基于Simulink的2FSK调制解调系统设计

二○一二～二○一三学年第二学期

电子信息工程系

课程设计计划书

班级：

课程名称：

学时学分：

姓名：

学号：

指导教师：

二○一三年六月一日

一、课程设计目的：

通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用Matlab Simulink 或SystemView等工具对通信系统进行仿真。

二、课程设计时间安排：

课程设计时间为第一周。首先查找资料，掌握系统原理，熟悉仿真软件，然后编写程序或构建仿真结构模型，最后调试运行并分析仿真结果。

三、课程设计内容及要求：

1 设计任务与要求

1.1 设计要求

（1）学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通讯系统的基本理论、基本算法进行实际验证；

（2）学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本实用方法，学会使用这软件解决实际系统出现的问题；

（3）通过系统仿真加深对通信课程理论的理解，拓展知识面，激发学习和研究的兴趣；（4）用MATLAB7.0设计一种2FSK数字调制解调系统；

1.2设计任务

根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下；

（1）信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形；

（2）调制：采用二进制频移键控（2FSK）对数字基带信号进行调制，使用键控法产生2FSK 信号；

（3）信道：属于加性高斯信道；

（4）解调：采用相干解调；

（5）性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出SNR（信噪比）和误码率的曲线图；

2 方案设计与论证

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f1和f2两个频率点间变化，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f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为：

{

)cos()

cos(212)(n n t A t A FSK t e ϕωθω++=

典型波形如下图所示。由图可见。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：

)cos()]([)cos(])([)(2_

12n s n

n n n

s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ϕωθω+-++-=∑∑

1

1

1

1

t

ak s 1(t)

cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t +θn )cos (w2t+φn)

s 2(t) cos (w2t+φn)

2FSK 信号

t

t

t

t

t

t

2.1 2FSK 数字系统的调制原理

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进行选择通。如下原理图：

载波 f1

载波 f2

二进制数据

2FS K 输出信号

2FS K 的调制原理图

2.2 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.下面我们将详细的介绍:

2.2.1 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f1、f2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。其原理图如下图所示：

输入

带通滤波器 F1包络检波器

带通滤波器 F2包络检波器

抽样脉冲抽样判决器

非相干方式原理图

输出

2.2.2 相干解调

根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，则先用两个分别对f1、f2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f1、f2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。原理图如下：

输入

带通滤波器 F1

带通滤波器 F2

cos2π f1t

相乘器低通滤波器

低通滤波器

抽样脉冲抽样判决器

输出cos2π f2t

相乘器

相干方式原理图

本次课设中采用键控法产生2FSK调制信号，在接收端采用相干解调法解调。

四、系统仿真详细设计：

系统设计全貌

12FSK调制信号的产生

上边左图为2FSK信号键控法产生原理图，右图是贝努力基带数字信号参数设置截图，可以看出基带信号频率为200Hz，这些参数将在后面设计滤波器时应用到。

载波f1和载波f2参数设计如下，可以看出频率分别为1000Hz和3000Hz：

两种载波信号和基带数字信号波形如下图，

22FSK调制信号与加性高斯噪声的叠加

上边左图为2FSK调制信号与加性高斯噪声的叠加设计图，右图为加性高斯噪声参数设置图

下图为2FSK调制信号、加性高斯噪声信号和叠加后信号波形图：

3解调模块带通滤波器的设计

基带数字信号取样周期是0.005S，频率为200Hz，则其带宽是400Hz，滤波器的是根据载波中心频率和基带信号带宽设计的，上图为对对应于载波f1的带通滤波器，Fc1为带通起始频率，Fc2为截至频率。