哈工程通信原理软件两人一组实验

实验报告课程名称通信原理实验实验项目名称设计一个采用2ASK（OOK）调制的数字通信系统实验类型实验学时班级学号姓名指导教师实验室名称21B351实验时间实验成绩预习部分实验过程表现实验报告部分总成绩教师签字日期哈尔滨工程大学教务处制题目：选题四设计一个采用2ASK（OOK）调制的数字通信系统一．实验要求：2.1设计系统整体框图及数学模型；2.2产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生2ASK信号；加入信道噪声（高斯白噪声）；2.32ASK信号相干解调，信道解码；2.4系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解码带来的系统误码率性能增益，误码率与理论曲线对比等）。三．实验基本原理3.1二进制振幅键控（2ASK）振幅键控（也称幅移键控），记做ASK,或称其为开关键控（通断键控），记做OOK。二进制数字振幅键控通常记做2ASK。对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出，有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据线性调制的原理，一个二进制的振幅调制信号可以表示完成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的乘积。2ASK信号可表示为式中,为载波角频率，s(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3.22ASK调制原理及框图通常，二进制振幅键控信号的产生方法有两种，如下图2.2所示。图2.2（a）就是一般的模拟调制方法，不过这里的是s（t）由上式规定，即图2.2（b）就是一种键控方法，这里开关电路受s(t)控制。二进制振幅键控信号，若一个信号状态始终为零，相当于处于断开状态，即此时常称为通断键控信号（OOK）信号图1图23.32ASK解调原理及框图如同AM信号的解调方法一样，OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波）和（同步检波）。相应的接收系统组成的方框图如图所示。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信系统中用得不多。带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器（LPF）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，通常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，包络检波器输出为s(t)。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。”时发送“以概率，”时发送“以概率0P101Pt,Acos)(cOOKte乘法器)(2teASK二进制不归零信号tccos)(tstccos)(ts)(2teASK开关电路图32ASK非相干解调接收系统图42ASK相干解调接收系统四．仿真方案（含程序流程图），参数设置用MATLAB函数来实现，二进制振幅键信号可以表示完成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的乘积。通常它的调制方法有两种，即模拟幅度调制方法和键控方法，在MATLAB里我们采用模拟幅度调制的方法，解调采用相干解调（包络检波法）的方式。我们用SOURCE函数来产生一个原始二进制基带信号，即一个单矩形脉冲序列。以askModu函数来进行模拟幅度调制，得到一个已调2ASK信号，并用此函数进行此2ASK信号的频谱分析。然后用gussian函数加入加性高斯白噪声，再用demoASK函数进行想干解调并分别输出各点的输出波形，最后经过抽样判决后得出输出波形。同时我们用CheckRatePe函数来得出误码率，最后运行主函数ASK_main可以看到各种波形。五．程序源代码实验结果（含仿真图形输出）及分析5.1.1source函数functionsendSignal=source(n,N)sendSignal=randint(1,n)bit=[];fori=1:length(sendSignal)ifsendSignal(i)==0bit1=zeros(1,N);elsebit1=ones(1,N);endbit=[bit,bit1];endfigure(1)plot(1:length(bit),bit),title('发送端二进制波形'),gridon;axis([0,N*length(sendSignal),-2,2]);end5.1.2askModu函数源程序functiontransmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N)%signal=[10101001];%bitRate=1000000;%fc=1000000;%N=32;t=linspace(0,1/bitRate,N);c=sin(2*pi*t*fc);transmittedSignal=[];fori=1:length(signal)transmittedSignal=[transmittedSignal,signal(i)*c];endfigure(2)plot(1:length(transmittedSignal),transmittedSignal);title('ASK调制波形');gridon;figure(3)m=0:length(transmittedSignal)-1;F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(real(F))),title('ASK仿真频谱分析');gridon;%figure(4)%plot(m,imag(F));title('ASK_frequency-domainanalysisimag');%gridon;End5.1.3gussian函数源程序functionsignal=gussian(transmittedSignal,noise)signal=sqrt(2)*transmittedSignal;signal=awgn(signal,noise);figure(5)plot(1:length(signal),signal);title('包含噪声的波形'),gridon;end5.1.4CheckRatepe函数源程序functionPeWrong=CheckRatePe(signal1,signal2,s)rights=0;wrongs=0;forki=1:s-2if(signal1(ki)==signal2(ki))rights=rights+1;elsewrongs=wrongs+1;endendPeWrong=wrongs/(wrongs+rights);End5.1.4demoASK函数源程序functionbitstream=demoASK(receivedSignal,bitRate,fc,n,N)loadnumsignal1=receivedSignal;signal2=abs(signal1);%整流signal3=filter(num1,1,signal2);%LPF,包络检波¨IN=fix(length(num1)/2);%延迟时间bitstream=[];LL=fc/bitRate*N;i=IN+LL/2;while(i=length(signal3))%判决bitstream=[bitstream,signal3(i)=0.5];i=i+LL;endfigure(6)subplot(3,1,1);plot(1:length(signal1),signal1);title('接收端波形(包含噪声)');gridon;subplot(3,1,2);plot(1:length(signal2),signal2);title('整流之后的波形');gridon;subplot(3,1,3);plot(1:length(signal3),signal3);title('LPF滤波后的包络波形');gridon;bit=[];fori=1:length(bitstream)ifbitstream(i)==0bit1=zeros(1,N);elsebit1=ones(1,N);endbit=[bit,bit1];endfigure(7)plot(bit),title('接收端二进制波形'),gridon;axis([0,N*length(bitstream),-2.5,2.5]);end5.1.5ASK_main函数源程序closeallclearall%{ti=0;fpeask=[];startn=-6;endn=18;forti=startn:endnn=1000;%}n=16;fc=1000000;%fc=bitRatefc/bitRate为每个包含sin周期个数bitRate=1000000;N=50;%noise=ti;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);%{configueSignal;P=CheckRatePe(signal,configueSignal,n)fpeask=[fpeask,P];endfigure(8);semilogy(startn:length(fpeask)+startn-1,fpeask);gridon;title('ASK—误码率');xlabel('r/dB');ylabel('PeASK');savePeRate.matfpeask%}5.2.1仿真过程中的各点波形图10发送端二进制波形图11已调2ASK波形图122ASK频谱分析图13加入加性高斯白噪声后的2ASK波形图14解调过程中各点的输出波形图15解调后的波形5.2.2调试过程及结论按照设计的调制解调框图，根据每部分在整个系统的作用写好程序，运行寻找错误并修改，最后得到可以满足本设计的程序。运行程序，便可观察各点的波形，通过比较所得波形与预期波形，发现两者基本吻合，说明程序无误，设计满足此任务的要求。六．心得体会通过实验对软件的应用更加直观的体会到了设计一个通信系统所应该考虑的问题，信噪比，抗干扰能力，所占带宽，可靠性还有复杂度等等。这次实验，对ASK的调制解调和系统的各个参数有了更深的了解，同时加深其他如FSK,PSK的认识。问了许多同学，实验做得还算成功。七、参考文献樊昌信.通信原理.国防工业出版社，2001吴鹏《MATLAB高效编程技巧与应用：25个案例分析》