实验三 基于simulink的2FSK数字调制与解调仿真

河北北方学院信工

学院

数据通信原理实验（2013/2014学年第二学期）

课程名称：数据通信原理

题目：基于Simulink的2FSK数字调制与解调

专业班级：信息工程三班

学生姓名：王璐伟201342250

宋帅楠201342291

指导教师：刘钰

设计周数：1周

设计成绩：

2014年11月22日

第1章实验目的

1、熟悉2FSK系统的调制、解调原理

2、进一步熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台

3、锻炼学生分析问题和解决问题的能力

第2章设计基础及要求

2.1 数字通信系统数学模型

图1.1 数字通信系统模型

图2-1 数字通信系统

典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，如图 1-1所示，数字调制是数字通信系统的重要组成部分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。对数字调制系统进行仿真时，我们并不关心基带信号的码型，因此，我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号，不用在经过编码器。

2.2 项目目的

基于Simulink的数字通信系统仿真—采用2FSK调制技术

2.2.1技术要求及原始数据

(1)对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制频移键控（2FSK）及解调技术

和高斯噪声信道原理等；

(2)建立数字通信系统数学模型；

(3)建立完整的基于2FSK的模拟通信系统仿真模型；

(4)对系统进行仿真、分析。

2.2.2主要任务

(1)建立模拟通信系统数学模型；

(2)利用Simulink的模块建立模拟通信系统的仿真模型；

(3)对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果；

(4)将仿真结果与理论结果进行比较、分析。

第3章

3.1 2FSK调制解调基本原理

3.1.1 2FSK调制原理

二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现。两种FSK信号的调制方法的差异在于：由直接调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的（这一类特殊的FSK，称为连续相位FSK（Continous-Phase FSK，CPFSK）），而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。图2-2是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图，

图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制，在一个码元Ts期间输出f

1或f

2

两个载波之一。

图3-1 键控法产生2FSK信号的原理图3.1.2 2FSK解调原理

图3-2 2FSK 相干检测方框图

数字调频信号的解调方法很多，如相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。下面就相干检测法进行介绍。

相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图2-3所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值v 1、v 2进行比较判决，即可还原出基带数字信号。

3.2 2FSK 信号的表达式和波形图

在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f 1和f 2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号(2FSK 信号)。二进制移频键控信号的时间波形如图2 -1 所示，图中波形g 可分解为波形e 和波形f ，即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f 1，0符号对应于载波频率f 2，则二进制移频键控信号的时域表达式为

212()()cos()()cos()FSK n s n n b n n n e t a g t nT t a g t nT t ωφωθ⎡⎤⎡⎤=-++-+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦

∑∑ (2-1-1) (2-1-2)

(2-1-3)

图3-3 二进制频移键控信号的波形

由图2-1可看出b

n 是a

n

的反码，即若a

n

=1，则b

n

=0，若a

n

=0，则b

n

=1；两个相角

分别代表第n个信号码元的初始相位。在二进制频移键控信号中，均不携带信息，通常令其为零。因此，二进制频移键控信号的时域表达式可简化为

（2-1-4）

第4章Simulink模型建立及仿真

4.1模型建立

2FSK调制与解调及误码分析的总体仿真模型：

图4-1 2FSK调制与解调及误码分析的总体仿真模型

4.2参数设置

4.2.1载波（Sine Wave1）参数设置：

图4-2 载波1参数设置

载波频率：2HZ，幅度为+1

设置依据：载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为2HZ。

4.2.2载波（Sine Wave2）参数设置：

图4-3 载波2参数设置

载波频率：10HZ，幅度为+1

设置依据：要求两载波相角均为0，幅度相同，所以幅度设为+1，又载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为10HZ。

4.2.3伯努利二进制随机序列产生器（Bernoulli Binary Generator）参数设置：

图4-4 伯努利二进制随机序列产生器参数设置

伯努利二进制随机数产生器：幅度为1,周期为1s,占0比为1/2。

4.2.4选通开关（Switch）参数设置: