2ASK的相干解調器和非相干解調器的設計

1、2013級學生通信系統(tǒng)仿真課程設計 通信系統(tǒng)仿真課程設計報告書課題名稱2ASK相干解調器和非相干解調器（包絡檢波法）設計姓 名廖永豐學 號131240134學 院通信與電子工程學院專 業(yè)通信工程指導教師肖湘 講師2015年 12月22日 一、設計任務及要求： 利用MATLAB軟件設計一個2ASK相干解調器和非相干解調器,并且對給出信號經(jīng)過各器件輸出波形以及對解調原理進行分析,對輸入數(shù)字信號序列進行抽樣判決.在課程設計中,首先根據(jù)原理畫出圖形,然后構建解調電路,再利用Simulink中調出個元件組成電路,接著再設置解調電路中各個模塊的參數(shù)并加以運行,并把運行仿真結果輸入顯示器,根據(jù)顯示結果分析所

2、設置的系統(tǒng)性能.通過對波形分析,驗證課程設計的正確性。 要求 ： 通過利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。通過課程設計來更好的掌握課本相關知識，相關概念。熟悉掌握2ASK的兩種解調方法的基本原理，用matlab實現(xiàn)相干解調器和非相干解調器的設計。更好的了解通信原理的相關知識，磨練自己分析問題、查閱資料、鞏固知識、創(chuàng)新等各方面能力。 指導教師簽名： 年 月 日 二、指導教師評語： 指導教師簽名： 年 月 日 三、成績驗收蓋章 年 月 日 2ASK相干解調器和非相干解調器（包絡檢波法）設計1 設計目的（1） 熟練掌握二進制數(shù)字振幅鍵控的基礎知識

3、，對2ASK的調制與解調有一定的了解。（2） 熟練掌握相干解調和非相干解調的基本原理，熟練掌握matlab simulink的使用，用matlab simulink對系統(tǒng)進行建模，實現(xiàn)相干解調器和非想干解調器的設計。（3）培養(yǎng)自己分析問題和動手的能力。（4）培養(yǎng)查閱資料,獨立思考問題的能力。（5）課程設計為學生提供了一個既動手又動腦，獨立實踐的機會，將課本上的理論知識和實際有機的結合起來，鍛煉分析解決實際問題的能力。讓學生在設計的過程中驗證理論的正確性，能更加深入的理解理論知識。2 設計的主要內容和要求2.1主要內容 利用MATLAB軟件設計一個2ASK相干解調器和非相干解調器,并且對給出信號

4、經(jīng)過各器件輸出波形以及對解調原理進行分析,對輸入數(shù)字信號序列進行抽樣判決.在課程設計中,首先根據(jù)原理畫出圖形,然后構建解調電路,再利用Simulink中調出個元件組成電路,接著再設置解調電路中各個模塊的參數(shù)并加以運行,并把運行仿真結果輸入顯示器,根據(jù)顯示結果分析所設置的系統(tǒng)性能.通過對波形分析,驗證課程設計的正確性。2.2主要要求 （1）通過利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具的具體操作，學會建立具體模型。 （2）通過課程設計來更好的掌握課本相關知識，相關概念。熟悉掌握2ASK的兩種解調方法的基本原理，并用matlab simulink設計出

5、2ASK的相干解調器和非相干解調器。 （3）更好的了解通信原理的相關知識，磨練自己分析問題、查閱資料、鞏固知識、創(chuàng)新等各方面能力，達到徹底理解相關知識，掌握相關理論的水平。3 設計原理數(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”，無載波輸出表示發(fā)送“0”。借助于幅度調制的原理，2ASK信號可表示為： （3.1） (3.2）其中s(t)為二進制單極性基帶信號，為二進制碼元序列，取值為1或0，基帶波形g(t)通常取幅值為A，寬度為Ts的矩形脈沖，Ts為碼元

6、持續(xù)時間。 2ASK信號有兩種解調方法：相干解調和非相干解調。相干解調需要在接收端接入同頻同相的載波，所以又稱同步檢測；非相干解調只需要檢測出信號的包絡，所以又稱包絡檢波。3.1相干解調的設計原理 相干解調是在接收端利用本地載波與接收信號進行相乘得到包含基帶信號頻率分量的輸出信號,然后通過低通濾波器濾除無用頻率分量讓基帶信號通過,并將其送至抽樣電路進行判決.因為在相干解調法中相乘器電路需要有相干載波這個信號是由收信機從接收信號中提取出來的,并且和接收信號的載波同頻同相,所以這種方法比包絡檢波法要復雜些。相干解調法的原理圖如圖3.1。 低通濾波器抽樣判決器相乘器帶通濾波器 a c d e 輸出

7、定時脈沖 圖3.1 2ASK信號的相干解調原理圖全波整流器抽樣判決器低通濾波器帶通濾波器3.2非相干解調的設計原理a b c d 輸出 定時脈沖圖3.2 2ASK信號的非相干解調原理圖2ASK信號的非相干解調器原理圖如圖3.1所示。（1）使2ASK信號進入所設計的解調仿真系統(tǒng)開始解調過程。首先通過帶通濾波器，使2ASK中的干擾減少，使波形更接近理想。  （2）從帶通濾波器出來后進入全波整流器，使2ASK的正弦波部分的波形的下半邊都翻到上半邊，從而方便下面的抽樣判決。  （3）從全波整流器出來后進入低通濾波器，低通濾波器會使在全波整流器中反折成的雙峰波部分形整流成近似的矩形波

8、形，這樣就可以判決了。  （4）從全波整流器出來后的近似于矩形的波形送入抽樣判決器用定時脈沖進行抽樣判決，有類矩形脈沖的部分判決為1，沒有的部分判決為0，這樣就可以判決出與輸入數(shù)字信號序列一樣的數(shù)字信號。 4 系統(tǒng)仿真4.1相干解調器的仿真4.1.1建立模型 用MATLAB的SIMULINK中的模塊創(chuàng)建仿真系統(tǒng)，用正弦波和一個基帶信號通過相乘器得到2ASK信號，然后依次通過相乘器和低通濾波器，最后通過抽樣判決器得到解調后的信號。在SIMULINK模塊中創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)如下圖所示：圖4.1 相干解調的模型建立4.1.2參數(shù)設定圖4.2基帶信號的參數(shù)設定 圖4.3載波信號的參數(shù)設

9、定圖4.4低通濾波器的參數(shù)設定 圖4.5抽樣判決器的參數(shù)設定4.2非相干解調器的仿真4.2.1建立模型用MATLAB的SIMULINK中的模塊創(chuàng)建仿真系統(tǒng)，用正弦波和一個基帶信號通過相乘器得到2ASK信號，然后依次通過全波整流器和低通濾波器，最后通過抽樣判決器得到解調后的信號。在SIMULINK模塊中創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)如下圖所示：圖4.6非相干解調的模型建立4.2.2參數(shù)設定圖4.7基帶信號的參數(shù)設定圖4.8載波信號的參數(shù)設定 圖4.9全波整流器的參數(shù)設定圖4.10低通濾波器的參數(shù)設定圖4.11抽樣判決器的參數(shù)設定5 仿真結果5.1相干解調器仿真結果5.1.1仿真波形圖圖5.1載波信號圖5.2已調

10、信號圖5.3乘法器輸出信號圖5.4濾波器輸出信號圖5.5基帶信號和判決結果的比較5.1.2仿真結果分析 通過仿真可以看出輸入信號通過相干解調可以恢復出入信號的波形，該信道可以傳輸數(shù)字信號。本設計是由數(shù)字基帶脈沖信號與載波信號相乘來實現(xiàn)振幅監(jiān)控的調制，在對2ASK的解調過程中，低通濾波后的波形失真較大，經(jīng)過抽樣判決整形后可以再生數(shù)字基帶脈沖。但是，在實踐中，從2ASK信號提取載波需要相應的電路，將會給設備增加復雜性，為了簡化備，目前已很少采用同步檢波來解調2ASK信號。5.2非相干解調器仿真結果5.2.1仿真波形圖圖5.6載波信號圖5.7已調信號圖5.8全波整流器輸出信號圖5.9濾波器器輸出信號

11、圖5.10基帶信號和判決結果的比較5.2.2仿真結果分析 通過仿真可以看出輸入信號通過非相干解調可以恢復出入信號的波形，該信道可以傳輸數(shù)字信號。由于解調過程中我并沒有加入噪聲，因此帶通濾波器的部分我也沒有加入了，因此設計出來的系統(tǒng)誤碼率相對較小，但是，在現(xiàn)實生活中2ASK傳輸技術受噪聲影響很大，因此傳輸效率較低，在實際中很少采用。6 結論 這次本次通信系統(tǒng)仿真的課程設計，我選擇的是用Simulink來實現(xiàn)2ASK相干解調器和非相干解調（包絡檢波法）器的設計。在此之前我對Simulink了解特別少，雖然這個這個學期上了通信系統(tǒng)仿真課，但是我只是偶爾使用它進行建模，完成老師布置的作業(yè)，并沒有深入了

12、解。在進行課程設計時，我通過查閱相關資料以及在同學的幫助下，我熟悉了2ASK兩種解調方法的原理，弄懂了2ASK與Simulink的關系，加深了對通信原理的認識。經(jīng)過幾天忙碌的課程設計我真的學會了很多。  首先，我意識到自己的知識還很欠缺，做設計的時候有遇到了很多困難，通這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。另外課程設計也提高了自己快速學習的能力，在短短的幾天中，我對2ASK的解調原理已經(jīng)完全掌握了。 其次，我也深刻認識到理論運用到實踐的重要性，正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。學習任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的。所以在本學期學完通信原理與通信系統(tǒng)仿真之后，緊接著來一次通信系統(tǒng)仿真的課程設計是很有必要的。這樣不僅加深我們對通信原理和通信系統(tǒng)仿真的理論知識的認識，而且還及時真正做到了學以致用。 最后，我還懂得了理論與實踐相結合的重要意義，以及二者的結合并非想象的那么簡單，理論是抽象的，只有自己親身的去實踐