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1、通信原理课程设计报告 课程设计任务书课程名称通信原理时间20102011学年第一学期1920周学生姓名指导老师题 目2ASK与PAM混合调制与相干解调系统仿真主要内容：利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个2ASK与PAM混合调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。要求：1）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。3）在调制与解调电
2、路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，并将噪声源的方差适当设置，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。 4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。应当提交的文件：（1）课程设计学年论文。（2）课程设计附件（主要是源程序）。课程设计成绩评定指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果学生掌握课程内容的程度课程设计完成情况课程设计动手能力文字表达学习态度规范要求课程设计论文的质量指导教师对课程设计的评定意见综合成绩 指导教师签字 年 月 日2ASK与PAM
3、混合调制与相干解调系统仿真摘 要 本课程设计主要用Simulink平台仿真一个2ASK与PAM混合调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行。并用图形输入法设计相关电路，用示波器和频谱模块分析系统性能。在课程设计中，首先根据原理画出图形，然后构建调制解调电路，再在Simulink中调出各元件组成电路，接着设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能 。通过波形分析，了解到本课程设计非常成功。关键词 Simulink；2ASK；PAM；调制；解调；仿真。目录1 引 言11.1 课程设计目的11.2 课程设计具体要求21.
4、3 设计平台22 Simulink简介32.1 Simulink仿真平台简介33 设计原理43.1 2ASK调制与解调原理43.2 PAM调制与解调原理54 具体实现84.1 2ASK与PAM混合调制94.2 PAM与2ASK相干解调134.3加入高斯噪声的2ASK与PAM混合调制与相干解调145 遇到的问题及解决的办法20结束语21参考文献221 引 言通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telec
5、ommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。
6、另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大降低。同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。因此，数字通信的应用必将越来越广泛。本课程设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个PAM与2ASK混合调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。1.1 课程设计的目的通信原理课程设计是重要的实践性教学环节。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
7、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。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使我们在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。同时通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。而在同时也能加深对MATLAB开发环境的另一作用的了解，Simulink功能强大，界面友好，是一款很不错的仿真工具1，在这次设计中，我们用到了此环境的Simulink平台，这个平台是我
8、们以前较少接触过的。因此在这次课设中，我们了解了MATLAB 的Simulink这个系统的功能。为我们以后做数字通信系统方面提供了更多的基础知识和经验。1.2 课程设计具体要求1）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。2）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。3）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，噪声源的方差适当设置，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。 4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编
9、写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。1.3 设计平台此设计平台是MATLAB集成环境下的Simulink平台。Simulink是基于Matlab的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通信系统、船舶及汽车等，其中包括了连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等。Simulink提供了利用鼠标拖放地方法来建立系统框图模型的图形界面，而且还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块机集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码即完成整个动态系统
10、的建模工作。除此之外，Simulink还支持 Stateflow,用来仿真事件驱动过程【4】。Simulink是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面，是模块化了的编程工具，它把Matlab的许多功能都设计成一个个直观的功能模块，把需要的功能模块用连线连起来就可以实现需要的仿真功能了。2 Simulink简介2.1 Simulink仿真平台简介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
11、样时间或两种混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。Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB® 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量
12、的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。设计仿真模型时，从模型库中选中模块，单击鼠标右键，选择Add to untitled，或直接把模块拖到仿真模型中，即可加入模块。Simulink模型库窗口还提供了查找功能，单击按钮，在弹出的模块查找对话框中输入模块名称关键字，单击Find Next即可自动搜索整个模型库。在过去几年中，Simulink已经成为院校和工程领域中广大师生和研究人员用来建模和方针动态系统的软件包。Simulink鼓励人们去尝试，可以用它轻松的搭建一个系统模型，并设置模型参数和方针参数，并且立即观察到改变后的方针结果
13、。3 设计原理3.1 2ASK调制与解调原理一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此有两种基本调制方法：一是可以把数字信号当成特殊的模拟信号处理；二是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制，称之为键控法3。振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度有无分别对应二进制信息“1”和“0”。2ASK信号的产生方法有两种：模拟调制法和键控法。本次设计采用模拟调制。ASK解调也有两种方法，分别为非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）3。2ASK信号可表示为： 式中,为载波角频率，s
14、(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列 其中，g(t)是持续时间为、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数； 为二进制数字 。2ASK信号的产生的两种方法（调制方法），如图所示。图(a)是一般的模拟幅度调制方法；图(b)是一种键控方法，这里的开关电路受控制。图(c)给出了及的波形示例。二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处于断开状态，故又常称为通断键控信号（OOK信号）。 图3.1 2ASK信号的产生方法2ASK信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。而在本设计当中仅用到了相干检测法，其原理图见图3.2。调制信号经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号。低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。 图3.2 2ASK的相干解调原理框图在选择数字调制和解调方式时，还应考虑它的最佳判决门限对信道特性的变化是否敏感。在2FSK系统中，不需要人为地设置判决门限，它是直接比较两路解调输出的大小来作出判断的。在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限电平为零，与接收机输出信号的幅度有关。因此，它不随信道特性的变化而变化。这时，接
