基于LabVIEW的振幅鍵控系統設計

馬小青

（西安歐亞學院信息工程學院，陜西西安，710065）

0 引言

隨著通信技術的迅速發展，尤其是數字通信的快速發展與普及，研究人員對其相關技術投入了極大的興趣。通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統。傳統的模擬無線通信一般采用調頻（FM）和調幅（AM）兩種方式，它們已不能適應高速數據通信的要求。進入80年代，數字無線通信方式以其便于傳輸交換，便于存儲處理，抗干擾能力強，差錯可控等優點成為主流，其調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、以及成本低等優點，從而在現代數字通信系統的中低速數據傳輸中得到了廣泛的應用。本文利用LabVIEW軟件對4ASK進行系統仿真，從而通過運用模擬的視覺化手段來實現達到調制解調的目的。下面對4ASK的調制解調進行仿真。

1 4ASK仿真系統總體方框圖

圖1 4ASK仿真系統總體方框圖

該方框圖首先將輸入的二進制數字信號轉化為四進制基帶信號，與載波信號相乘后得到4ASK調制信號，得到的信號在加有高斯白噪聲的信道中傳輸，然后經相干解調后輸出相應的二進制序列。相干解調過程中包含相乘器、低通濾波器、抽樣判決、并/串轉換。

2 4ASK系統仿真

2.1 4ASK調制模塊仿真

圖2 “4ASK 調制.vi”后面板

圖3 4ASK調制前面板

依據4ASK信號調制原理，通過將輸入的二進制序列轉換為四進制序列并與載波相乘得到4ASK調制信號。圖2、圖3為4ASK調制程序的后、前面板。圖3中四進制基帶信號生成子程序是將輸入的二進制序列轉化為四進制序列，四進制基帶信號生成程序是通過while循環結構每次讀取連續的兩個二進制序列，因此while循環計數端口N的取值是輸入數組大小的一半，將同時取到的兩個數經過條件結果判斷來決定一個十進制電平數。在仿真過程中，用“-1”表示“11”，“-0.5”表示“10”，“0.5”表示“01”，“1”表示“00”；圖3中載波信號是通過載波子程序產生的，載波子程序是通過輸入采樣點數、采樣率、相位、載頻、幅度等變量來產生所需頻率、幅度、相位的載波。

2.2 4ASK解調模塊仿真

圖4 “4ASK 解調.vi”后面板

圖5 4ASK解調前面板

圖4、圖5為4ASK的解調后、前面板。將接收到的4ASK調制信號與載波相乘再經低通和抽樣判決將輸入信號解調出來，本仿真過程的最終輸出解調信號是將抽樣判決后的兩路輸出經過串/并變換后作為輸出序列，如圖5所示。接收信號即為4ASK調制信號，濾波信號波形是經相乘器檢波后再經低通濾波得到的信號波形，輸出1為抽樣判決子程序中外面的條件結構判決輸出的二進制序列，輸出2為抽樣判決子程序中里面的條件結構判決輸出的二進制序列，兩路輸出經并/串變換后得到解調信號。

圖4中包含的4ASK抽樣判決子程序功能是將濾波后的信號進行抽樣，抽樣中間點與判決門限值比較，輸出相應的二進制序列。本仿真過程中，通過輸入序列數組的大小來控制循環次數，通過抽取濾波后波形每個周期的中間點的值和判決值進行比較來決定輸出為0或者1。本程序中，若抽樣點的值大于0，則輸出1的值為1，反之輸出為0。當抽樣值小于0時，若抽樣值小于-0.5，則輸出2的值為0，反之輸出為1；當抽樣值大于0時，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調制與解調模塊仿真

圖6、圖7為4ASK調制與解調后、前面板。調用“4ASK調制子程序”、“信道子程序”、“4ASK解調子程序”構成4ASK調制與解調系統。輸入序列經4ASK調制子程序模塊后產生調制信號，在加有高斯白噪聲的信道中傳輸，然后經解調模塊后得到和輸入信號相同的解調信號，從而完成信息的無誤接收。

圖6 “4ASK調制與解調.vi”后面板

圖7 4ASK調制與解調前面板

3 總結

通信系統的仿真是通信理論研究和通信系統設計的重要環節，比用硬件進行通信系統實驗節省資金。本文在LabVIEW的仿真平臺下，實現了4ASK調制解調仿真設計，通過LabVIEW軟件把一些復雜的編程變得很直觀，仿真過程完全逼真硬件過程，具有所見即所得的優點，可廣泛應用于通信實驗及科研中。

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