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中北大学
《系统建模与仿真 》作业
姓名 学号
所在院、系
实验目的
试建立一个ASK频带传输模型,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。另外,对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。
方案设计
2ASK频带系统设计方案
信源选择伯努利发生器产生二进制码,经过频率转换器转换成需要频率。产生信源的模块如图2-1所示,及产生的二进制码如图2-2所示。
图2-1 产生信源的模块
图2-2 产生的二进制码
调制方式选择模拟相乘法进行调制。解调方式选择相关解调方式包络检波两种解调方式。两种解调方式形成对比,比较那种误码率较低。信道按要求选择AWGN高斯白噪声信道,抽样判决器选择选择Relay,如图2-3和图2-4所示。
图2-3 AWGN高斯白噪声信道 图2-4 Relay
SIMULINK下2ASK系统的设计
参数设置
伯努利二进制发生器模块ernoulli Binary Generator的参数设置为:Probability of a zero 0概率设为0.5,initial seed设为61, Sample time抽样时间为1S,Sample per frame是输入信息码为1。
图2-5 伯努利二进制发生器模块参数设置
调制过程
调制过程的模块图如图2-6所示。
图2-6 调制过程的模块图
调制过程包含信源(伯努利发生器和频率转换器)、载波(信号发生器)乘法器。伯努利二进制发生器模块的参数设置如图2-7所示,零的概率为0.5,采样时间设置为0.1。
,
图2-7 伯努利二进制发生器模块的参数设置
载波是运用信号发生器来产生的,波形设置为:sine波形,时间默认,幅值设置为2,频率选择为100HZ,如图2-8所示。
图2-8 载波波形设置
调制的波形如图2-9所示,第一栏为为信源,第二栏为调制之后的波形,第三栏为载波波形。
图2-9 调制的波形图
解调过程
运用了两种解调方法:相干解调和包络解调。
相干解调主要有相乘器,低通滤波器和载波。载波要与调制时的载波频率相同
包络解调有saturation作为整流器,低通滤波器与相干解调的低通滤波器的设置相同。
低通滤波器的参数设置如图2-10所示。
图2-10 低通滤波器的参数设置
整流器(saturation)的参数设置如图2-11所示:上限值设置为1,下限值设置为0。
图2-11 整流器的参数设置
信道:包含零阶转换器、加性高斯白噪声,带通滤波器
图2-12 信道图
零阶转换器的设置如图2-13所示,采样时间设置为0.0001
图2-13 零阶转换器的设置
加性高斯白噪声的设置如图2-14所示,信噪比设置为20,采样时间设置为0.001
图2-14 加性高斯白噪声的设置
带通滤波器的设置如图2-15所示。
图2-15 带通滤波器的设置
抽样判决器
抽样判决器的参数设置如图2-16所示。
图2-16 抽样判决器的参数设置
ASK信号调制与解调整体图形见附录。
仿真结果分析
图3-1 信号经过频率转换器之后的波形
下图为信源与载波经过乘法器相乘之后的结果,及调制之后的波形。由上面的理论可得,载波与1相乘有波形,与0相乘为0。
图3-2 信源与载波经过乘法器相乘
下图为信号波形进过加性高斯白噪声并且经过带通的波形。噪声对信号有影响,使得波形产生毛刺。
图3-3 信号波形进过加性高斯白噪声并且经过带通的波形
下图是经过相干解调和包络解调之后并且与源码元对比的图。第一栏为相干解调波形,第二栏是包络解调波形,第三栏是源码元的波形。
图3-4 经过相干解调和包络解调之后并且与源码元对比图
下图分别是发送设备和接受设备的功率谱图,由图可得,在发送和接受端功率谱不变。
图3-5 发送设备的功率谱图 图3-6 接受设备的功率谱图
MATLAB程序
clear all;
a=0.01;
SNR_dB=0:0.3:20;
SNR1=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,19,25,30];
ask_pe1[0.2889,0.2601,0.2599,0.2593,0.2588,0.2599,0.2578,0.2583,0.2583,0.2578,0.2583,0.2583,0.2593,0.2583,0.2583];
SNR=10.^(SNR_dB./10);
SNR2=a
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