2ASK数字调制系统的建模与仿真

摘要：2ASK信号的调制解调在数字调制技术中占有重要地位。文中使用Simulink实现了高斯白噪声条件下2ASK调制系统的建模与仿真。该系统可以灵活的同时实现两种解调方式，并得到波形、误码率等关键数据。仿真结果表明，噪声方差的减小可以提高系统信噪比，相干解调方式的抗噪性能优于非相干解调方式。

关键词：2ASK；运冰模型；误码率；调制；解调；Simulink

中图分类号： TN 914.3 文献标志码：A 文章编号：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

当今世界已进入高度信息化时代，对数据通信的需求不断增长，数字通信具有抗干扰能力强、传输差错可控、易于与现代技术结合、灵活性强等优点。数字信号的传输方式分为基带传输和频带传输，由于从消息变换过来的数字基带信号具有频率较低的频谱分量，因此这种信号不适合直接传输，通常在发送端使用高频载波对基带信号进行调制，将基带信号的频谱搬移到给定信号的通带内，然后在接收端进行解调，实现将已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号。

Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、效率高、灵活等优点，适用于通信系统的仿真。文中在高斯白噪声条件下，利用Simulink实现了2ASK调制解调系统的建模仿真，分析了2ASK系统的抗噪性能，并比较了相干解调与非相干解调方式的优劣。

1基本原理

2ASK调制系统包括调制和解调两部分。在数字调制中，高频载波作为一个载体来运载基带信号进行传输，这与冰块为防止在长距离的运输出现损耗借助货车运输相类似，如图1所示。在实际中，2ASK数字调制的实现是用基带信号控制载波的幅度变化来传输数字信号，幅值用“0”或“1”来表示，其中“0”表示无载波传输，“1”表示传输载波。数字调制技术有模拟调制法和数字键控法两种，这里采用模拟调制法，其原理如图2所示，即将基带信号视为模拟信号与载波信号相乘获得调制信号，其表达式为 ，其中为载波，为基带信号。

数字解调是将基带信号从载波上卸载下来，这就类似于图3冰块在到达目的地时从货车上卸载下来，获得要传送的原冰块。数字解调常用的两种方法是相干解调和非相干解调（包络检波法），如图4所示。其中（a）为相干解调法，接收端接收到的信号再通过带通滤波器获得完整信号后，与本地载波相乘得，通过低通滤波器滤除高次杂波，再通过抽样判决再生获得输出序列。（b）为非相干解调法，是通过整流器获得其二进制包络，然后通过低通滤波器、抽样判决再生获得输出序列。

2 2ASK系统的建模仿真

利用Simulink建立的2ASK传输系统模型如图5所示，调制的实现主要通过伯努利二进制发生器Bernoulli Binary Generator、正弦波发生器Sin Wave Generator和相乘器Product Generator来完成，信道中的噪声由高斯白噪声发生器Gaussian Noise Generator产生，并通过加法器Add Generator获得带有噪声干扰的信号，最后分别通过相干解调模块和非相干解调模块恢复基带信号。

在调制端产生的已调信号波形如图6（a）所示，从上至下依次分别为基带信号、本地载波、调制信号、添加高斯白噪声的调制信号、通过带通滤波器后的信号。解调端分为相干解调和非相干解调两部分，相干解调部分的波形如图6（b）所示，从上至下依次分别为本地载波相乘后的、通过低通滤波器后的波形、经过抽样判决器的波形、经过零阶保持器后还原的波形；非相干解调部分的波形如图6（c）所示，从上至下依次分别包括由整流器获取包络，经由低通滤波器获得基带信号，再经由抽样判决器获得信号。

3抗噪性能分析

在图5中可以观察到噪声方差对误码率的影响（设传输总码元个数为1001）如表1所示。从表1中一方面可以看出噪声方差越大，误码率越高，即验证了信噪比的提高可以通过噪声方差的减小来实现的理论；另一方面可以看出相干解调在一定范围内保持一定的误码率，相对于非相干解调具有较低的误码率，即验证了在2ASK系统中，相干解调的抗噪声性能优于非相干解调的理论。

4 结论

文中完成了基于Simulink的2ASK调制解调系统的建模仿真，仿真结果表明，在理想条件及噪声较小时，该系统可以实现信号的无差错传输，从而保证系统的正常工作。通过对误码率的分析得到降低噪声方差可以降低误码率以及相干解调抗噪声性能优于非相干解调2个结论，与理论结果相符，该仿真模型具有一定的应用价值。

参考文献：

[1] 李白萍.数字通信原理[M].西安：西安电子科技大学，2012.

[2] 王晓玲.基于MATLAB/Simulink的2ASK传输系统设计与分析[J].苏州市职业大学学报，2015，26（4）

[3] 张水英.通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[4] 雷欣.基于MATLAB的2ASK数字调制与解调的系统仿真[J].电脑知识与技术，2010，6（24）