通信原理2FSK课程设计

课程设计

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电子与信息工程学院

信息与通信工程系

目录

引言 (1)

1 软件介绍 (2)

Matlab介绍 (2)

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Simulink介绍 (2)

2 2FSK的调制与解调 (3)

2FSK的调制原理 (3)

2FSK的解调原理 (4)

3 仿真系统模型的设计 (5)

仿真思路 (5)

程序和仿真结果 (5)

Simulink仿真模型图 (8)

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结果分析 (11)

Matlab仿真结果分析 (11)

simulink仿真结果分析 (12)

结论 (13)

参考文献 (14)

附录A MATLAB仿真程序 (15)

引言

移频键控（FSK）是数据传输中最常用的一种调制方式，FSK方法简单，易于实现，抗噪声和抗衰落性能较强。FSK主要应用于中低速数据传输以及衰落信道和频带较宽的信道中。

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本次课程设计主要运用MATLAB软件，在Simulink平台下建立仿真模型，实现模拟基带信号经2FSK调制与解调的传输过程，通过分析比较调制与解调输出波形，理解2FSK调制原理。在分别加入高斯白噪声，观察对波形的影响，并对其进行分析总结。

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1 软件介绍

Matlab介绍

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Matlab[1]是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。

Simulink介绍

Simulink[2]是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

2 2FSK的调制与解调

2FSK的调制原理

数字频率调制又称频移键控，记作FSK，二进制频移键控记作2FSK[3]。

2FSK产生方法有两种：

（1）.

（2）模拟法：即用数字基带信号作为调制信号进行调频。

（3）键控法：用数字基带信号g（t）及其反相g（t）分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通，如图2-1所示。

图2-1 键控法产生2FSK信号的原理图

两个独立的作为作为两个频率发生器，它们受控于输入的二进制输入信号，二进制输入信号通过两个选通开关，控制一个载波通过。调制器各点的波形如图2-2所示。

图2-2 调制器各点的波形

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从图2-2可以看出b是a的反相码，c是载波f1，d是载波f2，g为2FSK的调制输出信号。

2FSK的解调原理

2FSK信号的常用解调方法[4]是采用如图2-3所示的非相干解调（包络检波）和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路的2ASK信号分别进行调解，然后进行判决。

（a）非相干解调

（b）相干解调

图2-3 2FSK信号解调原理图

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3 仿真系统模型的设计

仿真思路

先确定采样频率fs和两个载波频率的值f1，f2，产生2FSK信号，然后进行调制与解调。

（1）写出输入已经信号的表达式S(t)。由于S(t)中有反码的存在，则需要将信号先反转后在从原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式S(t)。

（2）在2FSK的解调过程中，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号S(t)的数据进行滤波处理。输出经过带通滤波器后的信号波形。由于已调信号中有两个不同的载波（ω1,ω2）,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形H1,H2。

（3）经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cosω1，cosω2），两序列相乘的MATLAB表达式y=x1.*x2→SW=Hn.*Hn，输出得到相乘后的两个不同的2FSK 波形h1,h2。

（4）经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形（sw1,sw2）。

（5）将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器，分别输出st1,st2。其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i)>=st2(i)5时，则st=0，否则st=st2(i).其中st=st1+st2。

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（6）使用MATLAB编程（m文件）完成系统的仿真。

程序和仿真结果

仿真程序见附录A。

仿真图像如下