基于matlab的2ask頻帶傳輸系統(tǒng)仿真與性能分析-在線(xiàn)瀏覽
2024-08-07 18:16本頁(yè)面
【正文】 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)。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。在進(jìn)行了專(zhuān)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。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。MATLAB可以在幾乎所有的PC機(jī)和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Windows、UNIX等各種系統(tǒng)平臺(tái)[1]。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。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。模型化圖形輸入是指Simulik提供了一些按功能分類(lèi)的基本的系統(tǒng)模塊，用戶(hù)只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析[3]。Simulik模塊庫(kù)按功能進(jìn)行分為以下8類(lèi)子庫(kù)：Continuous（連續(xù)模塊）Discrete（離散模塊）Functionamp。Systems（信號(hào)和系統(tǒng)模塊）Sinks（接收器模塊）Sources（輸入源模塊）用戶(hù)可以根據(jù)需要混合使用歌庫(kù)中的模塊來(lái)組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫(kù)、從而實(shí)現(xiàn)全圖形化仿真。圖21 Simulink工具箱（2）設(shè)計(jì)仿真模型在MATLAB子窗口或Simulink模型庫(kù)的菜單欄依次選擇“File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口圖22 新建仿真模型窗口（3）運(yùn)行仿真兩種方式分別是菜單方式和命令行方式，菜單方式：在菜單欄中依次選擇Simulation | Start 或在工具欄上單擊。命令行方式啟動(dòng)模型后，不能觀察仿真進(jìn)程，但仍可通過(guò)顯示模塊觀察輸出，適用于批處理方式[4]。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。2ASK信號(hào)可表示為 （21）式中，為載波角頻率，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列 （22）其中，g(t)是持續(xù)時(shí)間、高度為1的矩形脈沖，常稱(chēng)為門(mén)函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù)字 （23）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。相應(yīng)的調(diào)制如圖23：乘法器圖23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）。在MATLAB下Simulink仿真平臺(tái)構(gòu)建了ASK調(diào)制與解調(diào)仿真電路圖如圖31所示：圖31 ASK調(diào)制與解調(diào)仿真電路圖 將信號(hào)源的碼數(shù)率設(shè)為1B/S,即頻率為1 Hz。信號(hào)源頻率為1 Hz，所以將載波頻率設(shè)置為6 Hz，由于在載波參數(shù)設(shè)置里，頻率的單位是rad/sec，所以即為12*pi。參數(shù)設(shè)置如圖34所示：圖34低通濾波器參數(shù)設(shè)置 對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門(mén)限為a/2(當(dāng)P(1)=P(0)時(shí))，它與接受機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)。抽樣判決器參數(shù)設(shè)置如圖35所示：圖35抽樣判決器的參數(shù)設(shè)置量化器抽樣頻率等于信號(hào)源頻率。量化器參數(shù)設(shè)置如圖36所示：圖36量化器參數(shù)設(shè)置設(shè)置好參數(shù)之后，進(jìn)行仿真，由示波器的輸出波形可知，信號(hào)的調(diào)制解調(diào)成功，但存在 1比特的時(shí)延（用時(shí)延時(shí)間乘以采樣量化編碼器的采樣頻率）。其參數(shù)設(shè)置如圖37所示：圖37 誤碼器的參數(shù)設(shè)置經(jīng)過(guò)誤碼器的1比特時(shí)延后，其誤碼率為0，結(jié)果正確。由各波形可看出該ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。在接收端通過(guò)帶通濾波器后再次與載波相乘，接著通過(guò)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。前面已設(shè)置信號(hào)源頻率為1Hz，載波頻率為6Hz,計(jì)算得上、下截止頻率分別為7Hz、5Hz，轉(zhuǎn)換成以rads/sec為單位即為14*pi 、10*pi。參數(shù)設(shè)置如圖312所示：圖312 帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置設(shè)置好參數(shù)之后，進(jìn)行仿真，由示波器的輸出波形可知，信號(hào)的調(diào)制解調(diào)成功，即信號(hào)時(shí)延了2比特（用時(shí)延時(shí)間乘以采樣量化編碼器的采樣頻率）。其參數(shù)設(shè)置如圖313所示：圖313 誤碼器的參數(shù)設(shè)置經(jīng)過(guò)誤碼器的2比特時(shí)延后，其誤碼率為0。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。在信道高斯白噪聲的干擾下，各種二進(jìn)制數(shù)字
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