2ASK调制通信系统论文

2022-04-25

摘要：对于通信系统来说，调制方式是一个重要特征，采用不同调制方式传输的信号往往体现出不同的信号特性。调制识别在军事应用中历来都占据着重要的地位。调制识别也是按照特征提取和分类决策这样一个步骤来完成的。给定待分类的调制样式集合，选择并提取用于分类的特征参数。下面是小编为大家整理的《2ASK调制通信系统论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

2ASK调制通信系统论文篇1：

基于SIMULINK的2ASK通信系统的设计与仿真

摘要：2ASK调制与解调在数字通信中占有非常重要的地位。本文采用模拟调制法生成2ASK调制信号，相干解调方式解调输出数字基带信号。在SIMULIMK环境下，选择基带信号模块、信道模块、滤波器模块和示波器模块搭建2ASK通信系统模型，实现对2ASK信号调制与解调的仿真，仿真结果清晰、直观，参数修改简单易行，为通信系统的分析提供了方便。

关键词：2ASK；SIMULINK；调制；解调；仿真

现代通信要求传输距离远、传送数据量大和传输质量高。从早期的模拟通信到技术日臻完善的数字通信，使得信息的传输更为有效和可靠。2ASK是典型的数字调制方式，也是2FSK和2PSK的基础，在数字通信中占有重要地位。本文以2ASK为例，在SIMULINK环境下建立系统仿真模型，用模块将系统可见化，用波形将调制和解调过程直观化。同时，为2FSK和2PSK的建模仿真奠定基础[1]。

1 2ASK载波传输的工作原理

2ASK载波传输包括调制和解调。2ASK的调制是利用载波的幅度变化来传递数字信息的。载波幅度只有两种变化状态，分别对应二进制码元信息“0”和“1”。2ASK采用模拟调制法生成，其表达式为：

，为码元持续时间，为持续时间为的基带信号，是第个码元的电平取值，。

接收端将信源发送的数字基带信号还原出来称为解调，解调方式有相干解调和非相干解调。所谓相干解调，即将已调信号送入带通滤波器，再和载波相乘，然后送入低通滤波器，最后送入抽样判决器，在定时脉冲的控制下，得到信源发出的基带信号。本文采用相干解调方式。以上是2ASK的调制和解调原理的简单阐述，下面在SIMULINK环境下仿真实现2ASK的调制和解调。

2 SIMULINK环境下的2ASK载波传输建模与仿真

在SIMULINK库中选择2ASK数字频带传输所需的模块，创建载波传输系统模型如图1所示：

图1上半部是2ASK的调制部分，由Sine Wave（产生载波，正弦载波信号设为4Hz）、Bernoulli Binary Generator（产生原始二进制数字基带信号）、Product（用于将载波和二进制基带信号相乘生成2ASK调制信号）和Scope（显示波形）模块组成。示波器Scope显示的是载波、原始二进制数字基带和2ASK调制信号[2][3]，见图2。

图1下半部分是2ASK解调部分。由带有高斯白噪声的信道模塊AWGN Channel、带通滤波器Band-pass Filter（滤出信道噪声）、乘法器Product（相干解调时，将载波和带通滤波器出来的信号相乘）、低通滤波器Low-pass Filter（得到带有基带信息的载波）、零阶保持电路Zero-order Hold（用于抽样判决，获取基带信号）和示波器Scope1组成。带通滤波器的上、下限截止频率分别为2Hz和7Hz，低通滤波器的截止频率为5Hz，参数设置模块略。高斯白噪声信道的信噪比为模块默认值10dB。解调部分的仿真结果如图3所示。

3 结语

本文利用SIMULINK的通信模块搭建2ASK数字通信系统，仿真实现2ASK的调制和解调。与传统的代码仿真实现相比，SIMULINK建模更能直观、具体描述通信的调制、解调和抽样判决的全过程，同时，具有模块参数修改方便、波形观察调整灵活的优点。

参考文献：

[1] 周春梅.2ASK调制解调系统设计与研究[J]. 四川师范大学成都学院， 2014（20），46.

[2] 王晓玲.基于MATLAB/SIMULINK的2ASK传输系统设计与分析[J].苏州职业大学学报， 2015（4），11-13.

[3] 王丹.模拟调制系统的MATLAB仿真，装备制造技术[J] .2015（12），31-32.

作者：张学敏　钟菲　吕晓丽

2ASK调制通信系统论文篇2：

数字通信信号基于统计模式识别理论的调制识别方法综述

摘要：对于通信系统来说，调制方式是一个重要特征，采用不同调制方式传输的信号往往体现出不同的信号特性。调制识别在军事应用中历来都占据着重要的地位。调制识别也是按照特征提取和分类决策这样一个步骤来完成的。给定待分类的调制样式集合，选择并提取用于分类的特征参数。用这些已知调制类型的特征参数训练分类器，直到分类输出满足给定的误差要求，或通过对特征参数的统计分析设置分类器的判决门限，完成分类器的训练。从待识别的信号中提取识别特征，输入分类器，完成调制识别过程。本文按照这一流程综述了每一步骤上常用的算法。

关键词：数字通信信号；模式识别；统计；调制识别

对于通信系统来说，调制方式是一个重要特征，采用不同调制方式传输的信号往往体现出不同的信号特性。接收方如果要获取通信信号的信息内容，就必须知道信号的调制方式和调制参数。所谓调制识别，就是在接收方未知信号调制方式的前提下（可能己知其它调制参数信息），通过己接收到的通信信号，判断出通信信号的调制方式，并给出相应的调制参数。

调制识别在军事应用中历来都占据着重要的地位。通信电子战或信息战经常需要设计截获接收机来监视战场的电磁频谱活动，进行威胁识别，帮助选择电子干扰策略，直至截获敌方的有用军事情报。在截获接收机的设计中，获得接收通信信号的调制方式，是截获接收机的重要功能之一。它为解调器正确选择解调算法提供参数依据，最终获得有用的情报信息。此外，调制识别技术还有助于电子战最佳干扰样式或干扰抵消算法的选择，以保证友方通信，同时抑制和破坏敌方通信，实现电子战对抗的目的。

从统计模式观点出发，调制识别可以看成是一个具有多个未知参数的多元模式识别问题。虽然由于通信信号体制和调制样式的复杂多样而使调制识别有其特殊性，但和其他的模式识别问题一样[1]，调制识别也是按照特征提取和分类决策这样一个步骤来完成的。给定待分类的调制样式集合，选择并提取用于分类的特征参数。用这些已知调制类型的特征参数训练分类器，直到分类输出满足给定的误差要求，或通过对特征参数的统计分析设置分类器的判决门限，完成分类器的训练。从待识别的信号中提取识别特征，输入分类器，完成调制识别过程。

基于统计模式识别理论的调制识别方法流程如图1所示：

1、分类特征的提取

特征提取可以视为一种映射关系，即从信号空间到观察空间再到特征空间的映射，如图2所示（虚线左边部分）。

从信号空间到观察空间的映射属于统计模式中的预处理部分，在基带或中频上计算接收信号的瞬时幅度、相位和频率等参数，为后面的特征提取部分做准备。从观察空间到特征空间的映射是统计模式识别的核心。特征的选择直接影响分类器的设计及性能。特征提取的主要目的是尽可能集中表征显著类别差异的模式信息。另一个目的则是为了降低计算复杂度，需要把高维的观察空间映射到维数尽可能低的低维空间。

常用的调制识别分类特征主要有以下几种：

（1）信号包络、频率、相位特征

通信信号的调制信息包含在信号的瞬时包络、相位和频率之中。利用这三个参数的统计特性，理论上就可以识别信号的调制方式。信号的瞬时特性获取由信号预处理模块完成。除了单独获取这些特性的研究报告外，在调制识别中的许多文献将预处理和调制识别算法结合在一起。

（2）谱特征及高阶统计量特征

除了直接利用信号时变参数的统计特征外，信号的谱特征也可以用于调制识别，包括信号的频谱、功率谱等[2]。 Weaver等人最早就是利用信号的频谱形状识别USB， LSB， CW， FSK， MFSK和OOK等短波信号的。功率谱特征包括信号功率谱单频分量检测值、信号平方谱谱峰数目及平坦指數、FSK频率间隔等。Ghani利用周期图估计信号功率谱，并用于AM， FM， ASK， QPSK和SSB-USB信号的识别。Desimio在中使用信号幅度的谱函数、幅度二次方和四次方的谱函数完成2ASK， BPSK， QPSK和2FSK信号的调制识别。

信号的二阶统计描述无法提供理解信号的非高斯特性所需的足够信息，而高于二阶的高阶统计量能提取信号可能存在的相位信息和偏态信息，而且高阶统计量和高阶谱的另一个重要特性是能够有效地抑制高斯噪声，并能够检测和确定时间序列的非线性[3]。

此外，数字通信信号在本质上具有循环平稳性，即其值和相关函数等统计量表现出周期性，而常规功率谱并不能反映这一点。利用不同频带之间的相关特性一谱相关可以揭示这些周期特性以及诸如调制等物理过程给信号带来的变化规律的内部机理，从而区别不同的调制方式。不同调制信号的谱相关函数及谱相关平面图区别明显，主要表现在谱相关平面图的a轴和f轴以及它们各自的谱相干系数上。

（3）时频联合特征

时频分析通过设计时间和频率的联合函数，同时描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度。不仅能了解信号的整个频率组成，而且能了解信号的频率分量在时间上的变化情况，从而准确地了解信号的全部特征。常见的时频分析包括短时傅氏变换（STFT）、维格纳一威利分布（WVD）、小波变换（WT）等[4]。

2、分类器

和分类特征的选取一样，分类器的选择在调制识别中同样具有重要的意义，它的基本任务是根据某一准则把一个给定的由特征向量表示的输入模式归入到一个适当的模式类别，即完成从特征空间到判决空间的映射并最终给出识别结果。因此，分类器的模式分类能力是决定一个模式识别方法性能的又一个重要因素[5]。事实上，研究各种高性能的分类算法一直是统计模式识别及其相关领域的一个重要课题，也是通信信号识别研究的一个主要内容。

按不同的标准可将调制识别分类器分成不同类型：

（1）按分类器使用的分类测度可分为欧氏距离测度、马氏距离测度，Hellinger距离测度、和盲信息论测度分类器等；

（2）按照分类器对待特征空间的划分形成的决策区域不同，分类器可分成：

概率分类器，根据分类特征的均值、方差等统计参数，使用贝叶斯最小错误代价准则确定分类器门限。

超平面分类器：多层感知器（MLP）神经网络分类器、玻尔兹曼机、二元树分类器、高阶网络、支撑矢量机等。

核分类器：Parzen窗（（PVC分类器、决策函数分类器、模糊分类器、基于势函数及RBF神经网络分类器。

模板分类器：k近邻（k-NN）， ART分类器。

（3）按分类器使用方式分为单一分类器和组合分类器。

由于使用的原理方法不同，不同分类器的识别范围和性能有所差异，它们往往提供了关于被分类对象的互补和冗余信息。因此，在单个分类器的性能难以达到要求时，可以使用组合分类器以提高识别结果的准确性和抗干扰性。目前，文献报道的常用组合分类器有投票分类器、聚类分类器、证据组合分类器、滤波池以及模糊积分组合分类器等。如运用决策层信息融合技术，联合使用了“超盒”分类器、最近邻分类器、马氏距离分类器，以提高识别结果的可靠程度。

3、统计模式识别的特点

基于统计模式理论的调制识别方法理论分析简单，提取的特征适应性较强，可用于多种类型的调制信号的识别。在高信噪比时，信号特征明显，易于提取，具有较好的识别性能。但由于此方法通常基于一定的信号样本得到特征参数及其判决门限，因此识别效率易受噪声的干扰，表现为在低信噪比时特征模糊难于提取，识别效率下降。此外，相对于决策理论方法，模式识别方法需要一定的训练样本。

参考文献

[1] Jain A K， Robert P Dubin J C. Statistical pattern recognition： a review IEEE Trans. PAMI，2000， 22（1）： 4-37.

[5]罗利春.几种调制分类方法的原理与仿真实验研究.系统工程与电子技术，2002， 24（11）：87-90.

作者：柳颖

2ASK调制通信系统论文篇3：

基于System view的数字调制解调系统的仿真与分析

摘要：数字调制解调系统作为数字通信系统的重要组成部分，对它的研究是很有必要的。文中使用System View软件强大的动态系统设计、分析和仿真功能对常用的数字调制解调系统2PSK和2DPSK经行模拟仿真，简单介绍了PSK和DPSK调制解调原理，详细说明了基于System View软件设计2PSK和2DPSK调制解调的过程，并给出相应的仿真电路图和仿真波形图，效果显著，为通信系统的构成、分析、观察提供新的思路。

关键词：数字调制解调；System view；仿真与分析；2PSK；2DPSK

伴随着通信技术的迅速发展，在现代通信系统中，具有较强抗干扰能力、易于集成、易于加密及差错可控特点的数字调制解调系统得到了越来越广泛的应用。而在实际信道中，由于各种原因往往会产生噪声，致使信号传输不稳定，进而会丢失信息，采用什么样的数字调制解调系统可以提高通信质量，这就引起了人们的注意。因此对各种数字调制解调系统的仿真与分析具有重要的实际意义。

为便于大家分析、观察各种数字调制解调系统，本文通过System view软件对常用的数字调制解调系统2PSK和2DPSK进行模拟仿真，通过仿真可以直观的理解2PSK和2DPSK的工作原理及各自的优缺点，便于人们在通信频带调制中进行合理的选择。

1 2PSK调制与解调基本原理及分析

二进制相移键控中，我们从载波相位随基带变化的波形中按照一定的间隔抽取数值，用“1”和“0”来代表相位0度和180度，从而形成的就是PSK波形，由于ASK和FSK波形抵抗噪音的能力不如PSK，因此，在数据传递速度较高的系统中要用到PSK波形。这种将数字信息用载波的不同相位去直接表示的相位键控就是所谓的绝对相移方式。在调制部分中，2PSK信号可以通过将正弦载波与信号源产生的双极性不归零信号直接相乘得到。

图1 2PSK信号解调原理图

2PSK信号的解调只能用相干解调这种方式。从图中以及参考波形图可看出，解调器中本地参考波的相位必须和发送端解调器的载波同频同相。然而在实际通信中，参考载波的基准相位很难固定，随时都会出现跳变且不易考察，因此绝对相移键控很少采用。

2 2PSK仿真与分析

已调信的包络中是没有办法反映2PSK的调制信号的，因此2PSK只能用相干解调进行解调，因此文中主要对2PSK相干解调进行仿真分析。

2PSK相干解调中已调信号与载波相乘输出的波形里包含有频率不低的部分，而这些部分只用通过低通滤波器才能去除，从而得到需要的成分。通过去除后输出的波形如图2所示。

图2 2PSK相干解调低通滤波输出波形

由上图得出经过低通滤波器处理后，只剩下低频波形，然后进行抽取信号，就能够得到基带信号了。2PSK相干解调判决输出波形如图3所示。

图3 2PSK相干解调判决输出波形

在仿真过程中，判决电压即为峰值的一半。从图3可以清楚的看出，2PSK相干解调得到的波形基本上与原基带信号保持一致，延迟较小，并且在误差允许的范围内，因此仿真结果是正确的。

3 2DPSK调制与解调基本原理及分析

由于2PSK中“到π”现象的存在，造成解调的波形可能与原来的波形是完全相反的，为解决这一问题，引入了相对相移键控，即2DPSK。2DPSK属于相移键控的一种，采用码元的相对相位的变化实现数字信息的传递。具体表示方式为：前后相位变化为π，表示发送的信息为“1”；前后相位变化为0，表示发送的信息是“0”。因此，在2DPSK中一定有参考相位。当参考相位为0时，2DPSK中信号相位与二进制信息对照表如表1所示，当参考相位为π时，则相位所对应的二进制信息的0和π正好相反。

图4 2DPSK调制解调原理图

从图4可以清楚的看出，生成的二进制信息码元，经绝对码变换为相对码，再与载波相乘，就可以得到2DPSK已调信号。解调时我们采用2PSK解调系统，先与载波信号相乘，得到需要的2倍频的正弦分量和直流分量，再进行低通滤波器处理，将那些无用的正弦分量滤除，通过抽样判决，得到相对码，利用码反变换器将相对码变换为绝对码。具体在实验中，首先延迟一个码元的宽度，然后再与原来此时的码元进行异或运算，就可以实现。

4 2DPSK仿真与分析

2DPSK相干解调波形仿真图如图5。

图5 2DPSK相干解调仿真波形

图5中，调制载波的频率设定为20Hz，2DPSK序列的波特率设定为10b?s。而在实际中，由于话带以内以中速传输数据时，2DPSK 采用的是CC ITT建议的一种传输方式，波特率应为kb?s数量级。在仿真中，为了便于观测波形，调制信号的频率应为波特率的两倍，这样在波形图上就可以清晰的观察到在一个码元内有两个正弦波的波形。在这个模型中，我们为了便于研究，而忽略了噪声的影响，噪声在实际中是一定存在的，因此在实际中需增加低通滤波器，以便去除带外噪声。

下面对“分析窗口”的波形进行观察并分析。

输入的二进制基带波形（绝对码）如图6。

图6 2DPSK相干解调输入的基带信号

输入的基带信号（绝对码）是二进制双极性伪随机码（即PN序列），频率为10Hz，图6中可看出输入的序列为“-11-1-1111-1-111-1-1-1”。

输入的基带绝对码经过差分编码器转换成相对码，如图7。

图7 2DPSK调制中输出的相对码

2DPSK相干解调中已调信号与载波相乘的波形如图8。

图8 2DPSK相干解调中已调信号与载波相乘输出波形

从图8中可以看出2DPSK相干解调中已调信号与载波相乘输出的波形中含有很多高频成分，我们需要用低通滤波器将这些高频成分滤除，得到需要的直流分量。

2DPSK相干解调输出波形如图9。

图9 2DPSK相干解调输出波形

在仿真时当得到已调信号与载波相乘的波形后，再经过低通滤波器、采样器、保持电路、抽样判决器，得到解调出的相对码。最后经过差分译码器，就可以得到解调出的绝对码（即输入的原始基带信号），从图9可以看出2DPSK相干解调出来的波形与输入的原基带信号基本保持一致，有一点延迟，但在允许范围内，仿真正确。