侯燁+李白萍+盧瑋

摘要：2ASK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)中占有重要地位。文中使用Simulink實(shí)現(xiàn)了高斯白噪聲條件下2ASK調(diào)制系統(tǒng)的建模與仿真。該系統(tǒng)可以靈活的同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種解調(diào)方式，并得到波形、誤碼率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明，噪聲方差的減小可以提高系統(tǒng)信噪比，相干解調(diào)方式的抗噪性能優(yōu)于非相干解調(diào)方式。

關(guān)鍵詞：2ASK；運(yùn)冰模型；誤碼率；調(diào)制；解調(diào)；Simulink

中圖分類號(hào)： TN 914.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）28-0236-03

Abstract： The modulation and demodulation of 2ASK signal plays an important role in digital modulation technology. In this paper， the modeling and Simulation of 2ASK modulation system is realized under the condition of Gauss white noise by using Simulink. This system can realize two kinds of demodulation methods flexibly， and get the key data such as waveform， bit error rate and so on. The simulation results show that the reduction of noise variance can improve the signal-to-noise ratio of the system， and the anti noise performance of the coherent demodulation method is better than the non coherent demodulation method.

Key words： 2ASK； Transport ice model；BER； MATLAB； Simulink

當(dāng)今世界已進(jìn)入高度信息化時(shí)代，對(duì)數(shù)據(jù)通信的需求不斷增長(zhǎng)，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸差錯(cuò)可控、易于與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和頻帶傳輸，由于從消息變換過(guò)來(lái)的數(shù)字基帶信號(hào)具有頻率較低的頻譜分量，因此這種信號(hào)不適合直接傳輸，通常在發(fā)送端使用高頻載波對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將基帶信號(hào)的頻譜搬移到給定信號(hào)的通帶內(nèi)，然后在接收端進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)將已搬到給定信道通帶內(nèi)的頻譜還原為基帶信號(hào)。

Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，適用于通信系統(tǒng)的仿真。文中在高斯白噪聲條件下，利用Simulink實(shí)現(xiàn)了2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的建模仿真，分析了2ASK系統(tǒng)的抗噪性能，并比較了相干解調(diào)與非相干解調(diào)方式的優(yōu)劣。

1基本原理

2ASK調(diào)制系統(tǒng)包括調(diào)制和解調(diào)兩部分。在數(shù)字調(diào)制中，高頻載波作為一個(gè)載體來(lái)運(yùn)載基帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這與冰塊為防止在長(zhǎng)距離的運(yùn)輸出現(xiàn)損耗借助貨車運(yùn)輸相類似，如圖1所示。在實(shí)際中，2ASK數(shù)字調(diào)制的實(shí)現(xiàn)是用基帶信號(hào)控制載波的幅度變化來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)，幅值用“0”或“1”來(lái)表示，其中“0”表示無(wú)載波傳輸，“1”表示傳輸載波。數(shù)字調(diào)制技術(shù)有模擬調(diào)制法和數(shù)字鍵控法兩種，這里采用模擬調(diào)制法，其原理如圖2所示，即將基帶信號(hào)視為模擬信號(hào)與載波信號(hào)相乘獲得調(diào)制信號(hào)，其表達(dá)式為 ，其中為載波，為基帶信號(hào)。

數(shù)字解調(diào)是將基帶信號(hào)從載波上卸載下來(lái)，這就類似于圖3冰塊在到達(dá)目的地時(shí)從貨車上卸載下來(lái)，獲得要傳送的原冰塊。數(shù)字解調(diào)常用的兩種方法是相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法），如圖4所示。其中（a）為相干解調(diào)法，接收端接收到的信號(hào)再通過(guò)帶通濾波器獲得完整信號(hào)后，與本地載波相乘得，通過(guò)低通濾波器濾除高次雜波，再通過(guò)抽樣判決再生獲得輸出序列。（b）為非相干解調(diào)法，是通過(guò)整流器獲得其二進(jìn)制包絡(luò)，然后通過(guò)低通濾波器、抽樣判決再生獲得輸出序列。

2 2ASK系統(tǒng)的建模仿真

利用Simulink建立的2ASK傳輸系統(tǒng)模型如圖5所示，調(diào)制的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)伯努利二進(jìn)制發(fā)生器Bernoulli Binary Generator、正弦波發(fā)生器Sin Wave Generator和相乘器Product Generator來(lái)完成，信道中的噪聲由高斯白噪聲發(fā)生器Gaussian Noise Generator產(chǎn)生，并通過(guò)加法器Add Generator獲得帶有噪聲干擾的信號(hào)，最后分別通過(guò)相干解調(diào)模塊和非相干解調(diào)模塊恢復(fù)基帶信號(hào)。

在調(diào)制端產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)波形如圖6（a）所示，從上至下依次分別為基帶信號(hào)、本地載波、調(diào)制信號(hào)、添加高斯白噪聲的調(diào)制信號(hào)、通過(guò)帶通濾波器后的信號(hào)。解調(diào)端分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩部分，相干解調(diào)部分的波形如圖6（b）所示，從上至下依次分別為本地載波相乘后的、通過(guò)低通濾波器后的波形、經(jīng)過(guò)抽樣判決器的波形、經(jīng)過(guò)零階保持器后還原的波形；非相干解調(diào)部分的波形如圖6（c）所示，從上至下依次分別包括由整流器獲取包絡(luò)，經(jīng)由低通濾波器獲得基帶信號(hào)，再經(jīng)由抽樣判決器獲得信號(hào)。

3抗噪性能分析

在圖5中可以觀察到噪聲方差對(duì)誤碼率的影響（設(shè)傳輸總碼元個(gè)數(shù)為1001）如表1所示。從表1中一方面可以看出噪聲方差越大，誤碼率越高，即驗(yàn)證了信噪比的提高可以通過(guò)噪聲方差的減小來(lái)實(shí)現(xiàn)的理論；另一方面可以看出相干解調(diào)在一定范圍內(nèi)保持一定的誤碼率，相對(duì)于非相干解調(diào)具有較低的誤碼率，即驗(yàn)證了在2ASK系統(tǒng)中，相干解調(diào)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干解調(diào)的理論。

4 結(jié)論

文中完成了基于Simulink的2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的建模仿真，仿真結(jié)果表明，在理想條件及噪聲較小時(shí)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)差錯(cuò)傳輸，從而保證系統(tǒng)的正常工作。通過(guò)對(duì)誤碼率的分析得到降低噪聲方差可以降低誤碼率以及相干解調(diào)抗噪聲性能優(yōu)于非相干解調(diào)2個(gè)結(jié)論，與理論結(jié)果相符，該仿真模型具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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