2fsk数字传输系统仿真分析

沈阳理工大学通信系统课程设计报告

摘要

2FSK是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息，是数字通信中使用较早的一种调制方式。该通信系统主要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP信道、2FSK的调制和非相干解调技术。本系统首先从模拟信号出发，由于数字通信系统的信源编码部分需对输入模拟信号进行数字化，所以先研究其转换成数字信号的过程。接着分析数字信号调制和解调，调制的方法主要是二进制频移键控的解调是调制的逆过程。本课程设计利用MATLAB软件来实现对2FSK数字调制解调器的仿真与设计。2FSK解调有两种方法，即相干解调法和非相干解调法。本课程设计详细阐述了2FSK数字调制解调器的实现及系统性能分析。通过MATLAB软件中调试出仿真结果，实现了一串二进制序列的调制与解调仿真，并得到了良好的仿真波形图。

关键词: 2FSK；相干解调；数字传输系统；MATLAB仿真

目录

1 课程设计目的 (1)

2 课程设计要求 (1)

3 相关知识 (2)

3.1课题研究的背景和意义 (2)

3.2 MATLAB简介 (2)

4 课程设计分析 (3)

4.1 2FSK数字系统的调制原理 (3)

4.2 2FSK的解调方式 (4)

4.2.1非相干解调 (4)

4.2.2相干解调 (5)

4.2.3 2FSK的功率谱和带宽 (5)

4.3 2FSK抗噪声性能分析 (5)

5 仿真 (6)

5.1程序调试 (6)

6结果分析 (11)

6.1 MA TLAB仿真分析 (11)

6.2 系统性能分析 (16)

7 参考文献 (17)

2FSK数字传输系统仿真及设计

1.课程设计目的

为了学生加深对所学的通信原理的知识理解，培养学生专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练，增强分析和解决问题的能力，了解本通信专业的新发展。

2.课程设计要求

（1）利用通信原理中学习的理论知识，在Simulik仿真平台中设计出各种调制与解调系统、基带传输系统、差错控制编解码系统等等，并按题目要求运行、检测系统仿真结果。

（2）构建调制电路，并且示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（3）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（4）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，并且分析高斯噪声对信号的影响。

（5）要求编写课程设计论文，正确阐述和分析设计和实验结果。

3.相关知识

3.1课题研究的背景和意义

数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输，然而，实际信道很多是带通型的，数字基带信号无法直接通过带通型信道。因此，在发送端需要把数字基带信号的频谱搬移到带通信道的通带范围内，以便信号在带通型信道中传输，这个频谱的搬移过程称为数字调制，相应地，在接受端需要将已调信号搬回来，还原为基带信号，这个反搬移过程叫数字解调。本课程设计目的在于熟悉2FSK调制及相干解调过程，通过Matlab软件予以仿真测试验证，并作一定的误码分析。

1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔发明了电话,利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的发展前途。

3.2 MATLAB简介

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。 Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab 的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言

一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。

4 课程设计分析

4.1 2FSK数字系统的调制原理

数字频率调制又称频移键控，记作FSK；二进制频移键控记作2FSK 。

2FSK信号的产生方法有两种：

(1) 模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频，如图3-1所示。

(2) 键控法，用数字基带信号)(t

g相分别控制两个开关门电路，

g及其反)(t

以此对两个载波发生器进行选通，如图3-2所示。

图3-1 2FSK模拟法产生原理框图

如图3-1所示，2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择。

f

图3-2 2FSK 键控法产生原理框图

如图3-2所示，频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f 1和f 2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK 中，载波的频率随基带信号在f 1和f 2两个频率点间变化。故其表达式为：

12c o s ()

2c o s ()(){

n n

A t F SK A t e t ωφωθ++=

2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加，因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成：

_

212()[()]c o s ()[(

)]c o s ()

F

S K

n s

n

n s

n n

n

s t a g t nT

t a

g t nT

t ωθωφ=-++-+∑∑

4.2 2FSK 的解调方式

2FSK 的解调方式有两种：相干解调方式和非相干解调方式。

4.2.1非相干解调

经过调制后的2FSK 数字信号通过两个频率不同的带通滤波器f 1、f 2滤出不需要的信号，然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。2FSK 信号的包络解调，由于2FSK 信号可看作是两个2ASK 信号之和，所以2FSK 解调器由两个并联的2FSK 解调器组成。其原理图如图3-3所示：

图3-3 非相干解调原理框图

我们取图3-3的一部分分析如图3-4所示的2ASK 包络解调原理图：

位定时

图3-4 2ASK 包络解调原理框图

4.2.2相干解调

根据已调信号由两个载波f 1、f 2调制而成，则先用两个分别对f 1、f 2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f 1、f 2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。

4.2.3 2FSK 的功率谱和带宽

2FSK 信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两个载波频率f 1和f 2在2FSK 调调制中，功率谱连续谱分布在f 1和f 2附近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，显然2FSK 信号的带宽为: 212||2F

S K

s B f f f =-+

4.3 2FSK 抗噪声性能分析

包络解调器的误码率，必须首先求出上、下两个支路中包络检波器输出端信号瞬时值的概率密度函数。当发送信息“１”时，接收端收到频率为f 1的载波为1cos 2a f t π

。

此信号能通过上支路中的带通滤波器，但无法通过下支路中的带通滤波器，所以上支路带通滤波器的输出是信号和窄带高斯噪声的叠加，而下支路带通滤波器的输出却只有窄带高斯噪声。则有：上支路包络检波器输出1()x t 值服从莱斯分布，下支路包络检波器输出2()x t 的瞬时值服从瑞利分布，所以上下两个支路的取样值1x 、2x 的概率密度函数为：

2

12()21

1

102

2

()()n

x a n

n

x ax f x I e

σσσ+-=

22

2

2222

()n

x n

x

f x e

σσ

-

=

判决器的作用是比较两个取样值1x 和2x ，当1x ＞2x 时，判“１”，判决是正确的，不产生误码；当1x ＜2x 时，判“０”，判决错误，产生误码，即发“１”错判成了“０”。由概率论知识可知，“１”码错判成“０”码的概率(0/1)P 为：

1212

2

(0/1)()()()P P x x f x f x dx dx ∞∞=<=

?

?

则有：

2

1

(0/1)2

r P e

-=

由于发“0”和发“1”码相同，所以有：

2

12r e p e

-=

5 仿真 5.1程序调试

2FSK 数字传输系统调制与解调原理图

源程序代码

Fc=10; %载频

Fs=40; %系统采样频率

Fd=1; %码速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数

M=2; %进制数

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2(M);%60

seed=[12345 54321];

numPlot=15;

x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%产生25个二进制随机码

figure(1)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

title('二进制随机序列')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude'); %调制

y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%数字带通调制

numModPlot=numPlot*Fs; %15*40

t=[0:numModPlot-1]./Fs;%数组除法（仿真时间）

figure(2)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');

axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);

title('调制后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude'); %在已调信号中加入高斯白噪声

randn('state',seed(2)); %生成-2到+2之间的随机数矩阵

y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB'); figure(3)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出经过信道的实际信号

axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);

title('加入高斯白噪声后的已调信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%相干解调

figure(4)

z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye',M,df);

title('相干解调后的信号的眼图')

%带输出波形的相干M元频移键控解调

figure(5)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot -0.5 1.5]);

title('相干解调后的信号原序列比较')

legend('原输入二进制随机序列','相干解调后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude'); %非相干解调

figure(6)

z2=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye/noncoh',M,df);

title('非相干解调后的信号的眼图') %带输出波形的非相干M元频移键控解调

figure(7)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z2(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot -0.5 1.5]);

title('非相干解调后的信号')

legend('原输入二进制随机序列','非相干解调后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%误码率统计

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);

figure(8)

simbasebandex([0:1:5]);

title('相干解调后误码率统计')

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z2);

figure(9)

simbasebandex([0:1:5]);

title('非相干解调后误码率统计') %滤除高斯白噪声

Delay=3;R=0.5;PropD=0; %滞后3s

[yf,tf]=rcosine(Fd,Fs,'fir',R,Delay); %升余弦函数

[yo2,to2]=rcosflt(y,Fd,Fs,'filter',yf);

t=[0:numModPlot-1]./Fs;

figure(10)

plot(t,y(1:length(t)),'r-');

hold on;

plot(to2,yo2,'b-');%滤出带外噪声

hold off;

axis([0 30 -1.5 1.5]);

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

legend('加入高斯白噪声后的已调信号','经过升余弦滤波器后的已调信号')

title('升余弦滤波前后波形比较')

eyediagram(yo2,N);%眼图

title('加入高斯白噪声后的已调信号的眼图')

6结果分析

6.1 MA TLAB仿真分析

2FSK数字系统的调制的仿真调试图如图4-1所示。

图4-1 基带信号与载波信号模拟波形图

在图4-1中，基带信号s1周期设为1.5s的周期性方波，载波信号1为周期100μs的正弦波，载波信号2为周期250μs的正弦波。经过调试后所得到无噪声波形图，将基带信号反向后得到与基带信号同周期的另一新方波s2。s1与载波信号1相乘，载波信号2与s2相乘，得到如图4-2所示波形。

图4-2 调制信号模拟波形图

图4-2中，在无干扰的情况下，可以看到s1*st1、s2*st2的波形图。在基带信号为0处，s1*st1已调信号相应处为0，为1时，基带信号与载波信号1的波形相同，s2*st2调制后波形与之相似。将两个已调制信号叠加后就得到2FSK 信号。从图中可以清楚看到2FSK信号的产生过程以及波形图的情况。

在加入高斯白噪声后的以调信号眼图如图4-3所示。幅度噪声可能会导致逻辑‘1’的电压或功率电平垂直波动，低于样点，导致逻辑‘1’码错误地标为逻辑‘0’码，即误码。抖动描述了相同的效应，但它是水平波动。抖动或定时噪声可能会导致码的边沿在水平方向中的样点内波动，导致错误。眼图的抖动较大，

在其交点处直方图都变成了一个像素宽的交点块投射到时间轴上的投影。

图4-3 加入高斯噪声的已调信号眼图

如图4-4所示，加入高斯噪声后的已调信号明显与为加入时的信号在边界处变得模糊，这时需要选择特定的解调方式来减小误差。

图4-4 加入高斯白噪声后的已调信号

相干解调无码明显优于非相干解调，因为其解调时采用的时钟与调制时候的时钟是一致的，如图4-5所示，才采用相干解调时得到的原二进制序列。

图4-5 相干解调后的二进制序列

由于相干解调过程比较麻烦，而且需要解调时与原来载波同相同频率的函

数，所以在图4-6中采用非相干解调。

图4-6 非相干解调后的信号

经比较可知，相干解调比非相干解调的误码率要小的多。

6.2 系统性能分析

对于数字传输系统而言，最重要的性能指标就是误码率。在白色高斯噪声信道中，误码率决定于监控体制和接收端的信噪比2

2

/2n

r

A

σ=。对于2FSK 调制

与解调系统，相干解调的误码率小于非相干解调的误码率。其中，相干检测法的误码率为：

12

e p erfc =

当信噪比很大时，式（3-1）可近似的表示为：

/2

r e p -=

非相干解调法采用包络检波法接收信号，其误码率为：

/2

12r e p e

-=

根据上面的两个式子，本系统相干检测法的误码率为：

115

4.8210

e p -=?

而非相干包络检波法的误码率为：

214

4.6810

e p -=?

显然1

2

e e p p ，相干解调性能优于非相干解调。且2FSK 信号占用频带宽，在

信道中的兼容性好。

7 参考文献

[1] 黄葆华，杨晓静，牟华坤.通信原理[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2007 [2] 曹弋.MATLAB 课程及实训[M].北京：机械工业出版社，2008 [3] 樊昌信.通信原理教程[M].北京：电子工业出版社，2006

[4] 刘波，文忠，曾涯.MATLAB 信号处理[M].北京：电子工业出版社，2006 [5] 张卫刚，徐国平.通信原理与通信技术[M].北京：电子工业出版社，2002 [6] 孙亮.MATLAB 语言与控制系统方真[M].北京：工业大学出版社，2006

控制系统数字仿真

现代工程控制理论 实验报告 实验名称：控制系统数字仿真技术 实验时间： 2015/5/3 目录 一、实验目的 (2) 二、实验容 (3)

三、实验原理 (3) 四、实验方案 (6) 1、分别离散法； (6) 2、整体离散法； (7) 3、欧拉法 (9) 4、梯形法 (9) 5、龙格——库塔法 (10) 五、实验结论 (11) 小结： (14) 一、实验目的 1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行精度比较；

二、 实验容 1、 对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进行分析； 2、 对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进行分析； 3、 对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分析； 4、 对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分析； 5、 对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分 析； 6、 对上面的几种方法进行总计比较，对他们的控制精度分 别进行分析比较； 三、 实验原理 1、 控制系统状态空间方程整体离散法的求解； 控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 有两种控制框图简化形式如下： KI 控制器可以用框图表示如下：

惯性环节表示如下： 高阶系统(s)(1)n K G T = +的框图如下 对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导

00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得 这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、 在控制系统的每一个环节都加一个采样开关，构成分别 离散法求解系统的状态空间方程； 采样开关其实是一个零阶保持器

带通传输系统的设计及性能分析

带通传输系统的设计及性能分析 姓名：XXX 学号：XXX 班级：信息与通信工程

摘要 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调，通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。 数字调制技术有两种，模拟调制法和键控法，相应的有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。 数字调制有二进制和多进制，本文主要讲二进制数字调制系统的原理及其比较它的抗噪性能，并且只介绍ASK和PSK,并用MATLAB实现,并比较二者抗性能。

二进制数字调制原理 1.1 二进制振幅键控（2ASK ） 振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”和“1”。2ASK 信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法，也有两种基本的解调方法：非相干解调和相干解调，相应的接收系统组成框图如下图（a ）和（b ）： 1.2 二进制相移键控（2PSK ） 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中通常用初始相位0和 π 分别表示二进制“1”和“0”。2PSK 信号的解调通常采用相干解调法。解调器原理框图如下 e (a ) e (b )e

(完整版)控制系统数字仿真题库

控制系统数字仿真题库 一、填空题 1. 定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、事件和活动。 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统和离散事件系统。7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 8．根据模型的表达形式，模型可以分为物理模型和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：静态模型和动态模型。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述 系统内在规律的模型称为数学模型。 10．静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是微分方程和差分方程。 11．系统模型根据描述变量的函数关系可以分类为线性模型和非线性模型。12 仿真模型的校核是指检验数字仿真模型和数学模型是否一致。 13．仿真模型的验证是指检验数字仿真模型和实际系统是否一致。 14．计算机仿真的三个要素为：系统、模型与计算机。 15．系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。 16．系统仿真根据模型种类的不同可分为：物理仿真、数学仿真和数学-物理混合仿真。17．根据仿真应用目的的不同，人们经常把计算机仿真应用分为四类，分别为： 系统分析、系统设计、理论验证和人员训练。18．计算机仿真是指将模型在计算机上进行实验的过程。 19. 仿真依据的基本原则是:相似原理。 20. 连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。 21．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。 22．零阶保持器能较好地再现阶跃信号。 23. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。 24. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 25．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O()。 26．四阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 27．根据计算稳定性对步长h是否有限制，数值积分算法可以分为二类，分别是：条

2ASK数字传输系统仿真

2ASK 数字传输系统仿真 1.课程设计目的 （1）通过利用matlab simulink ，熟悉matlab simulink 仿真工具。 （2）会画出数字通信过程的基本框图。 （3）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉2ASK 的调制与解调。 （4）掌握数字通信的2ASK 调制方式。 2.课程设计要求 （1）在matlab 仿真环境下，设计出2ASK 数字通信系统的结构，选取满足需 要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。 （2）设置、调整参数，实现系统仿真。 （3）分析仿真波形 3.相关知识 3.1二进制振幅键控(2ASK) 基振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基 带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0，1序 列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。该二 进制符号序列可表示为 其中 S T 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为S T 的矩形脉冲： 则二进制振幅键控信号可表示为

e随二进制基带信号s(t)通断变化在，所以又 2ASK信号的时间波形)( 2t ASK 称通断键控信号(OOK信号)。二进制振幅键控信号的产生方法有模拟相乘和数字键控。2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和想解调(同步检测法)，其相应原理方框图如下所示： 二进制振幅键控信号调制器原理框图 相干解调方式 二进制振幅键控信号解调器原理框图

3.2数字通信系统的基本模型 从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、和移相键控(PSK 或DSPK)。 4.课程设计分析 4.1数字信号传输的实现 设计采用的是MATLAB中的SIMULINK仿真系统实现对通信系统的仿真，仿真框图可以分为四部分： （1）数字信号的生成与调制： ①数字信号的生成：数字信号采用Bernoulli binary generator产生。 ②调制：数字调制有调幅、调相、调频三种基本形式，并可以派生出其它形式，数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）。调制采用正弦载波数字调制系统，设定其频率为7000rad/sec,

通信原理第六版(樊昌信)第7章 数字带通传输系统

通信原理 第7章数字带通传输系统 ● 概述 ? 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。 ? 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。 ? 数字调制技术有两种方法： ◆ 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； ◆ 通过开关键控载波，通常称为键控法。 ◆ 基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控 ? 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 ● 7.1 二进制数字调制原理 ? 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK ） ◆ 基本原理： ? “ 通- 断键控(OOK)” 信号表达式 ? 波形 振幅键控 频移键控 相移键控 ?? ?-=”时 发送“以概率， ”时发送“以概率0P 101P t, Acos )(c OOK ωt e 1 1 () s t 载波 2ASK

◆ 2ASK 信号的一般表达式 其中 T s － 码元持续时间； g (t ) － 持续时间为T s 的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1 ，宽度等于T s 的矩形脉冲； a n － 第N 个符号的电平取值，若取 则相应的2ASK 信号就是OOK 信号。 ◆ 2ASK 信号产生方法 ? 模拟调制法（相乘器法） ? 键控法 ◆ 2ASK 信号解调方法 ? ? 相干解调( 同步检测法) ()t t s t e c ωcos )(2ASK =∑-=n s n nT t g a t s ) ()(? ? ?-=P P a n 1,0,1概率为概率为) ) 开关电路 2e 2e

? 非相干解调过程的时间波形 ◆ 功率谱密度 2ASK 信号可以表示成 式中 s (t ) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：P s (f ) － s (t ) 的功率谱密度 P 2ASK (f ) － 2ASK 信号的功率谱密度 则由上式可得 由上式可见，2ASK 信号的功率谱是基带信号功率谱P s (f ) 的线性搬移（属线性调制）。 知道了P s (f ) 即可确定P 2ASK (f ) 。 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 式中 f s = 1/T s G (f ) － 单个基带信号码元g (t )的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g (t )的频谱特点，对于所有的m 0的整数，有 ，故上式可简化为 将其代入 1 01 0t t 11 00a b c d t t ()t t s t e c ωcos )(2ASK =[])()(4 1 )(2ASK c s c s f f P f f P f P -++= ∑ ∞ -∞ =--+ -=m s s s s s mf f mf G P f f G P P f f P ) ()()1()()1()(2 2 δ0)()(==πn Sa T mf G S S ()) ()0()1()()1(2 222 f G P f f G P P f f P s s s δ-+-=[] )()(4 1 )(2ASK c s c s f f P f f P f P -++=

控制系统数字仿真习题.doc

控制系统数字仿真题库 填空题 1.定义一个系统时，首先要确定系统的；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的，系统对边界以为环境的作用称为系统的。 1.定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 2．系统的三大要素为：、和。 2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。 3．人们描述系统的常见术语为：、、和 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、事件和活动。 4．人们经常把系统分成四类，分别为：、、和 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：和。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为： 和。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统和离散事件系统。 7. 系统是指相互联系又相互作用的的有机组合。 7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 8．根据模型的表达形式，模型可以分为和数学模型二大类，期中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：和。8．根据模型的表达形式，模型可以分为物理模型和数学模型二大类，期中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：静态模型和动态模型。 9．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为：、和。 9．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为：微分方程、状态方程和传递函数。 10、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为，用数学表达式来描述系 统内在规律的模型称为。 10、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统 内在规律的模型称为数学模型。 11．静态模型的数学表达形式一般是方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是方程和方程。 11．静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数

第七章 数字带通传输系统总结

第七章 总结 1．时域波形及表达式（会画时域波形、调制规则的确立） 2ASK 、2FSK 、2PSK （倒π现象） 2．调制与解调方法（会画调制解调模型） 2ASK ：键控法、模拟幅度调制方法；相干解调、非相干解调（包络检波），门限效应问题 2FSK ：键控法、模拟频率调制方法；过零检测法、分路相干或非相干解调 2PSK ：键控法、模拟方法、码变换+ PSK 调制产生2DPSK ；极性比较法（相干解调）、差分相干解调2DPSK 3．频谱特性（频域表达式、频谱图） 2ASK ：功率谱由连续谱与载波处的离散谱构成； 带宽 B A = 2B S = 2f S (Hz)； 频带利用率 )/(5.021Hz B f f B T s s A s ===η2FSK ：功率谱由连续谱与离散谱构成，离散谱出现在两个载频（f1、f2）位置上； 连续谱谱结构：| f1-f2 | ＜ fs 单峰，| f2-f1 | ＞ fs 双峰 B 2FSK = | f2-f1 | + 2fs 较宽。 频带利用率 )/(5.02121Hz B f f f f B T s s F s <+?==η2PSK ：一般情况下，2PSK 的功率谱与2ASK 的功率谱相同（仅差系数）即：含连续谱与离散谱。 B 2PSK =B 2ASK =2BS 当0、1等概时（P=1/2），无离散谱。 4．抗噪声性能 数字解调性能分析过程：（各种解调模型的绘画）

1)确定合成信号y(t) 2)确定解调输出V(t) 3)确定样值的分布 4)确定判决准则（与调制规则相对应） 5)误码分析，确定最佳门限，求出输出误码率 解调方式 误码性能 相干OOK ????????421r erfc 非相干OOK 421r e ? 相干2FSK ????????221r erfc 非相干2FSK 221r e ? 相干2PSK ()r erfc 21 相干2DPSK erfc 差分相干2DPSK r e ?21

成都理工大学通信原理课设——基于labview的数字带通传输系统设计

摘要 在当今高度信息化时代，通信对人们的生活方式、经济发展、政治、军事等方面产生了重要而深远的影响。通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统。与模拟通信系统相比，数字通信系统具有抗干扰能力强、差错可控、数字处理灵活等优点，并且得到了广泛应用。 本文基于LabVIEW软件强大的信号处理功能对数字频带传输系统中的二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）调制解调器系统进行模拟仿真,简单介绍二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）调制解调原理,详细说明基于LabVIEW软件设计二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）调制解调的过程,并给出程序框图和运行结果,最后对二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）的抗噪声性能进行比较。 关键词：通信；LabVIEW；数字通信系统；模拟仿真；

目录 第1章导论 (1) 1.1 研究背景 (1) 1.2 研究内容 (1) 第2章LabVIEW概述 (2) 2.1 LabVIEW简介 (2) 2.2 LabVIEW的特点 (2) 第3章二进制数字频带传输系统 (3) 3.1 二进制振幅键控（2ASK） (3) 3.2 二进制频移键控（2FSK） (5) 第4章基于LabVIEW的2ASK仿真 (8) 4.1 仿真设计内容 (8) 4.2 2ASK仿真 (8) 4.3 总体界面 (11) 第5章基于LabVIEW的2FSK仿真 (13) 5.1 仿真设计内容 (13) 5.2 2FSK仿真 (13) 5.3 总体界面 (16) 第6章2ASK与2FSK仿真结果比较 (17) 参考文献 (19)

大型数字仿真平台介绍

大型科学计算与仿真支撑平台SimuWorks?SimuWorks?是公司的核心主导产品，获得了科技部和财政部的中小企业创新基金的资 助，通过了国家软件评测中心的高级软件确认测试，被列为北京市火炬计划项目。 SimuWorks?将开发、调试、验证、运行、分析等各种仿真功能进行了整合，创立了“仿 真系统制造工厂”的新理念，大大提高了仿真系统的开发效率，可应用于军事、电力、能源、交通、水利、经济等领域仿真系统的开发。 大型科学计算与仿真支撑平台SimuWorks?由仿真引擎SimuEngine、图形化自动建模系 统SimuBuilder、模块资源管理器SimuManager、模块资源库SimuLib及其他仿真功能软件组成。（这一段变成图片）---加一个小标题（软件组成）---提供结构图，由广告公司完善修饰。

仿真引擎SimuEngine SimuEngine是介于仿真系统和计算机操作系统之间的可视化仿真支撑系统。 功能和特点： ?实时网络数据库 –读取速度快，实时性强 –满足大型仿真系统的各种需求 ?数据可视化 –表格、曲线、流程图、直方图等 –画面可在线组态 ?在线调试 –可随时对数据库中的任意数据进行在线修改，并可以立即影响到模型的计算?协同开发 –支持多人在网络环境下的程序协同开发 –提供了从程序编辑、变量扫描、编译、连接到运行、调试等全过程的支持?完整的教练员功能 –运行与停止、冻结与解冻、改变速度、故障设置、工况保存、回退、重演等?结构灵活 –采用了“客户/服务器”模式，便于扩展 ?仿真精度高 –最小仿真步长可达10毫秒 –最小数据刷新周期50毫秒 ?多流程仿真 –可以在一套硬件系统上同时开发或运行不同的系统，或者同一系统的多个实例?良好的可维护性和可移植性 –可以运行于各种Windows系统，包括Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7等?多任务并行运行 –支持多任务运行和在多CPU环境下的并行计算 ?开放性好 –提供了方便的API接口 –支持OPC协议，提供OPC Server和OPC Client接口程序

数字基带传输系统仿真及性能分析

通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统仿真及性能分析 —HDB3及循环码 学院：大数据与信息工程学院 专业：通信工程 班级：通信 学号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年7 月 6 日

摘要 数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节，对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统，即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。同时，就数字基带传输自身而言，随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题，如果不经过实践环节，这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言，利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析，其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。 关键词：数字基带传输系统；HDB3；循环码

前言 随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传统的设计方法已经不能适应发展传的需要，通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种，但耗时长方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真]2[。 数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。可以说基带传输是频带传输的基础。2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。 对数字基带传输系统的仿真而言。仿真工具是MATLAB中的simulink模块对其仿真。特点是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中伪科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科提供了一种高效率的华仿真工具。运用MATLAB中的simulink可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。

控制系统数字仿真(大作业)答案

编程题（每小题25分，共100分） 1. 典型二阶系统，其传递函数为，在相同坐标系下编程实现绘制当取0.1，02，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2时候该系统的Bode图。 答：% MATLAB程序为*4 Wn = 0.6 kesai = [0.1:0.1:1,2] hold on; for kos=kesai num=Wn^2; den=[1,2*kos*Wn,Wn^2] step(num,den) end title('Step Response') hold off; 2. 系统开环传函，设k=1，试编程实现 （1）用传函、零极点、状态空间方式表示系统。*10 （2）绘制闭环系统单位阶跃响应。判断稳定性。 （3）绘制根轨迹、Bode图、乃氏图。 （4）求可控性、可观测性矩阵，并判断可控、可观测性。 3. “虚拟飞行员”模型代表了闭环中的飞行员，它可以用来分析和设计飞机控制系统。飞机和飞行员形成的闭环框图如图（3）所示。变量表示飞行员的时延，用 =0.5表示反应较慢的飞行员，用 =0.25表示反应较快的飞行员。飞行员模型的其他变量假定为K=1， 1=2， 2=0.5。请用matlab编程计算闭环系统的极点。 图3 飞行员控制飞机的闭环系统

4. 典型二阶系统，其传递函数为，在相同坐标系下编程实现绘制当，取2，4，6，8，10，12时候该系统的单位阶跃响应。 答：% MATLAB程序为ex3212.m： w=[2:2:12] kesai=0.7 hold on; for Wn=w num=Wn^2; den=[1,2*kesai*Wn,Wn^2] step(num,den,6) end title('Step Response') hold off;

答案 第七章 数字带通传输系统

第七章 数字带通传输系统 1、常用的数字键控方式用哪些？ ASK （幅度键控）：用基带数字信号对高频载波信号的幅度进行控制的方式。 FSK （移频键控）：用基带数字信号对载波信号的频率进行控制的方式 2PSK （绝对移相键控）：用基带数字信号对载波的相位进行控制方式 2DPSK （相对移相键控）：2DPSK 信号的产生方法和绝对移相一样，只需将输入码序列先变换为相对码序列，然后用此相对码去进行绝对移相，便可以获得 2DPSK 信号。 2、已知码元传输速率R B =103 Bd ，接收机输入噪声的双边功率谱密度n 0/2=10-10 W/Hz ，今要求误码率P e =10-5，试分别计算出相干OOK 、非相干2FSK 、差分相干2DPSK 以及2PSK 等系统所要求的输入信号功率。 思路 只要求出接收机带通滤波器输出噪声功率就可以由误码率公式得到P e =10-5的信噪比，从而得出信号功率。题中已给出噪声的功率谱密度，但没有给定收滤波器带宽。由于OOK(即2ASK)系统、2DPSK 系统、2PSK 系统都是线性系统，它们的频带利用率为1/(1+α)(Bd/Hz)。若收滤波器为升余弦滚降特性，其等效噪声带宽为1000 Hz ，可用此等效带宽求噪声功率。设α=1，且收滤波器的频率特性是带宽为2000 Hz 的理想矩形，我们以此为标准进行计算。非相干2FSK 解调器由两个非相干2ASK 解调器构成，两个收滤波器的带宽与线性系统一样。 解： 设OOK 、差分相干2DPSK 以及2PSK 的收滤波器的频率特性是带宽为2000 Hz 的理想矩形，非相干2FSK 接收机的两个支路带通滤波器的频率特性也是带宽为2000 Hz 的理想矩形。在此条件下，接收机输入噪声功率为 N=(10-10×2×2000) W=4×10-7 W (1) 相干OOK(2ASK)系统 由误码率公式 P e =??? ? ??2r Q =10-5 得 r= N S =36.13 S=(36.13×4×10-7) W=1.45×10-5 W (2) 非相干2FSK 系统 由误码率公式 P e =2 1 5210-=r e 得 r=21.6 S=(21.6×4×10-7) W=0.86×10-5 W (3) 差分相干2DPSK 系统 由误码率公式 P e =5102 1 --=r e

数字基带传输常用码型的MATLAB表示

数字基带传输常用码型的MATLA表示 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离较近的情况下，数字基带信号不经调制可以直接传输，这种系统称为数字基带系统。而具有调制解调过程的数字系统称为数字带通传输系统。在第七章中，将列举数字带通传输系统仿真的例子，在本章中，我们重点讨论数字基带常用码型的产生，即数字基带信号的产生。教材中，我们以单极性不归零码和单极性不归零码的实现作为参考。 单极性不归零码MATLA程序如下： function y=snrz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性非归零码 % 输入x 为二进制码，输出y 为单极性非归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num; y((i-1)*num+j)=1; % 对应的点赋值为1 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y 序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); % 绘图 在MATLA命令行窗口中键入x的值，并调用函数snrz(x)，就可以得到对应的单极性不归零码。如输入以下指令，将出现图 1 所示的结果。

单极性不归零码MATLA 程序如下： fun ctio n y=srz(x) %本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性归零码 %输入x 为二进制码，输出y 为单极性归零码 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码 1 0 0 1 0 1'); num=200; %单极性非归零码每 t=0:1/num:le ngth(x); for i=1:le ngth(x); if x(i)==1; for j=1: nu m/2; y((i*2-2)* num/2+j)=1; % y((i*2-1)*num/2+j)=0; % end else for j=1: num; y((i-1)*num+j)=0; % end end end y=[y,x(i)]； % 个码元包含的点 对1而言，前半部分时间值为1 对1而言，后半部分时间值为0 对应的点赋值为0 为了绘制图形，注意要将 y 序列加最后一位 单极性非归零码1 0 0 1 0 1 图1单极性不归零码

2ASK数字传输系统仿真的课程设计报告

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信1006 指导教师：周颖杨媛媛工作单位：信息工程学院 题目：2ASK数字传输系统 初始条件： 具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、完成一个2ASK数字传输系统的设计，实现基带信号的2ASK 传输功能，收发波形一致。 2、完成系统中相关调制、传输以及解调模块电路的设计。 3、载波信号频率：256KHz、峰值：5V；基带信号为M序列， 峰值为1V的方波。 4、安装和调试整个电路，并测试出结果； 5、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计书。 时间安排： 二十一周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名：年月系主任（或责任教师）签名：年月日

目 1 技术要求 (2) 2 基本原理 (2) 2.1 2ASK定义 (2) 2.2 2ASK的调制 (3) 2.3 2ASK的解调 (4) 2.4 2ASK的功率谱密度 (5) 2.5 眼图 (6) 3 MATLAB及SIMULINK建模仿真 (8) 3.1 仿真框图的构成 (8) 3.2系统的建立 (9) 3.3系统性能评价 (15) 4 总结与体会 (17) 5 参考书目 (18) 本科生课程设计成绩评定表 (19) 1

2 1 技术要求 设计一个2ASK 数字调制系统，要求： （1）设计出规定的数字通信系统的结构； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）用Matlab 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价。 2 基本原理 2.1 2ASK 定义 振幅键控是正弦载波的幅度随着数字基带信号而变化的数字调制，当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控.。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。该二进制符号序列可表示S(t)= 3 n ()n a g t nT -∑ 其中： ?? ?=P P a n －出现概率为出现概率为 11 Ts 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts 的矩形脉冲： 1,0g(t)=0,t T T ≤≤?? ?其他

自动控制原理4控制系统数字仿真

自控原理实验四：控制系统数字仿真 一、实验目的 通过本实验掌握利用四阶龙格-库塔法进行控制系统数字仿真的方法，并分析系统参数改变对系统性能的影响。 二、实验方法 1、四阶龙格一一库塔法 卄一阶微分方程如2 则在切L(如A巾｝处，F仇+J的 近似值为: 加1 =儿-：馆-2雇+比-駐)〔m 0 式中：/r = f HU K=fi^y n) 孤三/(匚十可k儿十—^1) ■■ 俎二/久卄片乩儿亠:展丿 ■* h=f(f. +九儿十碣｝ 如果微分方程是如下丿枚式的向馆微分方程, Jgf) = d⑴ 少⑴) U(O)=兀 M中＜X(t)为E维向量，u⑴均为标m .则在匸处(gfgj 的近似(f［为： 兀+】二兀+ ￡ ［￡ +皿4 2心+瓦］ ( 7-4) O (7-1) (7-3)

式中：“也 K严F（r”Kr』） K严弘+杯兀+*,心）） AB 亠 K3=F（r”+￡?X”+￡KyM（Fj） 瓦=尸亿+力丄”+也3??心）） n = 01 ......... 2.控制系统数字仿真 设系统的闭环传递函数为^ 如=凹=**宀…％Z M（$）S n+“s"T 十…+ 心_] +a” 引入中间变量7(s)则上式叮化为：如二凹M(S) v(s) 令：型= ___________ ! ________ H(5) s"十as"T+?..a”]S + a” 誥=5严+巾严+…c”4q 由以上两式吋得如下两个微分方程 v w(r) + av^(『) + ??? + d”_p(r) + a n v(t) = w(r) W) = epi (r) + C2V(W_2) (/) + ?■? + c』(r) + e…v(r) 令:v(B_1)(0) = v(n_2)(0) = - = v(0) = v(0) = 0 H (0 =啲，心(0 = "(『)? ?，耳(0 = E (0 则(7-8)式可化为如下一阶微分方程组： AW = ^2(r) 右”) = x3(r) 亢-1 ⑴=X” (0 九(0 = 一讣(r) -务丙⑴------ 叭(r) + u(t) (7~9)式口J丐成： J(0 = c”“(r) +存辺⑴+…中左) (7-5) v(s) M(S) (7-6) (7-7) (7-8) (7-9) (7-10) (7-11)

数字带通系统

数字通信实验报告 题目: 数字带通系统 讲课老师: 学生姓名： 所属院系：信息科学与工程学院 专业：信息与通信工程 学号： 完成日期：2015/5/11

1·设计目的 应用数字通信课程中学到的知识，设计基于BPSK调制解调的数字带通系统，并用MATLAB来实现仿真实验，输出调制前的基带信号，调制后的BPSK信号，叠加噪声后的2PSK信号，解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形。 2·设计原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，为了使数字信号在带通信道中有效传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特征相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法： 1）利用模拟调制的方法实现数字式调制； 2) 通过开关键控载波，通常称为键控法；其基本键控方式为：振幅键控，频移键控，相移键控。 2.1 BPSK的调制原理 如果两个频率相同的载波同时开始震荡，这两个频率同时达到正最大值，零值和负最大值，他们应处于“同相”状态；若其中一个开始得迟了点，就可能处于“不同相”状态。一般信号震荡周期为360度，如果一个载波比另一个载波相差半个周期，则其相位差为180度，也就是相反。 2PSK信号的时域表达式为：

e2psk=Acos(w c t+φn)其中φn表示第n个符号的绝对相位。 φn={0，发送“0”时 π，发送“1”时因此，上式可以改写为： e2psk(t)={Acosw c t ,概率为P ?Acosw c t ,概率为1?P 由于两种码元的波形相同，极性相反，故BPSK信号可以表述为一个双极性全占空（非归零）矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘： e2psk(t)=s(t)cosw c t 其中，s(t)=∑a n g(t?nT s) n ，s(t)为双极性全占空矩形脉冲序列，g(t)是脉宽为T s的单个矩形脉冲，a n的统计特性为： a n={1 ,概率为P ?1 ,概率为1?P BPSK信号的调制原理框图如图1所示： 图1. BPSK信号的调制原理图 与2ASK信号的产生方法比较，只是对s(t)的要求不同。在2ASK中S(t)是单极性的，而在2PSK中S(t)是双极性的基带信号。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

控制系统数字仿真.

现代工程控制理论 实验报告

实验名称：控制系统数字仿真技术 实验时间：2015/5/3 目录 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、实验原理 (4) 四、实验方案 (7) 1、分别离散法； (7) 2、整体离散法； (8) 3、欧拉法 (10) 4、梯形法 (11) 5、龙格——库塔法 (11) 五、实验结论 (12) 小结： (15)

一、实验目的 1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行精度比较； 二、实验内容 1、对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进行分析； 2、对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进行分析； 3、对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分析； 4、对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分析； 5、对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分

析； 6、 对上面的几种方法进行总计比较，对他们的控制精度分 别进行分析比较； 三、 实验原理 1、 控制系统状态空间方程整体离散法的求解； 控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 有两种控制框图简化形式如下： KI 控制器可以用框图表示如下： 惯性环节表示如下： 高阶系统(s)(1)n K G T = +的框图如下

对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导

00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得 这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、 在控制系统的每一个环节都加一个采样开关，构成分别 离散法求解系统的状态空间方程； 采样开关其实是一个零阶保持器

数字通信系统的设计与仿真

数字通信系统的设计与仿真 摘 要：本次设计的是一种数字通信系统，该通信系统主要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP 信道、2FSK 的调制和非相干解调技术。利用system view 对系统进行仿真，并分析眼图和误码率。 关键字：system view,仿真，数字通信 1 数字通信系统基本原理 1.1 数字通信系统的模型 图1 数字通信系统的模型 1.2 信息源 它的作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模拟信源和数字信源。本文的输入信号采用模拟信源，通过A/D 转换把输入的模拟信号转换为数字信号，模拟信号转化为数字信号包括三个步骤：抽样、量化和编码。模拟信号首先被抽样。通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。第二步是量化。量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。故量化信号已是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。第三步是编码。 第一步抽样的定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率

,()q i m kT q =≤i-1i 当m m(kT)