simulink的数字调制解调仿真最终版要点

1、基于MATLAB的对信号调制与解调的仿真本科生毕业设计论文设计题目：基于MATLAB勺对信号调制与解调的仿真基于MATLAB的对信号调制与解调的仿真摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK、2FSK、2PSK信号的仿真。文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对2ASK、2FSK和2PSK

2、信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。关键词：2ASK、2FSK、2PSK,simulink,调制，相干解调通信系统仿真摘要42第一章绪论441.1 MATLAB/Smulink的简介441.2 通信发展简史错误！未定义书签。41.3 通信技术的现状和发展趋势错误！未定义书签。7

3、第二章2ASK、2FSK2PSKffi2DPSK勺基本原理和实现.错误！未定义书签。72.1 2ASK的基本原理和调制解调实现错误！未定义书签。82.2 2FSK的基本原理和调制解调实现错误！未定义书签。112.3 2PSK的基本原理和调制解调实现错误！未定义书签。142.4 2DPSK的基本原理和调制解调实现错误！未定义书签。18第三章Smulink的模型建立和仿真错误！未定义书签。243.1 2ASK的仿真错误！未定义书签。243.2 2FSK的仿真错误！未定义书签。323.3 2PSK的仿真错误！未定义书签。41总结46致谢47参考文献47通信系统仿真第一章绪论1.1 MATLAB/Si

4、mulink的简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室"MatrixLaboratory"（缩交btlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作

5、者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已

6、经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。Simulink是MATLA中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，

7、故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用S

8、imulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。通信系统仿真用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope真块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果,若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。

9、仿真的结果还可以存放至MATLA的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具,MATLAB所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLABSIMULINK勺集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MATLAB5独立工作。，1.2 通信技术的历史和发展1.2.1 通信的概念通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息（Message）。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之

10、分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的（分别如图1-2-1所示），如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的（分别如图1-2-2所示），如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息（Information）。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息

11、的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要通信系统仿真有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿（受信者），它的一般模型如图1-2-3所示。信息源ItI发送设备I-BBOtI接收设备ItiEUf噪声源图1-2-3通信系统一般模型通信

12、系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，具模型如图1-2-4所示，信源编码器信道编码器数字调制器数字解调器T信道译码器信源译码器受信者噪声源图1-2-4数字通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，具模型如图1-2-5所示MW-调制器信道解调器噪声源图1-2-5模拟通信系统模型通信系统仿真数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟

13、通信，成为当代通信系统的主流。1.2.2 通信的发展史简介远古时代，远距离的传递消息是以书信的形式来完成的，这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息，人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始，之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔发明了电话，利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的

14、发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的发展前途。1.3 通信技术的发展现状和趋势进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。(1)微波中继通信使长距离、大容量

15、的通信成为了现实。(2)移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。(3)光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。(4)电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村。通信系统仿真（5）微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动电话用户近4亿。随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会

16、不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。第二章数字频带传输系统在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。图2-1数字调制系统的基本结构数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基

17、本的三种数字调制方式是：振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK或DPSK）。本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，简要介绍多进制数字调制原理。2.1 二进制振幅键控（2ASK）振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控.设发送的二进制符号序列由0,1序列组成，发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P且相互独立.该二进制符号序列可表示为通信系统仿真g三%UT门：）其中：_fos发这概率为产%=U，发送概率为i-p(2-1-1)(2-1-2)Ts是二进制基带信号时间间隔与是持续时间为Ts的矩形脉冲：式曰

18、(2-1-3)则二进制振幅键控信号可表示为(2-1-4)心机=E叱因（F-m7：）C5e1进制振幅键控信号时间波型如图2-2所示.由图2-2可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK随二进制基带信号s通断变化,所以又称为通断键控信号（OOK信号）.二进制振幅键控信号的产生方法如图2-3所示，图（a）是采用模拟相乘的方法实现，图（b）是采用数字键控的方法实现.由图2-2可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似.所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），其相应原理方框图如图2-4所示.2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图2-5所示._图2-2二进制

19、振幅键控信号时间波型ID1I00Ij(x)-f卜"T!|j;j血丽曲VW蒯(111)1IIIt»II通信系统仿真图2-3二进制振幅键控信号调制器原理框图二进制小H零靖号开美电跳图24二进制振幅键控信号解调器原理框图(a)IF相卜解调方式(b)相卜解调方式图2-52ASK信号非相干解调过程的时间波形10通信系统仿真2.2 二进制移频键控（2FSK）在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在fl和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信号）.二进制移频键控信号的时间波形如图2-6所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是

20、两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加.若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为e2FSK（t）=0ang（t-nTs）Ls®it+幻+上aMt-nTbJcosfZt+3）（2-1-5）nn式中发送概率为2(2-1-6)%二八发送概率为11通信系统仿真0,发送概率为1-尸""II,发送概率为F图2-6二进制移频键控信号的时间波形(2-1-7)-wowwmA/WWVV-怵WBB一，fJg-WWW-,由图2-6可看出，bn是an的反码，即若an=1则bn=0,若an=0则bn=1,于是bn=an,8济口外

21、分别代表第n个信号码元的初始相位.在二进制移频键控信号中，包和8孙携带信息，通常可令安和9讷零.因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为口+除“)=£4区(工一打/)二口"川+工九区”吟)8%值JL"J(2-1-8)二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现.图2-7是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图，图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制，在一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一|二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相干解调方法也有相干解调方法.采用非相干解调和相干

22、解调两种方法的原理图如图2-8所示.其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调，通过对上下12通信系统仿真9所示.两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号.非相干解调过程的时间波形如图2图27数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图图2-8二进制移频键控信号解调器原理图W非相干解调(b)相卜髀调(a)非相干解调；(b)相干解调图2-92FSK非相干解调过程的时间波形13通信系统仿真111_ABAAAAAAAAAA过零检测法解调器的原理图和各点时间波形如图2-10所示.其基本原理是，二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变

23、化.在图2-10中，输入信号经过限幅后产生矩形波，经微分，整流，波形整形，形成与频率变化相关的矩形脉冲波，经低通滤波器滤除高次谐波，便恢复出与原数字信号对应的基带数字信号|图2-10过零检测法原理图和各点时间波形2.3二进制移相键控(2PSK)在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号.通常用已调信号载波的00和180。分别表示二进制数字基带信号的(2-1-9)(2-1-10)1和0.二进制移相键控信号的时域表达式为e2PSK(t)=g(t-nTs)cosct其中，an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中M口应选择双极性，

24、即10,发送概率为Pa=«*】，发送概率为1-严14通信系统仿真0,发送概率为】-2*Il发送概率刈(2-1-11)若g(t)是脉宽为Ts,高度为1的矩形脉冲时，则有c2PSK(i)=cosact,发送概率为P-coscoCt,发送概率为1-P由式(2-1-11)可看出，当发送二进制符号1时，已调信号e2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时,e2PSK(t)M180°相位.若用(M表示第n个符号的绝对相位，则有on=00,发送1符号180°,发送0符号这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式.二进制移相键控信

25、号的典型时间波形如图2-11所示.图2-11二进制移相键控信号的时间波形二进制移相键控信号的调制原理图如图2-12所示.其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号.2PSK信号的解调通常都是采用相干解调，解调器原理图如图2-13所示.在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波，有关相干载波的恢复问题将在第11章同步原理中介绍.2PSK信号相干解调各点时间波形如图2-14所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错I图2-122PSK

26、信号的调制原理图15通信系统仿真双极作CQXVt汗美电路图2-132PSK信号的解调原理图图2-142PSK信号相干解调各点时间波形16通信系统仿真1IL00100“A/WWWV，Aaaa/，AA/ri这种现象通常称为"倒冗现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180。的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒冗现象，从而使得2PSK方式在实际中很少采用.17通信系统仿真。WXA/X/X/VWV电卜ydJOJUUJUddLJLJJMjOJJUUC<fnrnnnnnjuuuminnnnr图2-15过零检测法原理图和各点波形2.4二进制差分相位键控(2DPSK)在

27、2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为名对移相.由图2-14所示2PSK信号的解调波形可以看出由于相干载波恢复中载波相位的180。相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用.为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控(2DPSK).2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息.假设前后相邻码元的载波相位差为A树定义一种数字信息与A此间的关系为(2-1-12)ja衣示数字信息w表示数字慎息力”则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示二进

28、制数字信息：11010011102DPSK信号相位:0九00冗冗冗0九00或九0冗冗0000冗冗18通信系统仿真数字信息与A/间的关系也可以定义为,0,表示数字信息&中=W工表小数字悟息2-1(2-1-13)2DPSK信号调制过程波形如图2-15所示.可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号.2DPSK信号调制器原理图如图2-16所示2DPSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，解调器原理图和解调过程各点时间波形如图2-17所示.其解调原理是：

29、对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息.在解调过程中，若相干载波产生1800相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题.图2-152DPSK信号调制过程波形图1001o1t0100相对码裁浓WVWWL图2-162DPSK信号调制器原理图19通信系统仿真开K电路图2-172DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形bWWWVAz2DPSK信号也可以采用差分相干解调方式（相位比较法）,解调器原理图和解调过程各点时间波形如图2-18所示.其解调

30、原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息.由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器.由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法I2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差.图2-182DPSK信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形20通信系统仿真dr;进信息0。En。2-1-5二进制数字信号的功率谱密度1.2ASK信号的功率谱密度若二进制基带信号s(t)的功率谱密度Ps(f)为P(f)-+苫/1-尸内(词/演一句1*t*-X'7.1="(用丁)+Zf(/)(设产=；)则二

31、进制振幅键控信号的功率谱密度叫为乌小=1低("，)”1)416+白工1G+£)用/，)(2-1-13)整理后可得(2-1-14)21通信系统仿真E/T】7：+二区，+f)+6(f-Z)(2-1-15)式(2-1-15)中用到P=l,fs=1。2Ts二进制振幅键控信号的功率谱密度如图2-19所示，由离散谱和连续谱两部分组成。续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进制振幅键控信号的带宽B2AS是基带信号波形带宽B的两倍，即B2ASK=2B图2-19二进制振幅键控信号的功率谱密度2. 2FSK信号的功率谱密度相位不连续的二进制移频键控信号的功率

32、谱密度可以近似表示成两个不同载波的二进制振幅键控信号功率谱密度的叠加。(2-1-16)Jr)-3+cos/uJ其中%和为两路进制数字基带值号刘=WX以，(2-1-17)事式”=工况*门_用)'"(2-1-18)%期"=1卜"7；)+£"+#+4匕厅川+仁口”"44(2-1-19)令概率p=1,将二进制数字基带信号的功率谱密度公式带入式(2-1-19)可得2221616sin.rf/+/,)7',兄U)7：通信系统仿真W)7；+2做m阳J-#十加八+8讨-A)、16(2-1-20)由式(7.1-20)可得，相位不连续的二

33、进制移频键控信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成，其中，离散谱位于两个载频fl和f2处；连续谱由两个中心位于fl和f2处的双边谱叠加形成；若两个载波频差小于fs,则连续谱在fc处出现单峰；若载频差大于fs,则连续谱出现双峰。若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带(2-1-21)宽B2FSK为其中儿=：-人7HR,/c-ftSK丘?十(15用及十凡/t+L5R.f图2-20相位不连续二进制频移键控信号的功率谱示意图3. 2PSK及2DPSK信号的功率谱密度2PSK与2DPSK信号有相同的功率谱。由式(2.1-9)可知，2PSK信

34、号可表示为双极性不归零二进制基带信号与正弦载波相乘，则2PSK信号的功率谱为%/，)一；e(/+/)+曰/7：)4(2-1-22)代入基带信号功率谱密度可得23通信系统仿真k-fHl-巾"f+-z>|；(2-1-23)+：f”I2P)方(囱f+f)+以/力若二进制基带信号采用矩形脉冲，且P=1/2时，则2PSK信号的功率谱简化为+f)7；E/+)7；(2-1-24)由式（2-1-23）和式（2-1-24）可以看出，一般情况下二进制频移键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱组成，其结构与二进制振幅键控信号的功率谱密度相类似，带宽也是基带信号带宽的两倍。当二进制基带信号的“1”符号和

35、“0”符号出现概率相等时，则不存在离散谱。2PSK信号的功率谱密度如图2-21所示。1匕24第三章调制与解调仿真3-12ASK的调制与解调仿真10调制仿真（1）建立模型方框图2ASK信号调制的模型方框图由DSPK块中的sinwave信号源、方波信号源、相乘器等模块组成，Simulink模型图如下所示：通信系统仿真图3-12ASK信号调制的模型方框图其中正玄信是载波信号，方波代表S(t)序列的信号堀，正玄信号和方波相乘后就得到键控2ASK®号。2)参数设置建立好模型之后就要设置系统参数，以达到系统的最佳仿真。从正玄信号源开始依次的仿真参数设置如下：25通信系统仿真BlockFar：Si

36、neY&ve乂SinettaveGnask)Clink)Outputsamplesofasinusoid.TogeneratemorethanoneziiLUEoidEimultaiieouzly;enteravectorofvaluesfortheainplitudefrequency必dphas电parameters.ParametereAmplitude:3Frequency出工)：Phaseoffset(rad)：I5Samplemode：piscreteOutputcomplex!ty：RealCompmtstionm虐thod：Tt"igQnQih色tfic

37、63;crSampletime：1/500Samplesperfrane：4-Showadditionalparanteterz-Outputdatatype：|&口ubleStatewkeni飞一wnahlad：RestartattimezeroOKCaneelHelp图3-2正玄信号参数设置其中sin函数是幅度为2频率为1Hz采样周期为0.002的双精度DSP信号26通信系统仿真PulseGenerorGeneratepulsesatregularintervalswherethepulsetypedeterminesthecomputationaltachniqueused.Ti

38、me-basedi5recommendedforusewithavariahiestepsolverwhileSample-Hbasedisrecommendedforusewith3fixedstepsolverorwithinadiscreteportionofamodelusin&variablestepsolver.ParamaterePul*type：pamplebasedAmplitude:Period(numberofsanplesl:Puls«width(jvumberofEamples)：Fkasedelay(numbero£samples)：Sa

39、mpletime：v,Interpretvectorparametersas1-DOKCancelHelp图3-3方波信号源的参数设置方波信号是基于采样的，其幅度设置为2,周期为3,占1比为2/33)系统仿真及各点波形图经过上面参数的设置后，就可以进行系统的仿真下面是示波器显示的各点的波形图:27通信系统仿真图3-4各点的时间波形图由上图可以看出信息源和载波信号相乘之后就产生了受幅度控制的2ASK®号。1.解调仿真2ASK勺解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用相干解调法对2ASK信号进行解调(1)建立simulink模型方框图相干解调也叫同步解调，就是用已调信号恢复出载波一一既同

40、步载波。再用载波和已调信号相乘，经过低通滤波器和抽样判决器恢复出S(t)信号，simulink模型图如下：28通信系统仿真图3-52ASK相干解调的simulink模型方框图(2)参数设置建立好模型之后，开始设置各点的参数，由于低通滤波器是滤去高频的载波，才能恢复出原始信号，所以为了使已调信号的频谱有明显的搬移，就要使载波和信息源的频率有明显的差别，所以载波的频率设置为100Hz.为了更好的恢复出信源信号，所以在此直接使用原载波信号作为同步载波信号。下面是低通滤波器的参数设置：29通信系统仿真FileEditAnalysisTargetsWindowHelp垣口zm昌口s门户亡i-Curren

41、tFilter-MagnitudeooO246-(Bp)IDprl七匚6OCW8000.5115FrequencyCHz)MagnitudeResponseindBSbuctuiDirectfarmIItransposedOrder1Section1Stable:YesSource:DesignedSpecifyorBandpBandsDifferentiator二-Design1If|Buherworth二Fl'quiiippl；Minimum(Jphon：Therearenooptionalparametersforthisdesignmethod.Theattenuationat

42、cutofffrequenciesisfixedat3dB(halfthepassbandgain3esignFiltei图3-6低通滤波器的参数设置图(3)系统仿真及各点时间波形图30通信系统仿真图3-72ASK信号解调的各点时间波形图31通信系统仿真由上图可以看出由于载波频率的提高使的示波器在波形显示上出现了一定的困难，不过要想显示调制部分的理想波形只要调整示波器的显示范围即可。(4)误码率分析由于在解调过程中没有信道和噪声，所以误码率相对较小，一般是由于码问申扰或是参数设置的问题，由3-5图可以看出此系统的误码率为0.3636。3-22FSK的调制与解调仿真1 .调制仿真2FSK信号是由

43、频率分别为fl和f2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的，其中fl和f2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号，2FSK®号产生的simulink仿真模型图如下所示：图3-82FSK信号的simulink模型方框图32通信系统仿真其中sinwave和sinwavel是两个频率分别为fl和f2的载波，PulseGenerator模块是信号源，NOT?现方波的反相，最后经过相乘器和相加器生成2FSK信号，各参数设置如下：载波fl的参设图3-9载波sinwave的参数设置其中幅度为2,f1=1Hz,采样时间为0.002s在此选择载波为单精度信号33通信系统仿真f2的参数

44、设置图3-10载波sinwavel的参数设置载波是幅度为2,f2=2,采样时间.为0.002的单精度信号。本来信号源s(t)序列是用随机的01信号产生，在此为了方便仿真就选择了基于采样的PulseGenerator信号模块其参数设置如下:34通信系统仿真同PulseGeneratorGeneratepulsesatregularintervalswherethepulsetypedetermineEthecomputationaltachniqu*used.Time-basedisrecommended,forusewithavariablestepzolver?whileSample-bas

45、edisrec'?mendedforusewithafixedstepsolverorwithin%discreteportionofamodelusingavariablestepsolder,ParametereSnplebasedPulsetype：Amplitude：|1Feriad(n'UJnbercfsamples)：EPulsewidth(jiumberofsamples)1Phasedelay(numberofsamples)：OKCaneelHelp图3-11PulseGenerator信号模块参数设置其中方波是幅度为1,周期为3,占1比为1/3的基于采样的信

46、号。经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形如下:35通信系统仿真图3-122FSK信号调制各点的时间波形由上图可以看出经过fl和f2两个载波的调制，2FSK信号有明显的频率上的差别2 .解调仿真解调方框图如下所示：36通信系统仿真图3-132FSK信号解调方框图其中FromFile是一个封装模块，就是2FSK信号的调制模块，两个带通滤波器分别将2FSK信号上下分频fl和f2,后面就和2ASK®号的解调过程相同，各参数设置如下：37通信系统仿真)BIcvgIe国工红已米上工承看DigitalFilterFileEdit曲alysis;T：argetsWindowHe

47、lp用aDB&园同给田广噩扇%?CurreriFilterInfoimationMagnitudeRespc<iseStructue:OrderSections:StableSourceDirectIcrmFIR£11YesDesipedFrequency(kHz)一工互三而PFilhsrTyg,LowpassHighpass1tBandpassBand就叩|DifferentiatorDesignM宜hcdHR|Buttenwrth3'*RR|Equi耽修一二|lFiltsrOlderSpecifyorder:QMinimumorderLQptiorkSDen

48、sitjpfactor:116FnequenkcySpecificlicins=Units:|HzFs;480Fstopl13QFpassl:so-Fpassl170FstopZ:|goMagnitudeSpacifieateiiriaEnteraweightvalueloreachbarwlbelow.Wstopl:1Wpass:iWitop2pDesignFig|ComputingResponse.done.38图3-142FSK信号fl带通滤波器参数设置通信系统仿真)HloGkPataaetEt国看DigitalFilterDeri名nlFileEditAji：±lyEisT：

49、argetsWindowHelplCurrertFilterInfoimation.MagnitudeRespmseMagnitudeResponseindBStructue:OrderSecbnns:StableSourceDirecttermFIR501YesDesiiedFrequency闻七LowpassCHighpa$HBandpassrBbid就叩DifferentiatorDesiiMethodHRButtaworth二'*"REqui2MSpecifyorder|MininumorderOption$Den曲tactor76Units:HzF就optFpsss

50、l:FpassZFstopJ:Enteraweightvalueloreachbandbelow.Wstapl:p|WpasscpV/5top2：iDesignFfta|ComputingResponse.done.图3-152FSK信号f2带通滤波器参数设置经过系统仿真后的各点时间波形如下：39通信系统仿真40通信系统仿真图3-152FSK信号解调各点时间波形经过系统的仿真可以观察出系统的误码率为0.7273,如下图所示:ErrorRateCalculation图3-162FSK相干解调误码率3-32PSK的调制与解调仿真1.调制仿真在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离

51、散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号.在此用已调信号载波的00和180。分别表示二进制数字基带信号的1和0.用两个反相的载波信号进行调制，其方框图如下：图3-172PSK信号调制的simulink的模型图41通信系统仿真其中Sinwave和Sinwavel是反相的载波，正玄脉冲作为信号源，各个参数设置如下:SineWaveOutput色sinewavewherethesinetypedeterminesthecomputationaltectmiqueused.Theparametersinthetwotypesarerelatedthrough：Samplesperperiod=2*pi/CFrequency*Sampletime)Numberofoffsetsamples=Phase*Sainplesperperiod/(2*pi)Usethesample-basedsinetypei£numericalproblemsduetormmingforlrgetimes(e.g.overflowinabsolutetime)occur.ParameterSSin.type：Timebase