通信原理课程设计报告_通信原理课程设计心得
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课程设计说明书（论文）
课程名称 通信原理
题 目 数字信号的调制解调仿真
专 业 通信工程
姓 名 李先锋 班 级 通信1102
学 号 1111020203 指导教师 李洪兰 起止日期2013年12月19—25 成 绩
辽宁石油化工大学计算机与通信工程学院
中文摘要
在数字通信系统中，接收端收到的是发送信号和信道噪声之和。噪声对数字信号的影响表现在使接收码元发生错误。数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道
传输，在接收端解调后恢复成数字信号。由于大多数实际信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调制，形成数字调制信号再进行传输，因而，调制解调技术是实现现代通信的重要手段。数字调制的实现，促进了通信的飞速发展。研究数字通信调制理论，提供有效调制方式，有着重要意义。调制解调技术的实现方法有多种，本文应用了键控法产生调制与解调信号。
本文重点介绍了2ASK包络解调、2FSK相干解调、2PSK键控解调，以及用Simulink进行设计和仿真。首先我们对Simulink软件的特点、功能以及通信的基本概念和发展历程进行简单的介绍；接下来详细介绍调制解调的理论，着重从数字调制解调中的2ASK、2FSK、2PSK的产生、频谱、解调等过程进行介绍；其次是我们将介绍调制解调的Simulink仿真, 并着重介绍2ASK、2FSK、2PSK的调制以及其相干解调的Simulink仿真，并得出结论。
关键字：2ASK包络解调
2FSK相干解调
2PSK键控解调
Simulink仿真
English abstract
In a digital communication system, the receiver is received the sum of signal and channel noise.Noise on the performance of digital signal in the received symbol errors,.Digital signal of high frequency carrier modulation, frequency band signal, through the channel transmiion, demodulation back into a digital signal at the receiving
end.Since most real are all bandpa signal, so must use digital baseband signal modulation of carrier form digital modulation signals for transmiion, therefore, demodulation technology is the important means to realize modern communications.The realization of digital modulation, promoted the rapid development of communication.Research of digital communication modulation theory, provide effective modulation mode, has important significance.There are many types of method to realize the demodulation technology, this paper applied the keying method of modulation and demodulation signal.This paper mainly introduces the 2 ask envelope demodulation, 2 FSK coherent demodulation, 2 PSK keying demodulation, and design and Simulink simulation.First of all we of Simulink software, characteristics, function and communication of the basic concepts and development to carry on the simple introduction;Next introduced the theory of modem, emphatically from the digital modulation demodulation of the generation of 2 ask, 2 FSK, 2 PSK, spectrum and demodulation proce are introduced;Second is that we will introduce modem Simulink, and emphatically introduces the 2 ask, 2 FSK, 2 PSK modulation and coherent demodulation of Simulink, and the conclusion.Key： 2 ask envelope demodulationFSK coherent demodulationPSK keying demodulation
Simulink simulation
目录
一
正文
1.1实验目的1.2 实验原理
1.2.1ASK的实验原理
1.2.2 FSK的实验原理
1.2.3 P SK的实验原理
1.3实验内容
1.3.1 2ASK调制解调
1.3.2 2FSK相干解调
1.3.3 2PSK键控解调
1.3.4 包络相干解调
1.4 实验结果截图
1.4.1 2ASK调制解调
1.4.2 2FSK相干解调
1.4.3 2PSK键控解调 1.4.4 包络相干解调
1.5实验总结 二 参考文献
正文 一
课程设计的目的：
通过此次的调制与解调仿真，使我们对2ASK、2FSK、2PSK、调制与解调的工作原理以及Simulink软件有了比较深刻的认识和了解。在采用不同的调制方式时，PSK的误
码率小于FSK，而FSK系统的误码率又小于ASK系统。在误码率相同条件下，相干PSK要求r（信噪比）最小，FSK系统次之，ASK系统要求r最大，它们之间分别相差3dB。PSK系统的抗噪声性能最好，但会出现倒π现象，实际中很少采用，而多采用DPSK系统。进一步学会2ASK、2FSK、2PSK灯调制解调方式的原理及解调方式，牢记各原理的原理 框图，同时学会用其去解决通信信号的调制和解调。加深学生对通信原理课程的学习和应用。
二 实验原理
2.1二进制振幅键控(2ASK)
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进
制时,则为二进制振幅键控.设发送的二进制符号序列由0,1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独立.该二进制符号序列可表示为
（2-1-1）
其中:（2-1-2）
Ts是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:
则二进制振幅键控信号可表示为
（2-1-3）
（2-1-4）
二进制振幅键控信号时间波型如图 22 可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号).二进制振幅键控信号的产生方法如图22 可以看出,2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似.所以,对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),其相应原理方框图如图25 所示._ 图 2 – 2 二进制振幅键控信号时间波型
图2-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图
图 2 –4 二进制振幅键控信号解调器原理框图
图 2 – 5 2ASK信号非相干解调过程的时间波形
2.2二进制移频键控(2FSK)
在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号).二进制移频键控信号的时间波形如图26 可看出,bn是an的反码,即若an=1,则bn=0, 若an=0,则bn=1,于是bn=an，θn和n分别代表第n个信号码元的初始相位.在二进制移频键控信号中,n和θn不携带信息,通常可令n和θn为零.因此,二进制移频键控信号的时域表达式可简化为
（2-1-8）
二进制移频键控信号的产生,可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现.图 2-7 是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图, 图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制,在一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一.二进制移频键控信号的解调方法很多,有模拟鉴频法和数字检测法,有非相干解调方法也有相干解调方法.采用非相干解调和相干解调两种方法的原理图如图29 所示.图 2 –7 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
图 2 –8 二进制移频键控信号解调器原理图
图 2-9 2FSK非相干解调过程的时间波形
过零检测法解调器的原理图和各点时间波形如图210 中,输入信号经过限幅后产生矩形波,经微分, 整流,波形整形,形成与频率变化相关的矩形脉冲波,经低通滤波器滤除高次谐波,便恢复出与原数字信号对应的基带数字信号.2.3二进制移相键控(2PSK)
在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号.通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0.二进制移相键控信号的时域表达式为
e2PSK(t)=g(t-nTs)]cosωct
(2-111)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二进制符号0时,e2PSK(t)取180°相位.若用φn表示第n个符号的绝对相位,则有 φn= 0°, 发送 1 符号 180°, 发送 0 符号
这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对移相方式.二进制移相键控信号的典型时间波形如 图 2 – 11 二进制移相键控信号的时间波形
二进制移相键控信号的调制原理图如图 214 所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.图 2-12 2PSK信号的调制原理图
图 2-13 2PSK信号的解调原理图
图-1
42PSK信号相干解调各点时间波形
这种现象通常称为“倒π”现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒π”现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.图2-15 过零检测法原理图和各点波形
三 设计内容：
3.1 2ASK调制解调
2ASK调制解调图（包络解调）2ask参数设置参考示例： 信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s 载波参数：幅度1 频率100rad/s 高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001
BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s
LPF参数：截止频率10rad/s
判决器参数：门限0.25
全波整流器参数：下限0 上限inf
3.2 2FSK调制解调图（相干解调）
2FSK参数设置参考示例 信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s 载波1参数：幅度1 频
率100rad/s 载波2参数：幅度1 频率20rad/s 键控器参数：门限1 U2≥门限 高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001 BPF1参数：下限频率95rad/s 上限频率105rad/s BPF2参数：下限频率15rad/s 上限频率25rad/s LPF参数：截止频率10rad/s 比较器参数：关系操作＞
3.3 2psk调制解调
信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s 载波1参数：幅度1 频率100rad/s 相位0 载波2参 数：幅度1 频率100rad/s 相位pi 高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001 BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s
LPF参数：截止频率10rad/s 判决器参数：门限0 U2＞门限 键控器参数：门限1 U2＞门限
3.4 包络相干解调
时间1s 载波参数：幅度1 频率100rad/s 高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001
BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s
LPF参数：截止频率10rad/s
判决器参数：门限0.25
全波整流器参数：下限0 上限inf
载波参数：幅度1 频率20rad/s 键控器参数：门限1 U2≥门限 BPF2参数：下限频率15rad/s 上限频率25rad/s LPF参数：截止频率10rad/s
四．实验结果：
4.1 2ASK包络解调
4.1.1实验原理图
4.1.2实验波形图
4.2 2FSK相干解调
4.2.1 实验原理图
4.2.1 实验波形图
4.3 2PSK键控解调
4.3.1 实验原理图
4.3.2实验波形图
4.4 包络相干解调
4.4.1 解调原理图
4.4.2 实验波形图
五 实验总结
通过本次课程设计，首先知道了matlab软件中simulink的使用，学会了在simulink环境下如何快速的找到实验中所需的器件。通过本次课程设计也对2ASK包络解调、2FSK相干解调、2PSK键控解调的解调过程有了更清楚的认识，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。由于大多数实际信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调制，形成数字调制信号再进行传输，因而，调制解调技术是实现现代通信的重要手段.参考文献
1． 《MATLAB/Simulink建模与仿真实例精讲》张德丰，机械工业出版社，2010 2． 《MATLAB/SIMULINK实用教程》，张化光，人民邮电出版社，2009 3． 《Simulink通信仿真教程》李贺冰，国防工业出版社,2006 4． 《Simulink通信仿真开发手册》孙屹，国防工业出版社,2004 5． 《详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真》刘学勇，电子工业出版社，2011 6.《通信原理第五版》 樊昌信 曹丽娜，国防工业大学 2011
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