馬小青

（西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院，陜西西安，710065）

0 引言

隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速發(fā)展與普及，研究人員對(duì)其相關(guān)技術(shù)投入了極大的興趣。通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的模擬無(wú)線通信一般采用調(diào)頻（FM）和調(diào)幅（AM）兩種方式，它們已不能適應(yīng)高速數(shù)據(jù)通信的要求。進(jìn)入80年代，數(shù)字無(wú)線通信方式以其便于傳輸交換，便于存儲(chǔ)處理，抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控等優(yōu)點(diǎn)成為主流，其調(diào)制方式分為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK），而振幅鍵控（ASK）具有功耗低、靈敏度高、以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用LabVIEW軟件對(duì)4ASK進(jìn)行系統(tǒng)仿真，從而通過(guò)運(yùn)用模擬的視覺化手段來(lái)實(shí)現(xiàn)達(dá)到調(diào)制解調(diào)的目的。下面對(duì)4ASK的調(diào)制解調(diào)進(jìn)行仿真。

1 4ASK仿真系統(tǒng)總體方框圖

圖1 4ASK仿真系統(tǒng)總體方框圖

該方框圖首先將輸入的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為四進(jìn)制基帶信號(hào)，與載波信號(hào)相乘后得到4ASK調(diào)制信號(hào)，得到的信號(hào)在加有高斯白噪聲的信道中傳輸，然后經(jīng)相干解調(diào)后輸出相應(yīng)的二進(jìn)制序列。相干解調(diào)過(guò)程中包含相乘器、低通濾波器、抽樣判決、并/串轉(zhuǎn)換。

2 4ASK系統(tǒng)仿真

2.1 4ASK調(diào)制模塊仿真

圖2 “4ASK 調(diào)制.vi”后面板

圖3 4ASK調(diào)制前面板

依據(jù)4ASK信號(hào)調(diào)制原理，通過(guò)將輸入的二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制序列并與載波相乘得到4ASK調(diào)制信號(hào)。圖2、圖3為4ASK調(diào)制程序的后、前面板。圖3中四進(jìn)制基帶信號(hào)生成子程序是將輸入的二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)化為四進(jìn)制序列，四進(jìn)制基帶信號(hào)生成程序是通過(guò)while循環(huán)結(jié)構(gòu)每次讀取連續(xù)的兩個(gè)二進(jìn)制序列，因此while循環(huán)計(jì)數(shù)端口N的取值是輸入數(shù)組大小的一半，將同時(shí)取到的兩個(gè)數(shù)經(jīng)過(guò)條件結(jié)果判斷來(lái)決定一個(gè)十進(jìn)制電平數(shù)。在仿真過(guò)程中，用“-1”表示“11”，“-0.5”表示“10”，“0.5”表示“01”，“1”表示“00”；圖3中載波信號(hào)是通過(guò)載波子程序產(chǎn)生的，載波子程序是通過(guò)輸入采樣點(diǎn)數(shù)、采樣率、相位、載頻、幅度等變量來(lái)產(chǎn)生所需頻率、幅度、相位的載波。

2.2 4ASK解調(diào)模塊仿真

圖4 “4ASK 解調(diào).vi”后面板

圖5 4ASK解調(diào)前面板

圖4、圖5為4ASK的解調(diào)后、前面板。將接收到的4ASK調(diào)制信號(hào)與載波相乘再經(jīng)低通和抽樣判決將輸入信號(hào)解調(diào)出來(lái)，本仿真過(guò)程的最終輸出解調(diào)信號(hào)是將抽樣判決后的兩路輸出經(jīng)過(guò)串/并變換后作為輸出序列，如圖5所示。接收信號(hào)即為4ASK調(diào)制信號(hào)，濾波信號(hào)波形是經(jīng)相乘器檢波后再經(jīng)低通濾波得到的信號(hào)波形，輸出1為抽樣判決子程序中外面的條件結(jié)構(gòu)判決輸出的二進(jìn)制序列，輸出2為抽樣判決子程序中里面的條件結(jié)構(gòu)判決輸出的二進(jìn)制序列，兩路輸出經(jīng)并/串變換后得到解調(diào)信號(hào)。

圖4中包含的4ASK抽樣判決子程序功能是將濾波后的信號(hào)進(jìn)行抽樣，抽樣中間點(diǎn)與判決門限值比較，輸出相應(yīng)的二進(jìn)制序列。本仿真過(guò)程中，通過(guò)輸入序列數(shù)組的大小來(lái)控制循環(huán)次數(shù)，通過(guò)抽取濾波后波形每個(gè)周期的中間點(diǎn)的值和判決值進(jìn)行比較來(lái)決定輸出為0或者1。本程序中，若抽樣點(diǎn)的值大于0，則輸出1的值為1，反之輸出為0。當(dāng)抽樣值小于0時(shí)，若抽樣值小于-0.5，則輸出2的值為0，反之輸出為1；當(dāng)抽樣值大于0時(shí)，若抽樣值大于0.5，則輸出2的值為1，反之輸出為0。

2.3 4ASK調(diào)制與解調(diào)模塊仿真

圖6、圖7為4ASK調(diào)制與解調(diào)后、前面板。調(diào)用“4ASK調(diào)制子程序”、“信道子程序”、“4ASK解調(diào)子程序”構(gòu)成4ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)。輸入序列經(jīng)4ASK調(diào)制子程序模塊后產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，在加有高斯白噪聲的信道中傳輸，然后經(jīng)解調(diào)模塊后得到和輸入信號(hào)相同的解調(diào)信號(hào)，從而完成信息的無(wú)誤接收。

圖6 “4ASK調(diào)制與解調(diào).vi”后面板

圖7 4ASK調(diào)制與解調(diào)前面板

3 總結(jié)

通信系統(tǒng)的仿真是通信理論研究和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，比用硬件進(jìn)行通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)節(jié)省資金。本文在LabVIEW的仿真平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)了4ASK調(diào)制解調(diào)仿真設(shè)計(jì)，通過(guò)LabVIEW軟件把一些復(fù)雜的編程變得很直觀，仿真過(guò)程完全逼真硬件過(guò)程，具有所見即所得的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于通信實(shí)驗(yàn)及科研中。

[1]樊昌信，通信原理[M]第6版（精簡(jiǎn)裝），北京，國(guó)防工業(yè)出版社，2012

[2]侯國(guó)屏，王坤，葉齊鑫，LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設(shè)計(jì)[M]，北京，清華大學(xué)出版社，2005

[3]梁芳，楊光，基于LabVIEW的虛擬數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，電子測(cè)試，2010