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1、. 本科生毕业论文（设计）题目：基于MATLAB/Simulink的ASK频带传输系统仿真与性能分析 学 院 机电工程学院 专业班级 电子信息工程07级2班 学生姓名 指导教师 撰写日期：2011年 4 月 19 日摘 要 本毕业设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台进行ASK频带传输系统仿真，并把运行仿真结果输入到显示器，根据显示器结果分析设计的系统性能。在毕业设计中，目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK调制。产生一段随机的二进制非归零码的基带信号，对其进行ASK调制后再送入加性高斯白噪声（AWGN）信道传输，在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号，观察还原是
2、否成功，改变AWGN信道的信噪比，计算传输前后的误码率，绘制信噪比-误码率曲线，并与理论曲线比较进行说明。关键词 Simulink，ASK调制，高斯白噪声，信噪比-误码率Based on MATLAB/Simulink add band of transmission system simulation and performance analysisAbstractThe graduation design, the main use MATLAB integration environment like the simulink7.1 simulation platform of tran
3、smission system simulation, and bandwidth input to the operation simulation results, according to display monitor analysis and design of the system performance. At the graduation design, goal mainly is simulation communication system the ASK modulation bandwidth transmission technology. Produce a ra
4、ndom binary non zero yards, and carry on the baseband signal sent again after add modulation additive white gaussian noise (AWGN) channel transmission, in the receiver to add to restore the original signal demodulation, observe whether success, change reduction AWGN channel SNR, calculation, renderi
5、ng the transmission error before signal-to-noise ratio - ber curve, and compared with theoretical curves show.Key Words: Simulink; ASK modulation; AWGN; SNR-bit error rate目 录1 引言1 1.1 设计目的1 1.2 设计平台12 基本原理2 2.1 Simulink工作环境2 2.2二进制振幅键控(2ASK)原理43 系统设计5 3.1 ASK调制与解调5 3.2加入高斯白噪声后的ASK调制与解调11 3.3 误码率的计算1
6、54 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（理论曲线）24附录2：误码率计算（实际曲线）251 引 言本毕业设计主要是深入理解和掌握振幅通信系统的各个关键环节。通信原理是通信工程专业的一门骨干的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础。掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础，可提高处理通信系统问题能力和素质。由于通信工程专业理论深、实践性强，做好课程设计，对学生掌握本专业的知识、提高其基本能力是非常重要的。设计或分析一个简单的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。通过课程设计，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的
7、基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。1.1 设计目的通过设计基于MATLAB/Simulink的ASK频带传输系统仿真与性能分析，让我深入理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。使学生对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。在进行了专业基础课和通信原理课程教学的基础上，设计或分析一个简单的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。1.2设计平台MATLAB是美国MathWorks公司生产
8、的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台1。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的
9、集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink2。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混
10、合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，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）模型库在MATLAB
11、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子模型库中包含了Co
12、ntinous、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信
13、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（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2ASK信号可表示为 （2-1）式中，为载波角频率，s(t)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。
14、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：乘法器图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（同步检测法）。本课程设计要求的是相干解调，如图2-4：带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出图2-4相干解调方式3 系统设计3.1 ASK调制与解调整个ASK的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，在接收端通过带通滤波器后再次与载波相乘，接着通过低通滤波器、抽样判决器，最后由示波器显示出各阶段波形，并用误码器观察误码率。在MATLAB下Simulink仿真平台构建了ASK调制与解调仿真电路图如图3-1所示：图3-1 ASK调制与解调仿真电路图 将信号源的码数率设为1B/S,即频率为1 Hz。参数设置如图3-2所示：图3-2 信号源参数设置在调制解调系统中，载波信号的频率一般要大于信号源的频率。信号源频率为1 Hz，所以将载波频率设置为6 Hz，由于在载波参数设置里，频率的单位是rad/sec，所以即为12*pi。载波信号参数如图3-3所示：图3-3 载波信号参数设置：低通滤波器的频带边缘频率与信号源的频率相同，前面设置信号源频率为1 Hz，所以对话框中“P
