和simlink功能的強大。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)進行仿真，這對于我們專業(yè)的學(xué)生來說是非常重要。我們以后會經(jīng)常用到系統(tǒng)仿真來設(shè)計我們所需的通信系統(tǒng)，需要從仿真結(jié)果檢驗出我們所設(shè)計的系統(tǒng)是否達到目標(biāo)，從中及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，不斷地改進和優(yōu)化方案，這樣可以提高效率，節(jié)約投資，縮短開發(fā)設(shè)計時間。經(jīng)過將近一周的設(shè)計制作，我對通信系統(tǒng)的仿真有了很大的了解，掌握的設(shè)計的方法和思路，提高了對系統(tǒng)的分析能力和解決能力。在這次課程設(shè)計中，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現(xiàn)更強大的功能，怎么降低誤碼率等等。該設(shè)計終于做完，其功能基本上可以滿足設(shè)計要求。由于個人能力有限，有許多地方?jīng)]有做的那么完美，需要將來做進一步的改善。通過這次課程設(shè)計，我對matlab有了較深的認(rèn)識，真正把理論與實踐聯(lián)系起來，是我所學(xué)的專業(yè)知識得到了運用，更深刻的理解了理論知識，理論聯(lián)系實際的實踐操作能力也進一步提高。并且強化自己分析問題、解決問題和團隊合作的能