..通信原理課程設(shè)計報告題目基于MATLAB—Simulink的2FSK仿真學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)通信工程〔本學(xué)生姓名張勇學(xué)號200910315103年級2009級指導(dǎo)教師宋剛職稱副教授二〇一二年一月..課程設(shè)計的任務(wù)說明課程設(shè)計的目的〔1通過利用matlabsimulink,熟悉matlabsimulink仿真工具。〔2通過課程設(shè)計來更好的掌握課本相關(guān)知識,熟悉2FSK的調(diào)制與解調(diào)。〔3更好的了解通信原理的相關(guān)知識,磨練自己分析問題、查閱資料、鞏固知識、創(chuàng)新等各方面能力。課程設(shè)計的要求〔1掌握課程設(shè)計涉汲到的相關(guān)知識,相關(guān)概念、原理清晰,明了?！?仿真圖設(shè)計合理、能夠正確運行?！?按照要求撰寫課程設(shè)計報告。本文主要是以simulink為基礎(chǔ)平臺,對2FSK信號的仿真。文章第一章內(nèi)容是對simulink的簡單介紹和通信技術(shù)的目前發(fā)展和未來展望；第二章是對2FSK信號調(diào)制及解調(diào)原理的詳細說明；第三章是本文的主體也是這個課題所要表現(xiàn)的主要內(nèi)容,第三章是2FSK信號的仿真部分,調(diào)制和解調(diào)都是simulink建模的的方法,在解調(diào)部分2fsk信號采用相干解調(diào)的方法,而且在解調(diào)的過程中都對整個系統(tǒng)的誤碼率在display模塊中有所顯示本文的主要目的是對simulink的熟悉和對數(shù)字通信理論的更加深化和理解。關(guān)鍵詞：2FSK；simulink調(diào)制；相干解調(diào)..目錄第一章緒論·······································································11.1MATLAB/Smulink的簡介························································11.2通信發(fā)展簡史 ·······························································2通信的概念································································21.2.2通信的發(fā)展史簡介··························································31.3通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ···················································4第二章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)···························································52.1二進制移頻鍵控<2FSK>······················································· 52.22FSK信號的功率譜密度 ·······················································8第三章調(diào)制與解調(diào)仿真 ··························································103.12FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真·······················································103.1.1調(diào)制仿真·································································103.1.2．解調(diào)仿真·······························································14總結(jié)··············································································20參考文獻???????????????????????????????????????????????????????????????????????????21..通信就是克服距離上的障礙,從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的,是信息的物理表現(xiàn),例如,語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息<Message>。消息有模擬消息〔如語音、圖像等以及數(shù)字消息〔如數(shù)據(jù)、文字等之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號〔通常簡稱為信號后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以,信號〔Signal是傳輸消息的手段,信號是消息的物質(zhì)載體。相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號,模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的,但幅度是連續(xù)的,如機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的,但幅度是離散的,如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號就是數(shù)字信號。通信的目的是傳遞消息,但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容,也即信息<Information>。消息是具體的、表面的,而信息是抽象的、本質(zhì)的,且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù),特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速,它的應(yīng)用越來越廣泛。通信從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù),它要將大量有用的信息無失真,高效率地進行傳輸,同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息,而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能,通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和,包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿<受信者>,它的一般模型如圖1-2-1所示?！鼒D1-1信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng),其模型如圖1-2-2所示,↑圖1-2數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng),其模型如圖1-2-3所示。圖1-3模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言,具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機連接等優(yōu)點。因而,數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來,數(shù)字通信發(fā)展十分迅速,在整個通信領(lǐng)域中所占比重日益增長,在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信,成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。通信的發(fā)展史簡介遠古時代,遠距離的傳遞消息是以書信的形式來完成的,這種通信方式明顯具有傳遞時間長的缺點。為了在盡量短的時間內(nèi)傳遞盡量多的消息,人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。1837年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報機標(biāo)志著電通信的開始,之后,利用電進行通信的研究取得了長足的進步。1866年利用海底電纜實現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報通信。1876年貝爾發(fā)明了,利用電信號實現(xiàn)了語音信號的有線傳遞,使信息的傳遞變的既迅速又準(zhǔn)確,這標(biāo)志著模擬通信的開始,由于它比電報更便于交流使用,所以直到20世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的通信技術(shù)比電報的到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1937年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。20世紀(jì)60年代以后集成電路、電子計算機的出現(xiàn),使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。在70年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動在90年代中期被數(shù)字移動所代替,現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。數(shù)字通信的高速率和大容量等各方面的優(yōu)越性也使人們看到了它的發(fā)展前途。1.3通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進入20世紀(jì)以來,隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉,隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射,大規(guī)模集成電路、電子計算機和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世,通信技術(shù)在以下幾個不同方向都取得了巨大的成功。微波中繼通信使長距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實。移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn),使人們隨時隨地可通信的愿望可以實現(xiàn)。光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步。電子計算機的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次,借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計算機的融合,人們將世界變成了地球村。微電子技術(shù)的發(fā)展,使通信終端的體積越來越小,成本越來越低,范圍越來越廣。例如,20XX我國的移動用戶首次超過了固定用戶。根據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù),到20XX底移動用戶近4億。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展,通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,人們對通信的要求越來越高,各種技術(shù)會不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域,各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來。到那時人們的生活將越來越離不開通信。第二章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中,為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸,要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而,在實際信道中,大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性,數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制,產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。圖2-1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的,一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是,數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點,其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣,可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)?；镜娜N數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控<ASK>、移頻鍵控<FSK>和移相鍵控<PSK或DPSK>。本章重點論述二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及其抗噪聲性能,簡要介紹多進制數(shù)字調(diào)制原理。2.1二進制移頻鍵控<2FSK>在二進制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化,則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號<2FSK信號>.二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖2-6所示,圖中波形g可分解為波形e和波形f,即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加.若二進制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1,0符號對應(yīng)于載波頻率f2,則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為〔2-1-1〔2-1-2〔2-1-3圖2-2二進制移頻鍵控信號的時間波形由圖2-2可看出,bn是an的反碼,即若an=1,則bn=0,若an=0,則bn=1,于是bn=,θn和分別代表第n個信號碼元的初始相位.在二進制移頻鍵控信號中,和θn不攜帶信息,通?？闪詈挺萵為零.因此,二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為〔2-1-3二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生,可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn),也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn).圖2-3是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖,圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制,在一個碼元Ts期間輸出f1或f2兩個載波之一.

二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多,有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法.采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖2-4所示.其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號,分別進行解調(diào),通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號.非相干解調(diào)過程的時間波形如圖2-5所示.圖2–3數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖圖2–4二進制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖圖2-52FSK非相干解調(diào)過程的時間波形2．22FSK信號的功率譜密度相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加?！?-1-7〔2-1-8〔2-1-9〔2-1-10令概率,將二進制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式帶入式〔2-1-19可得〔2-1-11由式上式可得,相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成,其中,離散譜位于兩個載頻f1和f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個載波頻差小于fs,則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于fs,則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。若以二進制移頻鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進制移頻鍵控信號的帶寬,則該二進制移頻鍵控信號的帶寬B2FSK為〔2-1-12圖2-7相位不連續(xù)二進制頻移鍵控信號的功率譜示意圖第三章調(diào)制與解調(diào)仿真3．12FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真3.1.1調(diào)制仿真2FSK信號是由頻率分別為f1和f2的兩個載波對信號源進行頻率上的控制而形成的,其中f1和f2是兩個頻率有明顯差別的且都遠大于信號源頻率的載波信號,2FSK信號產(chǎn)生的simulink仿真模型圖如下所示：圖3-12FSK信號的simulink模型方框圖其中sinwave和sinwave1是兩個頻率分別為f1和f2的載波,PulseGenerator模塊是信號源,NOT實現(xiàn)方波的反相,最后經(jīng)過相乘器和相加器生成2FSK信號,各參數(shù)設(shè)置如下：載波f1的參設(shè)圖3-2載波sinwave的參數(shù)設(shè)置其中幅度為2,f1=1Hz,采樣時間為0.002s在此選擇載波為單精度信號f2的參數(shù)設(shè)置圖3-3載波sinwave1的參數(shù)設(shè)置載波是幅度為2,f2=2,采樣時間.為0.002的單精度信號。本來信號源s<t>序列是用隨機的01信號產(chǎn)生,在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的PulseGenerator信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下：圖3-4PulseGenerator信號模塊參數(shù)設(shè)置其中方波是幅度為1,周期為3,占1比為1/3的基于采樣的信號。經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真,其各點的時間波形如下：圖3-52FSK信號調(diào)制各點的時間波形由上圖可以看出經(jīng)過f1和f2兩個載波的調(diào)制,2FSK信號有明顯的頻率上的差別。3.1.2．解調(diào)仿真解調(diào)方框圖如下所示：圖3-62FSK信號解調(diào)方框圖其中FromFile是一個封裝模塊,就是2FSK信號的調(diào)制模塊,兩個帶通濾波器分別將2FSK信號上下分頻f1和f2,后面就和2ASK信號的解調(diào)過程相同,各參數(shù)設(shè)置如下：圖3-72FSK信號f1帶通濾波器參數(shù)設(shè)置圖3-82FSK信號f2帶通濾波器參數(shù)設(shè)置經(jīng)過系統(tǒng)仿真后的各點時間波形如下：圖3-92FSK信號解調(diào)各點時間波形經(jīng)過系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為0.7273,如下圖所示：圖3-102FSK相干解調(diào)誤碼率到現(xiàn)在,整個2fsk的課程設(shè)計終于是完成了,通過這次的課程設(shè)計,是我獲得了主要有以下幾點的體會和認識：首先,是我對2fsk的調(diào)制和解調(diào)原理有了一個比較全面和具體的認識,因為要完成這個設(shè)計,必須要對2fsk的原理有一個深入的了解,在仿真的時候遇到問題才能夠做到心中有數(shù),知道錯誤出現(xiàn)在哪里,究竟該如何改正,哪里需要可以進行優(yōu)化,使得仿真的結(jié)果更接近于理論上的值。通過這次的課程讓我明白了要學(xué)好理論知識,武裝好自己,才能夠有余力進行下一步實際上的學(xué)習(xí),探索。理論基礎(chǔ)知識就像是打房基,如果房基沒有打牢,那么就建不成高樓大廈,就算建成的也是危樓,是經(jīng)不起風(fēng)吹雨打的。所以在下一段的學(xué)習(xí)中,我要進一步的打好基礎(chǔ),學(xué)好書上的專業(yè)知識。其次,這次的課設(shè)用了一個我們以前沒有用過的新軟件——matlab〔一款很強大的仿真軟件,為了更好地完成這次的課程設(shè)計,我專門去圖書館借了幾本關(guān)于matlab中用simulink進行通信仿真的相關(guān)書籍來看。雖然以前也學(xué)過matlab的設(shè)計,不過當(dāng)時并沒有用過simulink這個軟件,所以這次的設(shè)計就差不多是零基礎(chǔ)。根據(jù)書上還有網(wǎng)上的內(nèi)容,我學(xué)習(xí)了一天的simulink,最后大概可以簡單的掌握了關(guān)于simulink的一些簡單操作,在參考了網(wǎng)上相關(guān)的課設(shè)知識后,終于是完成了這次的設(shè)計。但是還有很多的問題需要解決,比如,對simulink的很多模塊都認不得,對各個模塊的功能,參數(shù)設(shè)計只能局限于在原理圖給定的情況下。要真正學(xué)會matlab這款軟件,我還需要更