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1、西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)
信息工程學(xué)院
2014 / 2015學(xué)年第一學(xué)期
課程設(shè)計(jì)報(bào)告
課程名稱： 通信原理課程設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí)： 統(tǒng)本通信1201
學(xué)生學(xué)號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師： 馬小青
12
設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)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(xué)生姓名
尚鵬飛
學(xué)號(hào)
113250010238 12610901151002
專業(yè)
通信工程
班級(jí)
統(tǒng)本1201
張博
設(shè)計(jì)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(jī)產(chǎn)生一段二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)：二進(jìn)制數(shù)字“0”出現(xiàn)的概率可設(shè)置為0.5、0.4（任選）；Initial seed:不使用默認(rèn)值；Sample time:自設(shè)
（2）載波信號(hào)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(shè)
2、基于M文件的程序編寫的系統(tǒng)參數(shù)自設(shè)
設(shè)計(jì)要求
要求：調(diào)制采用模擬相乘法或
3、鍵控法，解調(diào)采用非相干解調(diào)法或相干解調(diào)法。
1、基于Simulink的系統(tǒng)建模要求：
調(diào)制模塊建模：（1）數(shù)字基帶信號(hào)及載波信號(hào)顯示
（2）未加噪聲已調(diào)信號(hào)及疊加噪聲的已調(diào)信號(hào)顯示
解調(diào)模塊建模：如果采用非相干解調(diào)法，要求顯示：
（1）數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)信號(hào)；（2）整流后信號(hào)；
（3）濾波后信號(hào)；（4）抽樣脈沖；（5）解調(diào)信號(hào)
如果采用相干解調(diào)法，要求顯示：
（1）數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)信號(hào)；（2）載波信號(hào)；
（3）帶通濾波輸出信號(hào)及乘法器輸出信號(hào)；（4）低通濾波器輸出；
（5）解調(diào)信號(hào)
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(shè)計(jì)主要運(yùn)用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行ASK頻帶傳輸系統(tǒng)仿真，并把運(yùn)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(jì)的系統(tǒng)性能。在畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)的二進(jìn)制非歸零碼的基帶信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行ASK調(diào)制后再送入加性高斯白噪聲（AWGN）信道傳輸，在接收端對(duì)其進(jìn)行ASK解調(diào)以恢復(fù)原信號(hào)，觀察還原是否成功，改變AWGN信道的信噪比，計(jì)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(jìn)行說明
關(guān)鍵詞：Simulink，ASK調(diào)制，高斯白噪聲，信噪
5、比-誤碼率
西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)
目錄
1. 引 言 6
1.1 設(shè)計(jì)目的 6
1.2設(shè)計(jì)平臺(tái) 6
2. 基本原理 7
2.1二進(jìn)制振幅鍵控原理（2ASK） 7
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 ASK調(diào)制與解調(diào) 8
3.2加入高斯白噪聲后的ASK調(diào)制與解調(diào) 8
4.出現(xiàn)的問題及解決方法 12
結(jié)束語(yǔ) 13
1
西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)
1. 引 言
本次課程設(shè)計(jì)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(chǔ)。掌握通信原理課程的知識(shí)可使學(xué)生打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng)問題能力和素質(zhì)。由于通信工程專業(yè)理論深、實(shí)踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生掌握本專業(yè)的知識(shí)、提高其基本能力是非常重要的。設(shè)計(jì)或分析一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)，有助于加深對(duì)通信系統(tǒng)原理及組成的理解。通過課程設(shè)計(jì)，可以進(jìn)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(chǔ)理論、通信系統(tǒng)發(fā)射端信號(hào)的形成及接收端信號(hào)解調(diào)的原理、通信系統(tǒng)信號(hào)傳輸質(zhì)量的檢測(cè)等方面的相關(guān)知識(shí)。
1.1 設(shè)計(jì)目的
通過設(shè)計(jì)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(jìn)制數(shù)字調(diào)制通信系統(tǒng)的各
7、個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括調(diào)制、解調(diào)、濾波、傳輸、噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響等。在數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上更加深入的掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法。使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的信號(hào)波形及頻譜有深刻的認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行了專業(yè)基礎(chǔ)課和《通信原理》課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)或分析一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)，有助于加深對(duì)通信系統(tǒng)原理及組成的理解。
1.2設(shè)計(jì)平臺(tái)
Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)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(wú)需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基
8、于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)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(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)
9、，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)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(jié)果。
2. 基本原理
2.1二進(jìn)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(jìn)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(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。2ASK信號(hào)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(shí)間、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù)字
（2-3）
2ASK/OOK信號(hào)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(jì)運(yùn)用模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)制如圖2-3：
乘法器
圖2-3模擬相乘法
AM信號(hào)的解調(diào)一樣，2ASK/OOK信號(hào)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(cè)法）。本課程設(shè)計(jì)要求的是相干解調(diào)，如圖2-4：帶通濾波器
相乘器
低通濾波器
抽樣判決器
定時(shí)脈沖
輸出
圖2-4相干解調(diào)方式
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 ASK調(diào)制與解調(diào)
11、
整個(gè)ASK的仿真系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程為：首先將信號(hào)源的輸出信號(hào)與載波通過相乘器進(jìn)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(diào)制與解調(diào)
整個(gè)加入高斯白噪聲后的ASK仿真系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程為：首先將信號(hào)源的輸出信號(hào)與載波通過相乘器進(jìn)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(diào)制與解調(diào)中加入高斯白
12、噪聲仿真圖
第一路為基帶信號(hào)波形圖，第二路為ASK已調(diào)后的波形圖，第三路為加入載波信號(hào)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(jīng)過帶通濾波器后與載波相乘后的波形圖，第六路為經(jīng)過低通濾波器后的波形圖，第七路為ASK解調(diào)后的波形圖。在ASK調(diào)制與解調(diào)中加入高斯白噪聲后，波形出現(xiàn)了失真，解調(diào)也有誤碼存在，系統(tǒng)基本符合設(shè)計(jì)要求。
圖3-6 各點(diǎn)信號(hào)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(shè)計(jì)運(yùn)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(xué)的幫助都一一解決，總結(jié)分析分析如
13、下：
1、在解調(diào)時(shí)沒有加噪聲出現(xiàn)誤碼率。
解答辦法：出現(xiàn)誤碼數(shù)據(jù)時(shí)，可以根據(jù)示波器的輸出波形，合理修改誤碼器中的receive delay的數(shù)據(jù)就可以使誤碼數(shù)據(jù)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(jù)，再重新運(yùn)行Simulink觀察示波器即可看到準(zhǔn)確圖形。
3、解調(diào)波形時(shí)無(wú)失真，但解碼后波形嚴(yán)重失真。
解決辦法：這是由于信號(hào)經(jīng)過低通濾波器后會(huì)產(chǎn)生時(shí)延，而本次課程設(shè)計(jì)中信號(hào)是以幀的形式進(jìn)行傳輸，因而在解調(diào)輸出端若直接使用解調(diào)信號(hào)，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真。因而，要在解調(diào)輸出端加入延
14、時(shí)模塊，使其延時(shí)的比特?cái)?shù)恰好等于一幀所含的比特?cái)?shù)。系統(tǒng)的時(shí)延可從解調(diào)信號(hào)的波形圖中看出，加入的模塊數(shù)等于一幀所含的比特?cái)?shù)減去系統(tǒng)時(shí)延的比特?cái)?shù)。
收獲和致謝
非常感謝馬小青老師的指導(dǎo)，在老師的身上我們學(xué)到的不僅僅是知識(shí)的層面，更重要的是老師追求知識(shí)的熱情，以及對(duì)本身工作嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，讓我受益匪淺。
雖然我們?cè)谠O(shè)計(jì)中碰到的很多個(gè)人困難，但在這些困難面前，我卻越來(lái)越有耐心地去解決。完成一個(gè)設(shè)計(jì)會(huì)讓我們自己獲益匪淺，理論用于指導(dǎo)實(shí)踐，也必須應(yīng)用于實(shí)踐。必須自己動(dòng)腦動(dòng)手，這樣加深了對(duì)知識(shí)的理解，也能使自己對(duì)知識(shí)的運(yùn)用更加?jì)故臁Ｍ瑫r(shí)，也多虧了眾多同學(xué)和老師的幫
15、助。特別是在馬小青老師的耐心指導(dǎo)下，我解決了很多問題。同時(shí)，我也在馬小青老師的身上學(xué)到了許多有用的知識(shí)和設(shè)計(jì)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(xué)和老師！
在本次課程設(shè)計(jì)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?qū)υ磉M(jìn)行仿真，這對(duì)于我們專業(yè)的學(xué)生來(lái)說是非常重要的。因?yàn)槲覀円院髸?huì)經(jīng)常用到系統(tǒng)仿真來(lái)設(shè)計(jì)我們所需的通信系統(tǒng)，需要從仿真結(jié)果檢驗(yàn)出我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否達(dá)到目標(biāo)，從中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)問題，不斷地改進(jìn)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(jì)時(shí)間。因此，了解和掌握通信系統(tǒng)仿真對(duì)于通信專業(yè)學(xué)生而言尤其重要。
課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜
16、合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。
在做課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作的時(shí)候，我們應(yīng)該明確以下幾點(diǎn)：首先，應(yīng)該明確設(shè)計(jì)的要求，到底讓我們做什么，要達(dá)到什么樣的效果，目的要明確。其次，將設(shè)計(jì)問題分解，分成幾個(gè)模塊，畫出方框圖并說明各個(gè)模塊間的聯(lián)系，有針對(duì)性的分別去設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，分塊檢錯(cuò)，消除模塊內(nèi)的問題。然后，將各個(gè)模塊聯(lián)系起來(lái)，整體來(lái)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)模塊間的問題，不斷的修改調(diào)試，已達(dá)到最終的要求。通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)于設(shè)計(jì)有了一個(gè)具體的了解，知道了設(shè)計(jì)的具體流程。我認(rèn)為這對(duì)于我們來(lái)說是非常重要的，因?yàn)橛辛诉@樣的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)流程，我們才能設(shè)計(jì)其他不同的課題，才能達(dá)到舉一反三的地步。
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《通信原理課程設(shè)計(jì)》
