2ASK調(diào)制解調(diào)的仿真分析

摘 要：數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展不斷更新，作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制解調(diào)方式，對(duì)ASK，F(xiàn)SK，PSK的研究仍然具有非常大的意義。本文主要是以MATLAB為基礎(chǔ)平臺(tái)，對(duì)2ASK信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，并和其他幾種調(diào)制解調(diào)方式進(jìn)行誤碼率的分析。

關(guān)鍵詞：MATLAB；2ASK；調(diào)制；解調(diào)

中圖分類號(hào)：TN914.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 22-0000-01

一、引言

數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展不斷更新，如今在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)大部分都是經(jīng)過改進(jìn)的，性能較好的系統(tǒng)。但是，作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制解調(diào)方式，對(duì)ASK，F(xiàn)SK，PSK的研究仍然具有非常大的意義。2ASK是20世紀(jì)初最早運(yùn)用于無線電報(bào)中的數(shù)字調(diào)制方式之一。不過ASK傳輸技術(shù)噪聲影響很大，正是由于ASK是受噪聲影響最大的調(diào)制技術(shù)，現(xiàn)已較少應(yīng)用。然而2ASK常常作為研究其他數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ)，還是有必要了解它。因此，我們選擇了2ASK進(jìn)行仿真研究。

二、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）原理

2ASK，也稱為二進(jìn)制振幅鍵控。振幅鍵控是利用載波變化來傳遞數(shù)字信息的，而其頻率和初始相位保持不變。在2ASK中，載波的幅度有兩種變化，分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制信息“0”和“1”。

載波在二進(jìn)制基帶信號(hào)s（t）控制下通—斷變化，所以這種鍵控又稱為通—斷鍵控（OOK）。在OOK中，某一種符號(hào)（例如“0”）用沒有電壓來表示，另一種符號(hào)（例如“1”）用有電壓來表示。其表達(dá)式為：

2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調(diào)制法就是一般的模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)。鍵控法是一種數(shù)字鍵控法，其中開關(guān)電路受二進(jìn)制基帶信號(hào)s（t）控制。

2ASK信號(hào)也有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法），相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成方框圖如圖1所示。與模擬信號(hào)的接收系統(tǒng)相比，這里增加了一個(gè)“抽樣判決器”方框，這對(duì)于提高數(shù)字信號(hào)的接收性能是必要的。

圖1 2ASK信號(hào)的接收系統(tǒng)組成方框圖

三、ASK調(diào)制解調(diào)的仿真分析

通過MATLAB仿真設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)的程序仿真。誤碼率是衡量一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，又由于ASK具有相干和非相干解調(diào)方法，所以將相干ASK、非相干ASK與其他方法（包括相干FSK、非相干FSK以及PSK）的誤碼率進(jìn)行仿真對(duì)比。

仿真條件：用二進(jìn)制數(shù)作為隨機(jī)信號(hào)源；用一個(gè)頻率為100Hz的余弦函數(shù)作為載波；對(duì)該信號(hào)進(jìn)行2ASK調(diào)制；模擬仿真中加入一個(gè)高斯白噪聲作為傳輸過程中的噪聲；然后對(duì)加入噪聲的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，最終通過低通濾波器和判別器產(chǎn)生接收信號(hào)。2ASK的調(diào)制波形如圖2所示，2ASK的解調(diào)過程如圖3所示。

圖2 2ASK調(diào)制波形

圖3 2ASK解調(diào)波形

分析：通過調(diào)制信號(hào)的時(shí)域波形圖，可知原信號(hào)經(jīng)過2ASK調(diào)制，再經(jīng)過解調(diào)后的信號(hào)與原信號(hào)大體一致。

2ASK的調(diào)制解調(diào)過程中的頻譜如圖4所示。

圖4 ASK調(diào)制解調(diào)的頻譜圖

分析：通過頻譜分析，可知，信號(hào)源的頻譜經(jīng)過調(diào)制后，發(fā)生了搬移，被搬移到了載波的頻率上，然后將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過解調(diào)后的信號(hào)頻譜與信號(hào)源頻率大體一致，說明該2ASK仿真模型是成功的、符合理論的。

四、誤碼率仿真分析

我們假設(shè)同一幅度的信號(hào)，分別經(jīng)過2ASK相干解調(diào)、2ASK非相干解調(diào)、2FSK相干解調(diào)、2FSK非相干解調(diào)、2PSK解調(diào)后根據(jù)小表比較信噪比和誤碼率的關(guān)系。

圖5 誤碼率曲線

分析：隨著信噪比的增大，各種方式的誤碼率都會(huì)減少。而對(duì)同一調(diào)制方式而言，相干解調(diào)方式的誤碼率要低于非相干解調(diào)方式的誤碼率。在信噪比較大時(shí)，2ASK系統(tǒng)的相干解調(diào)和非相干解調(diào)差距減少。由曲線圖可以看出，2ASK的誤碼率整體要高于2FSK、2PSK。在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最?。环催^來，若信噪比一定時(shí)，2PSK系統(tǒng)的誤碼率比2FSK的小，2FSK系統(tǒng)誤碼率比2PSK的小。

五、結(jié)束語(yǔ)

本論文設(shè)計(jì)運(yùn)用了MATLAB實(shí)現(xiàn)了2ASK調(diào)制解調(diào)過程的仿真，在調(diào)制解調(diào)過程中觀察了各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)域和頻域的波形，并對(duì)比了2ASK、2FSK、2PSK三種誤碼率情況。從仿真結(jié)果與理論結(jié)果的對(duì)比，從而得出此次仿真的可靠性。

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[作者簡(jiǎn)介]劉艷（1986-），女，重慶涪陵人，長(zhǎng)江師范學(xué)院，教師，助教，碩士，研究方向：信號(hào)與信息處理。