系统建模与仿真作业-中北大学-林都

中北大学

《系统建模与仿真》作业

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一、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。

二、方案设计

1.2ASK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 A WGN高斯白噪声信道图2-4 Relay

2.SIMULINK下2ASK系统的设计

1)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

2)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

3)解调过程

运用了两种解调方法：相干解调和包络解调。

i.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

ii.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

4)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5)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6)ASK信号调制与解调整体图形见附录。

三、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

四、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[0.2889,0.2601,0.2599,0.2593,0.2588,0.2599,0.2578,0.2583,0.25 83,0.2578,0.2583,0.2583,0.2593,0.2583,0.2583];

SNR=10.^(SNR_dB./10);

SNR2=a.^2./(2*SNR);

for i=1:length(SNR_dB)

ask_pe0=0.5*erfc(sqrt(a.^2./(8*SNR2)));

end

semilogy(SNR_dB,ask_pe0,'r');

hold on;

semilogy(SNR_dB,ask_pe1,'b');

hold on;

legend(' àí??2ASK','êμ?ê2ASK');

axis([-6,20,1/1e7,1]);

xlabel('SNR_dB');

ylabel('Pe');

图4-1 仿真图

附录：ASK信号调制与解调整体图