【无线通信篇】ASK调制信号的MATLAB仿真
1.ask信号的调制原理
数字信号对载波信号的振幅调制称为振幅键控，即ask。
在2ask调制系统中，数字信息只有0和1两种，所调制的载波信号的幅度变化状态也只有两种：无载波输出时代表发送0；有载波输出时代表发送1。
在4ask调制系统中，数字信息就有00、01、10、11四种，需要载波信号幅度的4个电平状态表示。显然，进制越大，相同频带内可以传输的数据信息量也就越多，即频带利用率越高。
ask调制系统的模型如下所示：
ask信号产生模型
基带信号m(t)可以看作一串由0、1组成的矩形脉冲信号，理论上其带宽是无限的，与载波信号调制之后的键控信号s(t)带宽也是无限的。工程中为了提高频带利用率，需要对信号带宽做限制，通常只需要将在主瓣带宽内包含90%能量的信号发送出去即可。
在频带资源比较紧张的情况下，为进一步降低信号的带宽，提高频带利用率，一种常用的方法就是在调制之前对基带信号进行成型滤波，如上图ask信号产生模型所示。
2.ask调制信号的matlab仿真
在fpga设计前通常都会使用matlab对系统进行建模与仿真。设计ask调制系统时，选定系统参数，如下所示：
码元长度(len)
1000
码元速率(rb)
1mbps
采样频率(fs)
8mhz
数据长度(lendata)
8000
载波频率(fc)
70mhz
matlab主要程序如下：
程序运行之后，生成2ask的时域波形以及频谱如下：
从ask信号的频谱图可以看出，经过成型滤波之后的信号频谱已经滤除了主瓣外的频率成分，采样后的载频分量被搬移到了2mhz处。采样后的载波频率fas = k*fs±fc，其中k为整数，当k=9时，fas=9*8-70=2mhz。
3.ask调制信号的fpga实现
前面采用matlab对ask信号进行了仿真，接下来在vivado开发环境下完成2ask调制技术的设计并进行仿真。键控法实现ask的fpga十分简单，如下所示：
采用开关(键控)方式产生ask调制信号，输入到dac之前，在fpga内部可以用一个数字带通滤波器对信号频带进行限制，关键在于产生本地载波信号，无论是altera还是xinlinx都提供了nco核，我们可以根据需要，设置相应的参数后，就可以产生载波信号。
dds/nco核的参数的主要设置为：
• systemclock : 8mhz
• parameterselection : hardware parameters
• phasewidth : 32
• outputwidth : 14
• phaseincrement programmability : programmable
• phaseoffset programmability : none
• outputselection : sine
输出频率为2mhz，相位累加器设置为 32’d1073741824。
主要程序如下，其中sine是dds/nco的输出信号，当进行4ask调制的时候，输出信号的幅度有四种，需要合理设置中间值，分别为最大幅值的1/3和2/3，在fpga实现除法是比较复杂和耗时的，这里采用了近似的方法，采用移位法实现0.3281(≈1/3)和0.6563(≈2/3)倍最大幅值。
最后的仿真为
fpga实现后的2ask调制信号仿真波形
fpga实现后的4ask调制信号仿真波形
从图上可以看出，2ask中只有零值和最大值两种情况，4ask有四种不同的幅值，符合ask调制信号的要求。
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在4ask调制系统中，数字信息就有00、01、10、11四种，需要载波信号幅度的4个电平状态表示。显然，进制越大，相同频带内可以传输的数据信息量也就越多，即频带利用率越高。
ask调制系统的模型如下所示：
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基带信号m(t)可以看作一串由0、1组成的矩形脉冲信号，理论上其带宽是无限的，与载波信号调制之后的键控信号s(t)带宽也是无限的。工程中为了提高频带利用率，需要对信号带宽做限制，通常只需要将在主瓣带宽内包含90%能量的信号发送出去即可。
在频带资源比较紧张的情况下，为进一步降低信号的带宽，提高频带利用率，一种常用的方法就是在调制之前对基带信号进行成型滤波，如上图ask信号产生模型所示。
2.ask调制信号的matlab仿真
在fpga设计前通常都会使用matlab对系统进行建模与仿真。设计ask调制系统时，选定系统参数，如下所示：
码元长度(len)
1000
码元速率(rb)
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采样频率(fs)
8mhz
数据长度(lendata)
8000
载波频率(fc)
70mhz
matlab主要程序如下：
程序运行之后，生成2ask的时域波形以及频谱如下：
从ask信号的频谱图可以看出，经过成型滤波之后的信号频谱已经滤除了主瓣外的频率成分，采样后的载频分量被搬移到了2mhz处。采样后的载波频率fas = k*fs±fc，其中k为整数，当k=9时，fas=9*8-70=2mhz。
3.ask调制信号的fpga实现
前面采用matlab对ask信号进行了仿真，接下来在vivado开发环境下完成2ask调制技术的设计并进行仿真。键控法实现ask的fpga十分简单，如下所示：
采用开关(键控)方式产生ask调制信号，输入到dac之前，在fpga内部可以用一个数字带通滤波器对信号频带进行限制，关键在于产生本地载波信号，无论是altera还是xinlinx都提供了nco核，我们可以根据需要，设置相应的参数后，就可以产生载波信号。
dds/nco核的参数的主要设置为：
• systemclock : 8mhz
• parameterselection : hardware parameters
• phasewidth : 32
• outputwidth : 14
• phaseincrement programmability : programmable
• phaseoffset programmability : none
• outputselection : sine
输出频率为2mhz，相位累加器设置为 32’d1073741824。
主要程序如下，其中sine是dds/nco的输出信号，当进行4ask调制的时候，输出信号的幅度有四种，需要合理设置中间值，分别为最大幅值的1/3和2/3，在fpga实现除法是比较复杂和耗时的，这里采用了近似的方法，采用移位法实现0.3281(≈1/3)和0.6563(≈2/3)倍最大幅值。
最后的仿真为
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