基于MATLAB的ASK频带传输系统仿真与性能研究Word文档格式.docx

1、原理43 系统设计53.1 ASK调制与解调53.2加入高斯白噪声后的ASK调制与解调113.3 误码率的计算154 出现的问题及解决的方法195 结语20参考文献22致谢23附录1：误码率计算 ，这个创建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基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析3。2 基本原理2.1 Simulink工作环境1

2、）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。Simulik模块库按功能进行分为以下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结构Simulink子模型库中包含

3、了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。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”启动仿真进程比较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

4、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AM信号的解调一样，2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调包络检波法）和相干解调：”应填“2*pi”。参数设置如图3-4所示：图3-4低通滤波器参数设置 对于2A

5、SK系统，判决器的最佳判决门限为a/2（当P（1=P（0时，它与接受机输入信号的幅度有关。当接收机输入的信号幅度发生变化，最佳判决门限也将随之改变。抽样判决器参数设置如图3-5所示：图3-5抽样判决器的参数设置量化器抽样频率等于信号源频率。前面已经设置信号源频率为1Hz，即抽样频率为1Hz，所以对话框中“Sample time （-1 for inherited:”应填“1”。量化器参数设置如图3-6所示：图3-6量化器参数设置设置好参数之后，进行仿真，由示波器的输出波形可知，信号的调制解调成功，但存在 1比特的时延 第一路为信号源模块波形图，第二路为ASK调制后波形图，第三路为调制信号与载波

6、相乘后波形图，第四路为经过低通滤波器后波形图，第五路为ASK解调波形图。由各波形可看出该ASK调制解调系统符合设计要求。如图3-9所示：图3-9 各点信号的波形3.2加入高斯白噪声后的ASK调制与解调整个加入高斯白噪声后的ASK仿真系统的调制与解调过程为：首先将信号源的输出信号与载波通过相乘器进行相乘，送入加性高斯白噪声 Upper passband edge frequency （rads/sec”应填“10*pi 、14*pi”。参数设置如图3-12所示：图3-12 带通滤波器的参数设置设置好参数之后，进行仿真，由示波器的输出波形可知，信号的调制解调成功，但存在0.01秒的时延，即信号时延

7、了2比特因而，误码器的可接纳时延为2比特。其参数设置如图3-13所示：图3-13 误码器的参数设置经过误码器的2比特时延后，其误码率为0。如图3-14所示：图3-14 误码率的查看 第一路为信号源模块波形图，第二路为ASK调制后的波形图，第三路为加入高斯白噪声后的波形图，第四路为经过带通滤波器后的波形图，第五路为经过带通滤波器后与载波相乘后的波形图，第六路为经过低通滤波器后的波形图，第七路为ASK解调后的波形图。在ASK调制与解调中加入高斯白噪声后，波形出现了失真，解调也有误码存在，系统基本符合设计要求。如图3-15所示：图3-15 各点信号的波形3.3 误码率的计算误码率是衡量一个数字通信系

8、统性能的重要指标。在信道高斯白噪声的干扰下，各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比，而误码率表达示的形式则取决于解调方式。ASK调制与解调中计算误码率仿真图如图3-16所示：图3-16 ASK调制与解调中计算误码率仿真图在绘制信噪比-误码率关系曲线图之前，先将源程序创建M文件，将仿真图及M文件放入MATLAB软件的work文件夹下，并重新设置高斯噪声和误码器模型参数。高斯白噪声的“Variance,与噪声的统计特性,解调及译码判决方式有关。对于二进制数字频带传输系统,无论采用何种方式,何种检测方法,其共同点都是随着输入信噪比增大时,系统的误码率就降低。反之,当输入信噪比减小时,系

9、统的误码率就增加。根据信噪比与误码率的关系式，可以绘制出信噪比-误码率理论关系曲线图。源程序见附录，所需M文件如图3-19所示：图3-19 M文件1信噪比-误码率的理论关系曲线如图3-20所示：图3-20信噪比-误码率的理论关系曲线图根据信噪比与误码率的关系式，可以绘制出信噪比-误码率实际关系曲线图。源程序见附录，所需M文件如图3-21所示：图3-21 M文件2信噪比-误码率的实际关系曲线如图3-22所示：图3-22信噪比-误码率的实际关系曲线图与信噪比-误码率理论关系曲线图相比较类似，由上图可以看出：随着输入信噪比增大，系统的误码率降低；反之，当输入信噪比减小时,系统的误码率就增加。符合理论

10、要求，所以此图绘制正确，达到预想结果。4出现的问题及解决方法在本次课程设计运用了MATLAB软件建立工作模型，在仿真的过程中遇到了各种不同的问题，通过自己的探索和老师同学的帮助都一一解决，总结分析分析如下：1、在解调时没有加噪声出现误码率。解答办法：出现误码数据时，可以根据示波器的输出波形，合理修改误码器中的receive delay的数据就可以使误码数据为零。2、示波器中的波形只出现一部分。解决办法：双击示波器，修改data history中的limit data points to last的数据，再重新运行Simulink观察示波器即可看到准确图形。3、解调波形时无失真，但解码后波形严重

11、失真。这是由于信号经过低通滤波器后会产生时延，而本次课程设计中信号是以帧的形式进行传输，因而在解调输出端若直接使用解调信号，将会产生严重失真。因而，要在解调输出端加入延时模块，使其延时的比特数恰好等于一帧所含的比特数。系统的时延可从解调信号的波形图中看出，加入的模块数等于一帧所含的比特数减去系统时延的比特数。5 结束语在本次课程设计中，我了解到了通信系统仿真的重要性。它可以很好地让我们理解通信原理，能够对原理进行仿真，这对于我们专业的学生来说是非常重要的。因为我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否达到目标，从中及时发现并解决设计问题，不断地

12、改进和优化方案，这样可以提高效率，节约投资，缩短开发设计时间。因此，了解和掌握通信系统仿真对于通信专业学生而言尤其重要。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在做课程设计准备工作的时候，我们应该明确以下几点：首先，应该明确设计的要求，到底让我们做什么，要达到什么样的效果，目的要明确。其次，将设计问题分解，分成几个模块，画出方框图并说明各个模块间的联系，有针对性的分别去设计各个模块，分块检错，消除模块内的问题。然后，将各个模块联系起来，整体来调试，发现模块间的问题，不断的修改调试，已达到最终的要求。通

13、过这次课程设计，我对于设计有了一个具体的了解，知道了设计的具体流程。我认为这对于我们来说是非常重要的，因为有了这样的设计思路和设计流程，我们才能设计其他不同的课题，才能达到举一反三的地步。通过这次课程设计，我对通信系统的仿真有了很大的了解，掌握的设计的方法和思路，提高了对系统的分析能力和解决能力。在这次课程设计汇总，我也遇到了许多的困难，如参数的设置，如何将不同的功能框图整合一起以实现更强大的功能等等。经过两周的设计制作，该设计终于如期开发完毕，其功能基本上可以满足处理的需要。 由于时间有限，本系统还有许多不尽人意的地方，需要将来做进一步的改善。这次课程设计，以方便实际操作为基础，以理论联系实

14、际为准则，不断完善，不断创新。参考文献1 张圣勤.MATLAB7.0实用教程. 北京：机械工程出版社，20062 桑林，郝建军，刘丹谱.数字通信.北京：北京邮电大学出版社，20073 樊昌信，曹丽娜.通信原理.北京：国防工业出版社，20094 徐远明. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社， 2005致 谢大学四年的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够成功地完成，要特别感谢我的导师XXX的关怀和教导。 本次毕业设计的过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。生

15、活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。非常感谢各位老师的指导，在老师的身上我们学到的不仅仅是知识的层面，更重要的是老师追求知识的热情，以及对本身工作严谨的态度，让我受益匪浅。虽然我在设计中碰到的很多个人困难，但在这些困难面前，我却越来越有耐心地去解决。完成一个设计会让我们自己获益匪浅，理论用于指导实践，也必须应用于实践。必须自己动脑动手，这样加深了对知识的理解，也能使自己对知识的运用更加娴熟。同时，也多亏了众多同学和老师的帮助。特别是在X老师的耐心指导下，我解决了很多问题。同时，我也在X老师的身上学到了许多有用的知识和设计的思路，在此我表示十分感谢！由衷地感谢各位给我帮助的同学和老师！附录：

16、理论曲线）% 程序名称：t.m% 程序功能：绘制信噪比-误码率的理论关系曲线x=-6:18。 % 定义信噪比范围for i=1:length（x snr=x（i % 每次运行信噪比增加1dBvar=0.5/（10.（0.1*snr % 计算对应的噪声功率sim（tls.mdl % 运行模型文件 ebr（i=ErrorVec（1 % 保存当次运行误码率 iendebr_th=erfc（sqrt（-1/3.10 semilogy（x,ebr,x,ebr_th % 绘制信噪比-误码率曲线，纵坐标为对数标xlabel（信噪比r/dBylabel（误码率Petitle（误码率与信噪比关系曲线grid on。附录：实际曲线）绘制信噪比-误码率的实际关系曲线 var=0.5/（10.（0.1*snr sim（ endsemilogy（x,ebr % 绘制信噪比-误码率曲线，纵坐标为对数坐标指导教师评语主要评价论文的工作量、实验数据的可靠性、论文的主要内容与特点、写作水平等）：签 名：年 月 日答辩委员会评语及论文成绩主要评价论文的性质、难度、质量、综合训练、答辩情况、不足等。评定论文成绩）：主任委员签名：