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1、西安歐亞學院信息工程學院課程設計
信息工程學院
2014 / 2015學年第一學期
課程設計報告
課程名稱： 通信原理課程設計
專業(yè)班級： 統(tǒng)本通信1201
學生學號：
學生姓名：
指導教師： 馬小青
12
設計任務書
設計題目
基于MATLAB/
2、Simulink的2ASK數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)建模與仿真
學生姓名
尚鵬飛
學號
113250010238 12610901151002
專業(yè)
通信工程
班級
統(tǒng)本1201
張博
設計系統(tǒng)參數(shù)
1、基于Simulink的系統(tǒng)建模的系統(tǒng)參數(shù)：
（1）隨機產生一段二進制數(shù)字信號：二進制數(shù)字“0”出現(xiàn)的概率可設置為0.5、0.4（任選）；Initial seed:不使用默認值；Sample time:自設
（2）載波信號參數(shù)：幅度為2，頻率為8Hz
（3）信道加入高斯白噪聲：噪聲參數(shù)自設
2、基于M文件的程序編寫的系統(tǒng)參數(shù)自設
設計要求
要求：調制采用模擬相乘法或
3、鍵控法，解調采用非相干解調法或相干解調法。
1、基于Simulink的系統(tǒng)建模要求：
調制模塊建模：（1）數(shù)字基帶信號及載波信號顯示
（2）未加噪聲已調信號及疊加噪聲的已調信號顯示
解調模塊建模：如果采用非相干解調法，要求顯示：
（1）數(shù)字基帶信號和已調信號；（2）整流后信號；
（3）濾波后信號；（4）抽樣脈沖；（5）解調信號
如果采用相干解調法，要求顯示：
（1）數(shù)字基帶信號和已調信號；（2）載波信號；
（3）帶通濾波輸出信號及乘法器輸出信號；（4）低通濾波器輸出；
（5）解調信號
2、基于M文件的程序編寫要求顯示波形和1相同。
基于MATLAB/Simu
4、link的2ASK數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)建模與仿真
摘要：
本畢業(yè)設計主要運用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺進行ASK頻帶傳輸系統(tǒng)仿真，并把運行仿真結果輸入到顯示器，根據顯示器結果分析設計的系統(tǒng)性能。在畢業(yè)設計中，目的主要是仿真通信系統(tǒng)中頻帶傳輸技術中的ASK調制。產生一段隨機的二進制非歸零碼的基帶信號，對其進行ASK調制后再送入加性高斯白噪聲（AWGN）信道傳輸，在接收端對其進行ASK解調以恢復原信號，觀察還原是否成功，改變AWGN信道的信噪比，計算傳輸前后的誤碼率，繪制信噪比-誤碼率曲線，并與理論曲線比較進行說明
關鍵詞：Simulink，ASK調制，高斯白噪聲，信噪
5、比-誤碼率
西安歐亞學院信息工程學院課程設計
目錄
1. 引 言 6
1.1 設計目的 6
1.2設計平臺 6
2. 基本原理 7
2.1二進制振幅鍵控原理（2ASK） 7
3.系統(tǒng)設計 8
3.1 ASK調制與解調 8
3.2加入高斯白噪聲后的ASK調制與解調 8
4.出現(xiàn)的問題及解決方法 12
結束語 13
1
西安歐亞學院信息工程學院課程設計
1. 引 言
本次課程設計主要是深入理解和掌握2ASK頻帶傳輸?shù)倪^程。通信原理是通信工程專業(yè)的一門骨干的專業(yè)課，是通
6、信工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的基礎。掌握通信原理課程的知識可使學生打下一個堅實的專業(yè)基礎，可提高處理通信系統(tǒng)問題能力和素質。由于通信工程專業(yè)理論深、實踐性強，做好課程設計，對學生掌握本專業(yè)的知識、提高其基本能力是非常重要的。設計或分析一個簡單的通信系統(tǒng)，有助于加深對通信系統(tǒng)原理及組成的理解。通過課程設計，可以進一步理解通信系統(tǒng)的基本組成、模擬通信和數(shù)字通信的基礎理論、通信系統(tǒng)發(fā)射端信號的形成及接收端信號解調的原理、通信系統(tǒng)信號傳輸質量的檢測等方面的相關知識。
1.1 設計目的
通過設計基于MATLAB/Simulink的ASK頻帶傳輸系統(tǒng)仿真與性能分析，讓我深入理解和掌握二進制數(shù)字調制通信系統(tǒng)的各
7、個關鍵環(huán)節(jié)，包括調制、解調、濾波、傳輸、噪聲對通信質量的影響等。在數(shù)字信號處理實驗課的基礎上更加深入的掌握數(shù)字濾波器的設計原理及實現(xiàn)方法。使學生對系統(tǒng)各關鍵點的信號波形及頻譜有深刻的認識。在進行了專業(yè)基礎課和《通信原理》課程教學的基礎上，設計或分析一個簡單的通信系統(tǒng)，有助于加深對通信系統(tǒng)原理及組成的理解。
1.2設計平臺
Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(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，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基
8、于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink[2]。
Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，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。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)
9、，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，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)的仿真結果。
2. 基本原理
2.1二進制振幅鍵控原理（2ASK）
數(shù)字幅度調制又稱幅度鍵控（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
10、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信號的產生方法通常有兩種：模擬調制（相乘器法）和鍵控法。本課程設計運用模擬幅度調制的方法，用乘法器實現(xiàn)。相應的調制如圖2-3：
乘法器
圖2-3模擬相乘法
AM信號的解調一樣，2ASK/OOK信號也有兩種基本的解調方法：非相干解調（包絡檢波法）和相干解調（同步檢測法）。本課程設計要求的是相干解調，如圖2-4：帶通濾波器
相乘器
低通濾波器
抽樣判決器
定時脈沖
輸出
圖2-4相干解調方式
3.系統(tǒng)設計
3.1 ASK調制與解調
11、
整個ASK的仿真系統(tǒng)的調制與解調過程為：首先將信號源的輸出信號與載波通過相乘器進行相乘，在接收端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。
3.2加入高斯白噪聲后的ASK調制與解調
整個加入高斯白噪聲后的ASK仿真系統(tǒng)的調制與解調過程為：首先將信號源的輸出信號與載波通過相乘器進行相乘，送入加性高斯白噪聲（AWGN）信道中傳輸。在接收端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。
如圖3-5所示：
圖3-5 ASK調制與解調中加入高斯白
12、噪聲仿真圖
第一路為基帶信號波形圖，第二路為ASK已調后的波形圖，第三路為加入載波信號的波形圖，第四路為加入高斯白噪聲后的波形圖，第五路為經過帶通濾波器后與載波相乘后的波形圖，第六路為經過低通濾波器后的波形圖，第七路為ASK解調后的波形圖。在ASK調制與解調中加入高斯白噪聲后，波形出現(xiàn)了失真，解調也有誤碼存在，系統(tǒng)基本符合設計要求。
圖3-6 各點信號的波形
圖3-7為MATLAB的波形圖
4.出現(xiàn)的問題及解決方法
在本次課程設計運用了MATLAB軟件建立工作模型，在仿真的過程中遇到了各種不同的問題，通過自己的探索和老師同學的幫助都一一解決，總結分析分析如
13、下：
1、在解調時沒有加噪聲出現(xiàn)誤碼率。
解答辦法：出現(xiàn)誤碼數(shù)據時，可以根據示波器的輸出波形，合理修改誤碼器中的receive delay的數(shù)據就可以使誤碼數(shù)據為零。
2、示波器中的波形只出現(xiàn)一部分。
解決辦法：雙擊示波器，修改data history中的limit data points to last的數(shù)據，再重新運行Simulink觀察示波器即可看到準確圖形。
3、解調波形時無失真，但解碼后波形嚴重失真。
解決辦法：這是由于信號經過低通濾波器后會產生時延，而本次課程設計中信號是以幀的形式進行傳輸，因而在解調輸出端若直接使用解調信號，將會產生嚴重失真。因而，要在解調輸出端加入延
14、時模塊，使其延時的比特數(shù)恰好等于一幀所含的比特數(shù)。系統(tǒng)的時延可從解調信號的波形圖中看出，加入的模塊數(shù)等于一幀所含的比特數(shù)減去系統(tǒng)時延的比特數(shù)。
收獲和致謝
非常感謝馬小青老師的指導，在老師的身上我們學到的不僅僅是知識的層面，更重要的是老師追求知識的熱情，以及對本身工作嚴謹?shù)膽B(tài)度，讓我受益匪淺。
雖然我們在設計中碰到的很多個人困難，但在這些困難面前，我卻越來越有耐心地去解決。完成一個設計會讓我們自己獲益匪淺，理論用于指導實踐，也必須應用于實踐。必須自己動腦動手，這樣加深了對知識的理解，也能使自己對知識的運用更加嫻熟。同時，也多虧了眾多同學和老師的幫
15、助。特別是在馬小青老師的耐心指導下，我解決了很多問題。同時，我也在馬小青老師的身上學到了許多有用的知識和設計的思路，在此我表示十分感謝！由衷地感謝各位給我?guī)椭耐瑢W和老師！
在本次課程設計中，我了解到了通信系統(tǒng)仿真的重要性。它可以很好地讓我們理解通信原理，能夠對原理進行仿真，這對于我們專業(yè)的學生來說是非常重要的。因為我們以后會經常用到系統(tǒng)仿真來設計我們所需的通信系統(tǒng)，需要從仿真結果檢驗出我們所設計的系統(tǒng)是否達到目標，從中及時發(fā)現(xiàn)并解決設計問題，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)設計時間。因此，了解和掌握通信系統(tǒng)仿真對于通信專業(yè)學生而言尤其重要。
課程設計是培養(yǎng)學生綜
16、合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。
在做課程設計準備工作的時候，我們應該明確以下幾點：首先，應該明確設計的要求，到底讓我們做什么，要達到什么樣的效果，目的要明確。其次，將設計問題分解，分成幾個模塊，畫出方框圖并說明各個模塊間的聯(lián)系，有針對性的分別去設計各個模塊，分塊檢錯，消除模塊內的問題。然后，將各個模塊聯(lián)系起來，整體來調試，發(fā)現(xiàn)模塊間的問題，不斷的修改調試，已達到最終的要求。通過這次課程設計，我對于設計有了一個具體的了解，知道了設計的具體流程。我認為這對于我們來說是非常重要的，因為有了這樣的設計思路和設計流程，我們才能設計其他不同的課題，才能達到舉一反三的地步。
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《通信原理課程設計》
