2FSK调制与解调仿真

实验4 2FSK调制与解调仿真
一、实验目的
1. 掌握2FSK的调制原理和Matlab Simulink仿真方法
2. 掌握2FSK的解调原理和Matlab Simulink仿真方法
二、实验原理
1、2FSK调制原理
2FSK信号是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息。

例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。

故其表达式为
φ2FSK(t)={Acos(ω1t+θ1)发送“1”时Acos(ω2t+θ2)发送‘0’时
式中，假设码元的初始相位分别为θ1和θ2，ω1和ω2为两个不同的角频率，幅度A是一个常数，表示码元的包络为矩形脉冲。

2、2FSK解调原理
2FSK信号常用的解调方法是采用如图所示的相干解调和非相干解调，其调制原理是将2FSK信号分解为上下两路信号分别解调，然后进行判决。

这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。

判决规定与调制规定相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接受时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。

设频率f1代表数字信号1；f2代表数字信号0，则抽样判决器的判决准则：
x1-x2>0 判决输入为f1信号
x1-x2<0 判决输入为f2信号
式中x1和x2分别为抽样判决时刻两个包络检波器的输出值。

3、2FSK 键控法调制、包络检波解调框图
三、实验步骤
1、2FSK调制方式的MATLAB Simulink仿真（1）原理图
（2）仿真图
（3）仿真分析
①调制器
②调制后信号输出与原始载波信号有相同之处，并且呈周期性变化。

当信号传送“1”的时候，2FSK信号与Sine Wave的输入波形一致；当信号传送“0”的时候，2FSK信号与Sine Wave1的输入波形一致。

所谓一致，就是周期和幅度都一样。

2、2FSK解调方式的MATLAB Simulink仿真
（1）原理图
（2）仿真图
（3）仿真分析
①解调器
②解调后周期和频率都不变，幅度也不变。

解调后的信号相比与原始信号在时间上有了一定的延迟，与信号传送是“1”或者“0”没有关系。

3、发送2FSK信号前加入高斯噪声模块
（1）原理图
（2）仿真图①方差为1
②方差为2
③方差为10
（3）仿真分析
加入高斯噪声模块，设置为不同的方差，误码随着方差的增大而增大。

四、实验总结
1、实验过程中加入高斯噪声模块之后，怎么解析误码是否发生变化不太清楚。

通过网上查阅相关资料得到计算误码的Simulink模块。

可是误码模块的输入只能是离散型数据，连续型数据不能作为输入，这就对查看误码造成了影响，参数设置不正确的话，误码是显示不出来
的，实验指导书也没有正确的设置方法，给实验带来了很大的困难，最终这个模块也不会使用，只能输入一路信号，所以这个模块的使用还需要进一步学习。

2、用Matlab 语言来设计2FSK的调制仿真和解调仿真的程序，并把结果保存下来。

fs=2000;%%采样频率
dt=1/fs;
f1=100;
f2=20;%%两个信号的频率
a=round(rand(1,10));%随机信号
g1=a;
g2=~a; %信号反转，和g1反向
g11=(ones(1,2000))'*g1;%抽样
g1a=g11(:)';
g21=(ones(1,2000))'*g2;
g2a=g21(:)';
t=0:dt:10-dt;
t1=length(t);
fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);
fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);
fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号
no=0.01*randn(1,t1);%噪声
sn=fsk+no;
subplot(311);
plot(t,no);%噪声波形
title('噪声波形')
ylabel('幅度');
subplot(312)
title('产生的波形')
ylabel('幅度');
subplot(313)
plot(t,sn);
title('将要通过滤波器的波形')
ylabel('幅度');
xlabel('t');
figure(2)%FSK解调
b1=fir1(101,[80/800 120/800]);
b2=fir1(101,[10/800 30/800]);%设置带通参数H1=filter(b1,1,sn);
H2=filter(b2,1,sn);%经过带通滤波器后的信号subplot(211)
plot(t,H1);
title('经过带通滤波器后f1的波形')
ylabel('幅度')
subplot(212)
plot(t,H2);
title('经过带通滤波器后f2的波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
sw1=H1.*H1;
sw2=H2.*H2;%经过相乘器
figure(3)
subplot(211)
plot(t,sw1);
title('经过相乘器h1后的波形')
ylabel('幅度')
subplot(212)
title('经过相乘器h2后的波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
bn=fir1(101,[10/800]);%经过低通滤波器figure(4)
st1=filter(bn,1,sw1);
st2=filter(bn,1,sw2);
subplot(211)
plot(t,st1);
title('经过低通滤波器sw1后的波形') ylabel('幅度')
subplot(212)
plot(t,st2);
title('经过低通滤波器sw2后的波形') ylabel('幅度')
xlabel('t') %%%%%%%%%%%%%%判决
for i =1:length(t)
if(st1(i)>=st2(i))
st(i)=0;
else
st(i)=st2(i);
end
end
figure(5)
st=st1+st2;
subplot(211)
plot(t,st);
title('经过判决器后的波形')
ylabel('幅度') subplot(212)
plot(t,sn);
title('原始波形') ylabel('幅度') xlabel('t')
程序运行结果如下：
3、用键控法和相干解调法进行2FSK的Simulink仿真，并把结果保存下来。

①原理图
②仿真图。