1、通訊系統(tǒng)原理課程設(shè)計設(shè)計題目：2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與仿真姓 名:院（系）： 專 業(yè)： 指導老師： 日期： 2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與仿真指導教師 摘要：本文主要是利用MATLAB7.0來實現(xiàn)2FSK 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)解調(diào)器的設(shè)計。該設(shè)計模塊包含信源調(diào)制、發(fā)送濾波器模塊、信道、接受濾波器模塊、解調(diào)以及信宿，并未各個模塊進行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。在此基礎(chǔ)上熟悉MATLAB的功能及操作，最后通過觀察仿真圖形進行波形分析及系統(tǒng)的性能評價。關(guān)鍵詞：2FSK MATLAB 調(diào)制解調(diào) 引言：2FSK信號的產(chǎn)生方法主要有兩種：一種是調(diào)頻法，一種是開關(guān)法。這兩種方法產(chǎn)生的2FSK信號的波形基本相同，只有一點差異，

2、即由調(diào)頻器產(chǎn)生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)的，而開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號則分別由兩個獨立的頻率源產(chǎn)生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元之間的相位不一定是連續(xù)的。本設(shè)計采用后者-開關(guān)法。2FSK信號的接收也分為相干和非相干接收兩種，非相干接收方法不止一種，它們都不利用信號的相位信息。故本設(shè)計采用相干解調(diào)法。1 設(shè)計任務(wù)與要求 1.1 設(shè)計要求（1） 學習使用計算機建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，學會利用仿真的手段對于實用通訊系統(tǒng)的基本理論、基本算法進行實際驗證；（2） 學習現(xiàn)有流行通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB7.0的基本實用方法，學會使用這軟件解決實際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題；（3） 通

3、過系統(tǒng)仿真加深對通信課程理論的理解，拓展知識面，激發(fā)學習和研究的興趣；（4） 用MATLAB7.0設(shè)計一種2FSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)；1.2設(shè)計任務(wù) 根據(jù)課程設(shè)計的設(shè)計題目實現(xiàn)某種數(shù)字傳輸系統(tǒng)，具體要求如下；（1） 信源：產(chǎn)生二進制隨機比特流，數(shù)字基帶信號采用單極性數(shù)字信號、矩形波數(shù)字基帶信號波形；（2） 調(diào)制：采用二進制頻移鍵控（2FSK）對數(shù)字基帶信號進行調(diào)制，使用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號；（3） 信道：屬于加性高斯信道；（4） 解調(diào)：采用相干解調(diào)；（5） 性能分析：仿真出該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的性能指標，即該系統(tǒng)的誤碼率，并畫出SNR（信噪比）和誤碼率的曲線圖；2 方案設(shè)計與論證頻移鍵控是利用載波的

4、頻率來傳遞數(shù)字信號，在2FSK中，載波的頻率隨著二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化。故其表達式為：典型波形如下圖所示。由圖可見。2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達式又可以寫成：2.1 2FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制原理2FSK調(diào)制就是使用兩個不同的頻率的載波信號來傳輸一個二進制信息序列?？梢杂枚M制“1”來對應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立的頻率源w1、f2進行

5、選擇通。如下原理圖：2.2 2FSK的解調(diào)方式2FSK的解調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式.下面我們將詳細的介紹:2.2.1 非相干解調(diào)經(jīng)過調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號通過兩個頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號分別通過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號同時輸入到抽樣判決器同時外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號。其原理圖如下圖所示：2.2.2 相干解調(diào)根據(jù)已調(diào)信號由兩個載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣

6、信號進行抽樣判決器即可。原理圖如下：3 源程序與仿真結(jié)果3.1源程序代碼Fc=10; %載頻 Fs=40; %系統(tǒng)采樣頻率 Fd=1; %碼速率 N=Fs/Fd; df=10; numSymb=25;%進行仿真的信息代碼個數(shù) M=2; %進制數(shù) SNRpBit=60;%信噪比 SNR=SNRpBit/log2(M);%60 seed=12345 54321; numPlot=15; x=randsrc(numSymb,1,0:M-1);%產(chǎn)生25個二進制隨機碼 figure(1) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);%顯示15個碼元，桿圖，從x的前十五個隨機數(shù)中

7、選取 title(二進制隨機序列) xlabel(Time); ylabel(Amplitude); %調(diào)制 y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);%數(shù)字帶通調(diào)制 numModPlot=numPlot*Fs; %15*40 t=0:numModPlot-1./Fs;%數(shù)組除法（仿真時間） figure(2) plot(t,y(1:length(t),b-); axis(min(t) max(t) -1.5 1.5); title(調(diào)制后的信號) xlabel(Time); ylabel(Amplitude); %在已調(diào)信號中加入高斯白噪聲 randn(state,seed(2

8、); %生成-2到+2之間的隨機數(shù)矩陣 y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),measured,dB);%在已調(diào)信號中加入高斯白噪聲 figure(3) plot(t,y(1:length(t),b-);%畫出經(jīng)過信道的實際信號 axis(min(t) max(t) -1.5 1.5); title(加入高斯白噪聲后的已調(diào)信號) xlabel(Time); ylabel(Amplitude);%相干解調(diào) figure(4) z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye,M,df); title(相干解調(diào)后的信號的眼圖) %帶輸出波形的相干M元

9、頻移鍵控解調(diào) figure(5) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx); hold on; stem(0:numPlot-1,z1(1:numPlot),ro); hold off; axis(0 numPlot -0.5 1.5); title(相干解調(diào)后的信號原序列比較) legend(原輸入二進制隨機序列,相干解調(diào)后的信號) xlabel(Time); ylabel(Amplitude); %非相干解調(diào) figure(6) z2=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye/noncoh,M,df); title(非相干解調(diào)后的信號的眼圖) %帶輸出波

10、形的非相干M元頻移鍵控解調(diào) figure(7) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx); hold on; stem(0:numPlot-1,z2(1:numPlot),ro); hold off; axis(0 numPlot -0.5 1.5); title(非相干解調(diào)后的信號) legend(原輸入二進制隨機序列,非相干解調(diào)后的信號) xlabel(Time); ylabel(Amplitude);%誤碼率統(tǒng)計 errorSym ratioSym=symerr(x,z1); figure(8) simbasebandex(0:1:5); title(相干解調(diào)后

11、誤碼率統(tǒng)計) errorSym ratioSym=symerr(x,z2); figure(9) simbasebandex(0:1:5); title(非相干解調(diào)后誤碼率統(tǒng)計) %濾除高斯白噪聲 Delay=3;R=0.5;PropD=0; %滯后3s yf,tf=rcosine(Fd,Fs,fir,R,Delay); %升余弦函數(shù) yo2,to2=rcosflt(y,Fd,Fs,filter,yf); %加入高斯白噪聲后的已調(diào)信號和經(jīng)過升余弦濾波器后的已調(diào)信號 t=0:numModPlot-1./Fs; figure(10) plot(t,y(1:length(t),r-); hold o

12、n; plot(to2,yo2,b-);%濾出帶外噪聲 hold off; axis(0 30 -1.5 1.5); xlabel(Time); ylabel(Amplitude); legend(加入高斯白噪聲后的已調(diào)信號,經(jīng)過升余弦濾波器后的已調(diào)信號) title(升余弦濾波前后波形比較) eyediagram(yo2,N);%眼圖 title(加入高斯白噪聲后的已調(diào)信號的眼圖)3.2 仿真結(jié)果 4系統(tǒng)性能分析對于數(shù)字傳輸系統(tǒng)而言，最重要的性能指標就是誤碼率。在白色高斯噪聲信道中，誤碼率決定于監(jiān)控體制和接收端的信噪比。對于2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)，相干解調(diào)的誤碼率小于非相干解調(diào)的誤碼率。其中

13、，相干檢測法的誤碼率為當信噪比很大時，上式可近似的表示為非相干解調(diào)法采用包絡(luò)檢波法接收信號，其誤碼率為根據(jù)上面的兩個式子，本系統(tǒng)相干檢測法的誤碼率為：而非相干包絡(luò)檢波法的誤碼率為：顯然，所以相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干解調(diào)。并且2FSK信號占用頻帶寬，在信道中的堅韌性好。5程序調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計出現(xiàn)的問題：在做信號調(diào)制模塊時，多次調(diào)制都未成功，經(jīng)過復(fù)查發(fā)現(xiàn)，振蕩器的頻率f1和f2需要為pi的倍數(shù)才能夠在一個時間單位內(nèi)出現(xiàn)完整波形。在做解調(diào)模塊時，simulink仿真中的帶通濾波器失真較大經(jīng)反復(fù)調(diào)試其上限頻率和下限頻率之后，使其失真明顯減小。解調(diào)最后部分抽樣判決不知如何實現(xiàn)，后悔詢問老師得以解決。最后在計算

14、機誤碼率時，其中simulink一個計算誤碼率的模塊始終出現(xiàn)錯誤，最終沒有找到出錯原因，決定用代碼來實現(xiàn)其功能。6結(jié)論與心得 本次設(shè)計主要涉及到了通信原理和MATLAB的相關(guān)知識與運用，主要有基帶信號的調(diào)制原理及方法、加性高斯噪聲 特性、相干解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法、帶通和低通濾波器的特性、抽樣判決的實現(xiàn)方法、信噪比和誤碼率的計算等等，加深了對上述相關(guān)知識的了解，是自己更深刻理解了調(diào)制與解調(diào)的原理和實現(xiàn)方法，已經(jīng)基本掌握了MATLAB的基本應(yīng)用。 通過這次課程設(shè)計，我們學到了很多書本上沒有的知識。鍛煉了我們獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力。而且本次設(shè)計有自己和隊友共同完成。加強了和別人溝通的

15、能力已經(jīng)團隊精神，對我們走向社會是個很好的鍛煉。2FSK modulation and demodulation systemKey words： 2FSK MATLAB Modulation and demodulation Noise Abstract： This is mainly achieved using MATLAB7.0 2FSK digital modulation system demodulator design. The design module contains source, modulation, transmit filter module, channel, receiver filter module, demodulation and places the letter. And for each module corresponding parameter settings based on the familiar MATLAB in this function and operation, and finally by observing the waveform analysis of simulation graphics (eye) and system performance evaluation (anal