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基于MATLABSimulink的ASK频带传输系统仿真及性能分析.doc
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基于MATLABSimulink的ASK频带传输系统仿真及性能分析.doc
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基于 MATLAB/Simulink 的 ASK 频带
传输系统仿真与性能分析
学生:** 指导教师:胡双红
摘 要 本课程设计主要运用 MATLAB 集成环境下的 Simulink 仿真平台进展 ASK 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。在课程设计中,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基带信号,对其进展 ASK 调制后再送入加性高斯白噪声
〔AWGN〕信道传输,在接收端对其进展 ASK 解调以恢复原信号,观察复原是否成功
改变 AWGN 信道的信噪比,计算传输前后的误码率,绘制信噪比-误码率曲线,并与
理论曲线比拟进展说明。
关键词 Simulink;ASK 调制;高斯白噪声;信噪比-误码率
1 引 言
本课程设计主要是深入理解和掌握振幅通信系统的各个关键环节。通信原理是通
信工程专业的一门骨干的专业课,是通信工程专业后续专业课的根底。掌握通信原理
课程的知识可使学生打下一个坚实的专业根底,可提高处理通信系统问题能力和素质。
由于通信工程专业理论深、实践性强,做好课程设计,对学生掌握本专业的知识、提
高其根本能力是非常重要的。设计或分析一个简单的通信系统,有助于加深对通信系
统原理及组成的理解。通过课程设计,可以进一步理解通信系统的根本组成、模拟通
信和数字通信的根底理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通
信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。
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1.1 课程设计目的
通过设计基于 MATLAB/Simulink 的 ASK 频带传输系统仿真与性能分析,让我深
入理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节,包括调制、解调、滤波、传
输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的根底上更加深入的掌握数字
滤波器的设计原理及实现方法。使学生对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认
识。在进展了专业根底课和?通信原理?课程教学的根底上,设计或分析一个简单的通
信系统,有助于加深对通信系统原理及组成的理解。
1.2 课程设计的要求
〔1〕学习使用 MATLAB 下 Simulink 仿真平台构建相应的通信系统。熟练掌握
Simulink 中的语法构造,编写方法。
〔2〕构建 ASK 调制解调系统仿真框图,并用示波器观察调制前后的信号波形,
根据显示结果分析设计的系统性能。
〔3〕产生一段随机的二进制非归零码的基带信号,对其进展 ASK 调制后再送入
加性高斯白噪声〔AWGN〕信道传输,在接收端对其进展 ASK 解调以恢复原信号,观
察复原是否成功。
〔4〕改变 AWGN 信道的信噪比,计算传输前后的误码率,绘制信噪比-误码率曲
线,并与理论曲线比拟进展说明。
〔5〕按要求编写课程设计报告书,能正确阐述设计和实验结果。
1.3 设计平台
MATLAB 是美国 MathWorks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互
式大型软件,是一个可以完成各种准确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工
具。它集图示和准确计算于一身,在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融
和其他需要进展复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中
便于使用的计算工具,而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优
秀的教学工具,在世界各地的高等院校中十分流行,在各类工业应用中更有不俗的表
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现 。 MATLAB 可 以 在 几 乎 所 有 的 PC 机 和 大 型 计 算 机 上 运 行 , 适 用 于
Windows、UNIX 等各种系统平台
[1]
。
Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合
分析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操
作,就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、构造和流程清晰及仿真精细、
贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论
和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要
求应用于 Simulink
[2]
。
Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于 MATLAB 的框图设
计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、
非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时
间、离散采样时间或两种混合的采样时间进展建模,它也支持多速率系统,也就是系
统中的不同局部具有不同的采样速率。为了创立动态系统模型,Simulink 提供了一个
建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ,这个创立过程只需单击和拖动鼠标操作就能
完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结
果。
模型化图形输入是指 Simulik 提供了一些按功能分类的根本的系统模块,用户只
需要知道这些模块的输入输出及模块的功能,而不必考察模块部是如何实现的,通过
对这些根本模块的调用,再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型,进而进展
仿真与分析
[3]
。
2 根本原理
2.1Simulink 工作环境
〔1〕模型库
在 MATLAB 命令窗口输入“Simulink〞并回车,就可进入 Simulink 模型库单击
或工具栏上的 按钮也可进入。
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Simulik 模块库按功能进展分为以下 8 类子库:Continuous〔连续模
块〕Discrete〔离散模块〕Function&Tables〔函数和平台模块〕Math〔数学模
块〕Nonlinear〔非线性模块〕Signals&Systems〔信号和系统模块〕Sinks〔接收
器模块〕Sources〔输入源模块〕用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系
统,也可以封装自己的模块,自定义模块库、从而实现全图形化仿真。
Simulink 模型库中的仿真模块组织成三级树构造 Simulink 子模型库中包含了
Continous、Discontinus 等下一级模型库 Continous 模型库中又包含了假设干模块,
可直接参加仿真模型。
图 2-1 Simulink 工具箱
〔2〕设计仿真模型
在 MATLAB 子窗口或 Simulink 模型库的菜单栏依次选择“File〞 | “New〞 |
“Model〞,即可生成空白仿真模型窗口
图 2-2 新建仿真模型窗口
〔3〕运行仿真
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两 种 方 式 分 别 是 菜 单 方 式 和 命 令 行 方 式 , 菜 单 方 式 : 在 菜 单 栏 中 依 次 选
择"Simulation" | "Start" 或在工具栏上单击 。命令行方式:输入“sim〞启动仿
真进程
比拟这两种不同的运行方式:菜单方式的优点在于交互性,通过设置示波器或显
示模块即可在仿真过程中观察输出信号。命令行方式启动模型后,不能观察仿真进程,
但仍可通过显示模块观察输出,适用于批处理方式
[4]
。
2.2 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。相应的调制如图 2-3:
图 2-3 模拟相乘法
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乘法器
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2
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ASK
)(ts
t
c
cos
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