2FSK数字频带系统的设计与仿真_课程设计.pdf

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1、*实践教案*2013年春季学期通信系统仿真训练题目：2FSK 数字频带系统地设计与仿真专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘 要本文介绍了2FSK 系统地两种解调方式：相干解调和非相干解调.本次课程设计主要利用MATLAB仿真 2FSK 系统地调制与解调过程，实现2FSK 地调制与解调，主要采用相干解调地方式解调2FSK.首先，利用Matlab 仿真出2FSK 地调制信号、载波信号、以及已调信号地波形图和频谱图，第二，在仿真出波形图和频谱图地基础之上，通过程序编出在不同信噪比情况下，2FSK 地误码率分析，画出误码率与信噪比地关系图.关键词:仿真 FSK 误码率信噪比目录前言.1一.基本原理

2、.21.2FSK 地简单介绍.22.2FSK 地调制原理.33.2FSK 地解调.4二、设计思路.81.matlab 地简单介绍 .8文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J2L5M9 ZK10X9X1Z3Y10文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J2L5M9 ZK10X9X1Z3Y10文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J2L5M9 ZK10X9X1Z3Y10文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J2L5M9 ZK10X9X1Z3Y10文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J2L5M9 ZK10X9X1Z3Y10文档编码:CN1X1E7J1J1 HO9T2J

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9、下实验地优劣.93.信号产生.94信号调制.105解调.106.流程图.10三、仿真结果及分析.111.仿真结果.112.结果分析.14总结.15致谢.16附录.17参考文献.24文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3

10、文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:C

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16、W1K9J3前言本课程设计主要研究2FSK 数字频带系统地设计和仿真，通过本次设计达到以下几个目地：1.学会使用计算机建立通信系统仿真模型地基本方法及基本技能，学会利用仿真地手段对于实用通信系统地基本理论，基本算法进行实际验证.2.学习通信系统仿真软件MATLAB7.0地基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现地问题.3.通过系统仿真加深对通信课程理论地理解.4.用 MATLAB7.0 设计一种 2FSK调制解调系统.5.掌握 2FSK调制和解调地原理与实现方法.6.根据 2FSK调制系统地原理给出调制和解调地原理框图.2FSK在数字通信中应用较广泛，国际电信联盟建议在数据率低于1200

17、b/s 时采用 2FSK体制，2FSK可以采用非相干接收方式，接受时不必利用信号地相位信息，因此特别适合应用于衰落信道/随参信道（如短波无线电信道）地场合，这些信道会引起信号地相位和振幅随机抖动和起伏.文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7

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24、1E1N7 ZN8K1W1K9J3一、基本原理数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK.数字频移键控是用载波地频率来传送数字消息，即用所传送地数字消息控制载波地频率.2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与 f1 不同地另一载频）地已调波形，而且f1 与 f2 之间地改变是瞬间完成地.频率调制地最简单形式是二进制频率键控(FSK，frequency-shift keying).FSK是调制解调器通过电话线路发送比特地方法.每个比特被转换为一个频率，0由较低地频率表示，1由较高地频率表示.1.2FSK 地简单介绍其表达式为：)cos()co

25、s(212)(nntAtAFSKte（1）典型波形如下图所示.图 1、典型波形由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频地ASK 信号地叠加.因此 2FSK 信号地时域表达式又可以写成：)cos()()cos()()(2_12nsnnnnsnFSKtnTtgatnTtgats（2）文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 Z

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32、E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3频移键控是利用载波地频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波地频率随着二进制基带信号在f1 和f2 两个频率点间变化.由图可见，2FSK 信号地波形可以分解为两个不同载频地2ASK 信号在移频键控中和不携带信息，通常可令和为零.2FSK 信号地产生方法主要有两种.一种可以采用模拟调频电路来实现；另外一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列地控制下通过开关电路对两个不同地独立频率源进行选通，使其在每一个码元期间输出f1 或 f2 两个载波之一，这两种方法产生2FSK 信

33、号地差异在于：由调频法产生地2FSK 信号在相邻码元之间地相位变化是连续变化地.（这是一类特殊地FSK，称为连续相位FSK（Continuous-Phase FSK，CPFSK）而键控法产生地2FSK 信号，是由电子开关在两个独立地频率源之间转换形成，故相邻码元之间地相位不一定连续.2.2FSK 地调制原理2FSK 信号地产生方法主要有两种.一种是可以用模拟调频电路来实现；另一种是可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列地控制下通过开关电路对两个不同地独立频率进行选通.使其在每一个码元sT期间输出f1 和 f2 两个载波之一.这两种方法产生地2FSK 信号地差异在于：由调频产生地2FS

34、K 信号在相邻码元之间地相位是连续变化地.（这是一类特殊地FSK，称为连续相位FSK）而键控产生地2FSK 信号，是由电子开关在两个独立地频率源之间转换形成，故相邻码元之间地相位不一定连续.2FSK 调制就是使用两个不同地频率地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 地已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制地开关电路对两个不同地独立地频率源w1、f2 进行选择通.本次课程设计采用地是前面一种方法.如下原理图：振荡频率 f1 振荡频率f2 反相器选通开关选通开关相加器基带文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7

35、 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1

36、W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3

37、文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:C

38、A10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K

39、10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9

40、 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3

41、H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3图 2 键控法产生2FSK 信号地原理图3.2FSK 地解调2FSK 地解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用地是相干解调方式.根据已调信号由两个载波f1、f2 调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2

42、 带通地滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后地信号与相应地载波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其原理如下：图 3 相干解调原理框图2FSK 信号地常用解调方法是采用如下图所示地非相干解调（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信号抽样值地大小，可以不专门设置门限.判决规则应与解调规则相呼应，解调时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路地样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”.输出图 4 非相干解调2FSK 在数字通信中应用较为广泛.国际电信联盟（ITU）建议在数据率低于1200b/s 时采用2FSK 体制.

43、2FSK 可以采用非相干接收方式，接收时不必利用信号地相位信息，因此特别适合应用于衰落信道/随参信道（如短波无线电信道）地场合，这些信息会引起信号地相位和振幅随机抖动和起伏.除此之外，2FSK 信号还有其他解调方法，比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等.过零检测法基于2FSK 信号地过零点数随不同频率而异，通过检测过零点数目地多少，从而区分两个不同频率地信号码元.2FSK 信号经过限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应地尖脉冲序列，这些尖脉冲地密集程度反映了信号地频率高低，尖脉冲地个数就是信号过零点数.把这些尖脉冲变换成较宽地矩形脉冲，以增大其直带通滤波器带通滤波器包络检波器包络检波器抽样判决

44、器文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:

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47、9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D

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49、7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K

50、1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3文档编码:CA10F6K10N2I9 HA4D3H1E1N7 ZN8K1W1K9J3流分量，该直流分量地大小和信号频率地高低成正比.然后经低通滤波器取出此直流分量，这样就完成了频率 幅度变换，从而根据直流分量幅度上地区别还原出数字信号“1”和“0”.