基于LabVIEW的振幅键控系统设计

马小青

（西安欧亚学院信息工程学院，陕西西安，710065）

0 引言

随着通信技术的迅速发展，尤其是数字通信的快速发展与普及，研究人员对其相关技术投入了极大的兴趣。通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。传统的模拟无线通信一般采用调频（FM）和调幅（AM）两种方式，它们已不能适应高速数据通信的要求。进入80年代，数字无线通信方式以其便于传输交换，便于存储处理，抗干扰能力强，差错可控等优点成为主流，其调制方式分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK），而振幅键控（ASK）具有功耗低、灵敏度高、以及成本低等优点，从而在现代数字通信系统的中低速数据传输中得到了广泛的应用。本文利用LabVIEW软件对4ASK进行系统仿真，从而通过运用模拟的视觉化手段来实现达到调制解调的目的。下面对4ASK的调制解调进行仿真。

1 4ASK仿真系统总体方框图

图1 4ASK仿真系统总体方框图

该方框图首先将输入的二进制数字信号转化为四进制基带信号，与载波信号相乘后得到4ASK调制信号，得到的信号在加有高斯白噪声的信道中传输，然后经相干解调后输出相应的二进制序列。相干解调过程中包含相乘器、低通滤波器、抽样判决、并/串转换。

2 4ASK系统仿真

2.1 4ASK调制模块仿真

图2 “4ASK 调制.vi”后面板

图3 4ASK调制前面板

依据4ASK信号调制原理，通过将输入的二进制序列转换为四进制序列并与载波相乘得到4ASK调制信号。图2、图3为4ASK调制程序的后、前面板。图3中四进制基带信号生成子程序是将输入的二进制序列转化为四进制序列，四进制基带信号生成程序是通过while循环结构每次读取连续的两个二进制序列，因此while循环计数端口N的取值是输入数组大小的一半，将同时取到的两个数经过条件结果判断来决定一个十进制电平数。在仿真过程中，用“-1”表示“11”，“-0.5”表示“10”，“0.5”表示“01”，“1”表示“00”；图3中载波信号是通过载波子程序产生的，载波子程序是通过输入采样点数、采样率、相位、载频、幅度等变量来产生所需频率、幅度、相位的载波。

2.2 4ASK解调模块仿真

图4 “4ASK 解调.vi”后面板

图5 4ASK解调前面板

图4、图5为4ASK的解调后、前面板。将接收到的4ASK调制信号与载波相乘再经低通和抽样判决将输入信号解调出来，本仿真过程的最终输出解调信号是将抽样判决后的两路输出经过串/并变换后作为输出序列，如图5所示。接收信号即为4ASK调制信号，滤波信号波形是经相乘器检波后再经低通滤波得到的信号波形，输出1为抽样判决子程序中外面的条件结构判决输出的二进制序列，输出2为抽样判决子程序中里面的条件结构判决输出的二进制序列，两路输出经并/串变换后得到解调信号。

图4中包含的4ASK抽样判决子程序功能是将滤波后的信号进行抽样，抽样中间点与判决门限值比较，输出相应的二进制序列。本仿真过程中，通过输入序列数组的大小来控制循环次数，通过抽取滤波后波形每个周期的中间点的值和判决值进行比较来决定输出为0或者1。本程序中，若抽样点的值大于0，则输出1的值为1，反之输出为0。当抽样值小于0时，若抽样值小于-0.5，则输出2的值为0，反之输出为1；当抽样值大于0时，若抽样值大于0.5，则输出2的值为1，反之输出为0。

2.3 4ASK调制与解调模块仿真

图6、图7为4ASK调制与解调后、前面板。调用“4ASK调制子程序”、“信道子程序”、“4ASK解调子程序”构成4ASK调制与解调系统。输入序列经4ASK调制子程序模块后产生调制信号，在加有高斯白噪声的信道中传输，然后经解调模块后得到和输入信号相同的解调信号，从而完成信息的无误接收。

图6 “4ASK调制与解调.vi”后面板

图7 4ASK调制与解调前面板

3 总结

通信系统的仿真是通信理论研究和通信系统设计的重要环节，比用硬件进行通信系统实验节省资金。本文在LabVIEW的仿真平台下，实现了4ASK调制解调仿真设计，通过LabVIEW软件把一些复杂的编程变得很直观，仿真过程完全逼真硬件过程，具有所见即所得的优点，可广泛应用于通信实验及科研中。

[1]樊昌信，通信原理[M]第6版（精简装），北京，国防工业出版社，2012

[2]侯国屏，王坤，叶齐鑫，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M]，北京，清华大学出版社，2005

[3]梁芳，杨光，基于LabVIEW的虚拟数字调制解调系统设计[J]，电子测试，2010