通信原理课程设计报告2FSK调制与解调系统设计与仿真.docx

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1、通讯系统原理课程设计设计题目：2FSK 调制与解调系统设计与仿真姓名:院系：专业： 指导教师： 日期：2FSK 调制与解调系统设计与仿真指导教师摘要：本文主要是利用 MATLAB7.0 来实现 2FSK 数字调制系统解调器的设计。该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、承受滤波器模块、解调以及信宿，并未各个模块进展相应的参数设置。在此根底上生疏 MATLAB 的功能及操作，最终通过观看仿真图形进展波形分析及系统的性能评价。关键词：2FSKMATLAB 调制解调引言：2FSK 信号的产生方法主要有两种：一种是调频法，一种是开关法。这两种方法产生的 2FSK 信号的波形根本一样，只有一点差异

2、，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而开关法产生的2FSK 信号则分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元之间的相位不肯定是连续的。本设计承受后者-开关法。2FSK 信号的接收也分为相干和非相干接收两种，非相干接收方法不止一种， 它们都不利用信号的相位信息。故本设计承受相干解调法。1 设计任务与要求1.1 设计要求（1） 学习使用计算机建立通信系统仿真模型的根本方法及根本技能，学会利用仿真的手段对于有用通讯系统的根本理论、根本算法进展实际验证；（2） 学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0 的根本有用方法，学会使用这软件解决实际系统消灭的问题；

3、（3） 通过系统仿真加深对通信课程理论的理解，拓展学问面，激发学习和争论的兴趣；（4） 用 MATLAB7.0 设计一种 2FSK 数字调制解调系统；1.2 设计任务依据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下；（1） 信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号承受单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形；（2） 调制：承受二进制频移键控 2FSK对数字基带信号进展调制，使用键控法产生 2FSK 信号；（3） 信道：属于加性高斯信道；（4） 解调：承受相干解调；（5） 性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出 SNR信噪比和误码率的曲线图；2 方案设计与论证频

4、移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在 2FSK 中，载波的频率随基带信号在f1 和 f2 两个频率点间变化。故其表达式为：e2 FSK(t ) = A cos( wA cos( wt +j)1 nt +q)2 n典型波形如以下图所示。由图可见。2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因a此 2FSK 信号的时域表达式又可以写成：s(t) =ag(t - nT)cos(w t +q) + _g(t - nT)cos(wt +j )2FSKns1nns

5、2nnnak1011001s1 (t)ts2 (t)tcos (w1 t+n )tcos (w2 t+n)ts 1(t) co s(w1t+n )ts2 (t) cos (w2 t+n)t2 FSK 信号t2.12FSK 数字系统的调制原理2FSK 调制就是使用两个不同的频率的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 的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列掌握的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2 进展选择通。如下原理图：载波f1载波f22FSK输出信号二进制数据2FSK的调制原理图2.2 2FSK 的解调方式2FSK 的解调

6、方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式.下面我们将具体的介绍:2.2.1 非相干解调经过调制后的 2FSK 数字信号通过两个频率不同的带通滤波器 f1、f2 滤出不需要的信号， 然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最终将两种信号同时输入到抽样判 决器同时外加抽样脉冲，最终解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如以下图所示：带通滤波F器1包络检波器输入抽样脉冲输出抽样判决器带通滤波F器2包络检波器非相干方式原理图2.2.2 相干解调依据已调信号由两个载波 f1、f2 调制而成，则先用两个分别对 f1、f2 带通的滤波器对已调信号进展滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载

7、波f1、f2 相乘进展相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进展抽样判决器即可。原理图如下：cos2 f1t带通滤波器F1带通滤波器F2相乘器抽样脉冲相乘器低通滤波器抽样判决器低通滤波器cos2 f2t输入输出相干方式原理图3 源程序与仿真结果3.1 源程序代码Fc=10;%载频Fs=40;%系统采样频率Fd=1;%码速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25;%进展仿真的信息代码个数M=2;%进制数SNRpBit=60;%信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);%60 seed=12345 54321;numPlot=15;x=randsrc(numSymb,1,0:M-1);

8、%产生 25 个二进制随机码figure(1)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),”bx”);%显示 15 个码元，杆图，从 x 的前十五个随机数中选取title(”二进制随机序列”) xlabel(”Time”); ylabel(”Amplitude”);%调制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,”fsk”,M,df);%数字带通调制numModPlot=numPlot*Fs; %15*40 t=0:numModPlot-1./Fs;%数组除法仿真时间 figure(2)plot(t,y(1:length(t),”b-”);axis(min(t) max(t) -1.

9、5 1.5); title(”调制后的信号”) xlabel(”Time”); ylabel(”Amplitude”);%在已调信号中参加高斯白噪声randn(”state”,seed(2);%生成-2 到+2 之间的随机数矩阵y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),”measured”,”dB”);%在已调信号中参加高斯白噪声figure(3)plot(t,y(1:length(t),”b-”);%画出经过信道的实际信号axis(min(t) max(t) -1.5 1.5); title(”参加高斯白噪声后的已调信号”) xlabel(”Time”);

10、 ylabel(”Amplitude”);%相干解调figure(4)z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,”fsk/eye”,M,df); title(”相干解调后的信号的眼图”)%带输出波形的相干M 元频移键控解调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(”相干解调后的信号原序列比较”)legend(”原输入二进制随机序列”,”相干解调后的信号”) xlabel(”

11、Time”);ylabel(”Amplitude”);%非相干解调figure(6)z2=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,”fsk/eye/noncoh”,M,df); title(”非相干解调后的信号的眼图”)%带输出波形的非相干M 元频移键控解调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(”非相干解调后的信号”)legend(”原输入二进制随机序列”,”非相干解调后的

12、信号”) xlabel(”Time”);ylabel(”Amplitude”);%误码率统计errorSym ratioSym=symerr(x,z1); figure(8)simbasebandex(0:1:5); title(”相干解调后误码率统计”)errorSym ratioSym=symerr(x,z2); figure(9)simbasebandex(0:1:5); title(”非相干解调后误码率统计”)%滤除高斯白噪声Delay=3;R=0.5;PropD=0;%滞后 3syf,tf=rcosine(Fd,Fs,”fir”,R,Delay);%升余弦函数yo2,to2=rcos

13、flt(y,Fd,Fs,”filter”,yf);%参加高斯白噪声后的已调信号和经过升余弦滤波器后的已调信号t=0:numModPlot-1./Fs;figure(10) plot(t,y(1:length(t),”r-”); hold on;plot(to2,yo2,”b-”);%滤出带外噪声hold off;axis(0 30 -1.5 1.5);xlabel(”Time”); ylabel(”Amplitude”);legend(”参加高斯白噪声后的已调信号”,”经过升余弦滤波器后的已调信号”) title(”升余弦滤波前后波形比较”)eyediagram(yo2,N);%眼图title

14、(”参加高斯白噪声后的已调信号的眼图”)3.2 仿真结果4 系统性能分析对于数字传输系统而言，最重要的性能指标就是误码率。在白色高斯噪声信道中，误码率打算于监控体制和接收端的信噪比r = A2 / 2s2 。对于 2FSK 调制与解调系统，相干解调的误码n率小于非相干解调的误码率。其中，相干检测法的误码率为=1rPerfc ()e22当信噪比很大时，上式可近似的表示为1P=e2 p re - r / 2非相干解调法承受包络检波法接收信号，其误码率为P=1e2e - r / 2依据上面的两个式子，本系统相干检测法的误码率为：Pe1= 4.82 10-15而非相干包络检波法的误码率为： Pe2=

15、4.68 10-14明显 Pe1 P，所以相干解调性能优于非相干解调。并且2FSK 信号占用频带宽，在信道中e2的坚韧性好。5 程序调试系统设计消灭的问题：在做信号调制模块时，屡次调制都未成功，经过复查觉察，振荡器的频率f1 和 f2 需要为pi 的倍数才能够在一个时间单位内消灭完整波形。在做解调模块时，simulink 仿真中的带通滤波器失真较大经反复调试其上限频率和下限频率之后，使其失真明显减小。解调最终局部抽样 判决不知如何实现，懊悔询问教师得以解决。最终在计算机误码率时，其中simulink 一个计算误码率的模块始终消灭错误，最终没有找到出错缘由，打算用代码来实现其功能。6 结论与心得

16、本次设计主要涉及到了通信原理和 MATLAB 的相关学问与运用，主要有基带信号的调制原理及方法、加性高斯噪声 特性、相干解调的原理及实现方法、带通和低通滤波器的特性、抽样判决的实现方法、信噪比和误码率的计算等等，加深了对上述相关学问的了解，是自己更深刻 理解了调制与解调的原理和实现方法，已经根本把握了MATLAB 的根本应用。通过这次课程设计，我们学到了很多书本上没有的学问。熬炼了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的力量。而且本次设计有自己和队友共同完成。加强了和别人沟通的力量已经团队精神，对我们走向社会是个很好的熬炼。2FSK modulation and demodulation sys

17、temKey words： 2FSKMATLABModulation and demodulationNoiseAbstract： 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

18、 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 (analysis of bit error rate).参考文献（1） 1樊昌信、曹丽娜 通信原理 国防工业出版社 2023 年 5 月（2） 2曹弋 MATLAB 课程及实训机械工业出版社 2023 年 5 月（3） 3樊昌信 通讯原理教程 电子工业出版社2023 年 5 月（4） 4刘波、文忠、曾涯 MATLAB 信号处理电子工业出版社 2023 年 7 月（5） 5 张卫刚.通信原理与通信技术M.第 2 版.徐国平,译.北京:电子工业出版社,2023（6） 6孙亮 MATLAB 语言与掌握系统方真 北京工业大学出版社 2023 年 1 月