基于matlab_simulink的2fsk调制解调仿真设计张倩

基于matlab_simulink的2fsk调制解调仿真设计张倩内容摘要：

声的情况下和存在噪声的基础上分别对信号进行调制与解调，并且 在解调的过程中都对整个系统的误码率在 display 模块中有所显示， 得到了比较准确的结果， 进而在存在噪声和不存在噪声时进行对比，对结果进行了详尽而且准确的 分析。 最后给出了一些结论： 信道中的噪声大小严重影响通信质量。 在通信中，要保证通信质量高，必须信道信噪比要高。 在低信噪比信道中，必须想其它办法克服，如信道编码等。 FSK（ Frequencyshift keying）是 信息传输 中使用得较早的一种调制方式 ,它的主要优点是 : 实现起来较容易 ,抗噪声与抗衰减的性能较好。 在中低速数据传输中得到了广泛的应用。 第一章 前 言 专业设计 任务 及要求 1了解并掌握 FSK 调制与解调的基本原理； 2在通信原理课程的基础上设计与分析简单的通信系统； 3学会利用 编写程序进行仿真， 根据实验结果能分析所设计系统的性能。 4学习 MATLAB 的基本知识，熟悉 MATLAB 集成环境下 Simulink 的 仿真 平台。 5利用通信原理相关知识在仿真平台中设计 FSK调制与解调仿真系统并用示波器观察解调后的波形 6在指导老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，能正确的阐述和分析设计和实验结果。 Matlab 简介 Matlab 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。 Matlab可以方便的设计漂亮的界面，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。 Matlab 下的 simulink 简介 Simulink 是实现动态系统建模 、仿真 和分析 的一个集成环境。 它的存在使得 Matlab 的功能进一步扩展。 它支持连续离散及两者混合的线性和非线性系统，也 支持多重采样率的多速率系统。 Simulink 为用户提供了 用方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像用笔和纸来画 一样容易。 与传输的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更 直观、方便、灵活的优点。 通信系统模型 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿 (受信者 )，它的一般模型如图 11 所示。 信 息 源 发 信 设 备 信 道 接 收 设 备 受 信 者 噪 声 图 11 通信系统一般模型 通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。 数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图 12所示， 信 息 源信 源 码 器 信 道 编 码 数 字 调 制 信 道 噪 声 受 信 者信 源 译 码 信 道 译 码 数 字 解 调 图 12 数字通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，模型如图 13 所示。 信 息 源 调 制 器 信 道 解 调 器 受 信 者 噪 声图 13 模拟通信系统模型 数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加 密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。 因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。 近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。 第二章 FSK调制 解调原理及 Matlab仿真 FSK 信号产生 原理 2FSK信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。 例如， 1 码用频率 f1来传输， 0 码用频率 f2 来传输，而其振幅和初始相位不变。 故其表示式为  )c o s ( )c o s (2 1122)(    tA tAF S Kt 时发送 时发送 1 0 式中，假设码元的初始相位分别为 1 和 2 ； 11 2 fπ 和 22 2 fπ 为两个不同的码元的角频率；幅度为 A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （ 1） 模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。 如图 11（ a）所示。 （ 2） 键控法，用数字基带信号 )(tg 及其反 )(tg 相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 11（ b）所示。 这两种方法产生的 2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，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，而键控法产生的 2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 图 11 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的 2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个 2ASK 信号之和，即 )c o s (])([)c o s (])([)c o s ()()c o s ()()(221122112 tnTtgatnTtgattgttgtnsnnsnF S K 其中 )(tg 是脉宽为 sT 的矩形脉冲表示的 NRZ 数字基带信号。  P,0 P11 概率，概率 na  P1,0 P1  概率，概率na 其中， na 为 na 的反码，即若 1na ，则 0na ；若 0na ，则 1na。 2FSK信号的频谱特性： 由于相位离散的 2FSK信号可看成是两个 2ASK信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即 )]()()()([]|)(||)(||)(||)([|)()()(22111612222212116222 21ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSafSfSfSSSSSTA S KA S KF S KS2FSK 信号带宽为 ssF S K RfffffB 2||2|| 21212  式中， ss fR 是基带信号的带宽。 FSK 调制原理 二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。 由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率 f1 和 f2， f1对应数字信息“ 1”， f2对应数字信息“ 0”。 二进制数字信息及已调载波如图 21 所示。 图 21 2FSK 信号 在 2FSK 信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续 2FSK 信号。 相位不连续的 2FSK 通常用频率选择法产生，如图 22所示： 图 22 2FSK 信号调制器 两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。 二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。 调制器各点波形如图23 所示： 图 23 2FSK 调制器各点波形 由 上 图可知，波形 g是波形 e和 f的叠加。 所以，二进制频率调制信号 2FSK可以看成是两个载波频率分别为 f1和 f2 的 2ASK 信号的和。 FSK 解调原理 FSK相关调制解调的原理图 如下： 输入的信号为： tnTtgatnTtgatS snsn 21 c os)]([c os)]([)(   其中 ān是а n的反码。 仿真思路 fs和两个载波频率的值 f1， f2。 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)。 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。