《2ASK调制与解调》 科研训练论文
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西安邮电大学
通信与信息工程学院
科研训练论文
专业班级： 学生姓名： 学号(班内序号):
2013 年 9 月 23 日
《2ASK调制与解调》 科研训练论文
2ASK调制解调系统
2 ask modulation demodulation system
摘要
数字调制与解调技术在数字通信中占有非常重要的位置，并且它与MATLAB相结合是现代通信技术的发展趋势。本次科研练习的课题是2ASK的调制与解调，主要运用MATLAB实现对2ASK信号调制与解调的仿真。调制时采用键控法，解调采用相干法和非相干法，并比较两种仿真的结果。文字还介绍了如何利用MATALAB实现2ASK的调制与解调，仿真主要采用MATLAB脚本文件编写以及SystemView进行仿真，然后对二者的仿真结果进行对比。仿真结果证明了理论的正确性。
关键字：2ASK、MATLAB、SystemView、调制、解调、仿真。 Abstract
Digital modulation and demodulation technology occupies very important position in digital communication, and it combined with MATLAB is the development trend of modern communication technology. The practice of scientific research subject is 2 ask modulation and demodulation, mainly using the MATLAB simulation of 2 ask signal modulation and demodulation. Modulation by keying method, demodulation using coherent and noncoherent method, and compare the two kinds of simulation results. Text also introduced how to make use of MATALAB 2 ask modulation and demodulation, simulation mainly adopts MATLAB script file write and SystemView simulation, and then comparing the simulation results of the two. The simulation results prove the validity of the theory.
Key words: 2 ask, MATLAB, modulation and demodulation simulation. 引言
通过本课程的学习，不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关2ASK调制与解调系统的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼分析问题和解决问题的能力；同时培养了良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。利用MATLAB和SystemView仿真平台, 分别设计一个2ASK调制与解调系统.用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。
一、仿真工具的基本特点
SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的
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库资源十分丰富，主要包括：含若干图符库的主库（Main Library）、通信库（Communications Library）、信号处理库（DSP Library）、逻辑库（Logic Library）、射频/模拟库（RF Analog Library）和用户代码库（User Code Library）。
MatLab 控制系统仿真软件是当今国际控制界公认的标准计算软件，1999年春MatLab 5.3版问世，使MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。特别是SIMULINK这一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境的出现，使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，可通过仿真来认知非线性对系统动态的影响。
二、2ASK调制与解调系统
2．1 2ASK的调制原理
2ASK技术是通过改变载波信号的幅值来表示二进制的0和1，载波根据0和1信息来改变其幅值，而频率和相位保持不变。在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即：
e0?[?ang(t?nTs)]cos?ct
n这里，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲，而an的取值服从下述关系：
?0,概率为P an???1,概率为(1?P)则： s(t)??ang(t?nTs)
ne0?s(t)cos?ct
2ASK信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK信号的特征是对载波的“通－断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列控制门的通断，＝1时开关导通；＝0时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。
开关电载波 S e0(t) ~ s(t)
图2.2 键控方法
通过调制生成的2ASK波形如图2.3所示：
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图2.3 2ASK信号时域波形
2．2 2ASK的解调原理
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。包络检波法的原理如图6所示。带通滤波器恰好使2ASK信号完整的通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通过位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，即y(t)?e0(t)?b(t)cos?ct,包络检波器输出为b(t)。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列{an}。
S2ASK 信号 带通 滤波器 包络 提取 低通 滤波器 抽样 判决器 ?an? y(t) b(t) 图6 2ASK信号的包络解调 定时脉冲 相干检波法原理方框图如图7所示。相干检测就是同步调解，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为
z(t)?y(t)cos?ct?b(t)cos2?ct
1b(t)(1?cos2?ct)2
11?b(t)?(1?cos2?ct)22?经低通滤波器滤除第二项高频分量后，即可输出b(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，
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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。 S2ASK信号 图7 2ASK信号的相干解调
虽然2ASK信号中确定存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接受设备增加复杂性。因此，实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号。本设计解调部分选用包络检波法如8所示。 2ASK已调信号
带 通 滤波器 整流器 低 通 滤波器 输出 比较器 比较电平 z(t) 带通 滤波器 y(t) 低通 滤波器 抽样 判决器 ?an? b(t) cos?ct 定时脉冲 uASK(t) 图8 2ASK包络检波法系统框图 整流器是一个整流装置组成，是将交流电源转化为直流的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电变成直流电，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比较器的功能是对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序。它能够实现这种比较功能的电路或装置。比较电平是由2ASK峰值检波并分压而得到。
2. 3基于SystemView和MATLAB的2ASK调制与解调系统仿真设计
2ASK已调信号的功率谱密度图(SystemView(上图)与Matlab（下图）
10.52ASK0-0.5-1012345t67891002ASK的功率谱-10-20-30-40-50-4-3-2-10f1234
对应基带信号与已调信号波形（非相干）