基于matlab環(huán)境下FSK的調(diào)制與解調(diào)的分析

1、基于matlab環(huán)境下FSK的調(diào)制與解調(diào)的分析1引言 MATLAB是由MATH WORKS公司于1984年推出的一種面向科學(xué)與工程的計算軟件，通過MATLAB和相關(guān)工具箱，工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺下完成相應(yīng)的科學(xué)計算工作。MATLAB 本身包含了 600 余個用于數(shù)學(xué)計算、統(tǒng)計和工程處理的函數(shù)，這樣，就可以迅速完成科學(xué)計算任務(wù)而不必進(jìn)行額外的開發(fā)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工具箱算法極大的擴(kuò)展了 MATLAB 的應(yīng)用領(lǐng)域，所以MATLAB自推出以來就受到廣泛的關(guān)注。MATLAB特點: 一,數(shù)值計算功能,在MATLAB中，每個數(shù)值元素都視為復(fù)數(shù)，而且只有雙精度（64位）一種數(shù)據(jù)格式，

2、省去多種的設(shè)置，雖然在運行速度和內(nèi)存消耗方面付出了代價，卻使MATLAB的編程大大簡化。MATLAB的數(shù)值計算基本功能包括：矩陣運算、多項式和有理分式計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析以及數(shù)值分析等。二,符號計算功能,在實際應(yīng)用中，除了數(shù)值計算外，還需要得到方程的解析解，簡化和展開多項式和函數(shù)表達(dá)，求解函數(shù)值等，所有這些均屬于符號計算的領(lǐng)域。三,便棧式的編程語言,與Fortran和C等高級語言相比，MATLAB的語法規(guī)則更簡單，更貼近人的思維方式和表達(dá)習(xí)慣，使得編寫程序就像在便棧上列寫公式和演算一樣。四,強(qiáng)大而簡易的作圖功能,能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標(biāo)繪圖。五,高智能化,繪圖時自動選擇最佳坐標(biāo)，大大方便了用戶

3、。自動檢測和顯示程序錯誤，減輕編程和調(diào)試的工作量。六,豐富實用的工具箱,MATLAB軟件包括基本部分和擴(kuò)展部分。擴(kuò)展部分成為工具箱。工具箱分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計算功能，可視建摸仿真功能以及文字處理功能等。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)工具箱、信號處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。MATLAB6.x的集成環(huán)境,在Windos桌面，雙擊MATLAB圖標(biāo)，系統(tǒng)就會進(jìn)入MATLAB6.x的工作環(huán)境。MATLAB6.x的集成環(huán)境由桌面平臺以及組件組成。它包括8個組成部分：指令窗口、歷史指令窗口、工作臺及工具箱窗口、當(dāng)

4、前工作目錄窗口、工作空間窗口、矩陣編輯器、程序編輯器和幫助瀏覽器。 MATLAB幫助系統(tǒng),MATLAB為用戶提供了三種幫助功能：一.利用幫助菜單獲取幫助信息。單擊MATLAB工作窗口的菜單欄Help菜單項，彈出幫助菜單項。選擇Help Window 選項，可以打開MATLAB的主題窗口。選擇Help Desk選項，可以打開MATLAB幫助工作臺。二.通過指令窗口獲取幫助信息，用戶可以在指令窗口直接鍵入幫助指令來獲得幫助。三.使用演示功能（Demo）。MATLAB帶有生動直觀的演示程序，可以幫助用戶形象直觀地學(xué)習(xí)和理解MATLAB的使用方法和強(qiáng)大的功能。啟動演示程序有下面幾種方法：(一)在工作臺

5、和工具箱窗口中，列出了MATLAB和已經(jīng)安裝的各種工具箱。單擊欲學(xué)習(xí)的工具箱前面的“+”號，在打開的功能項中，雙擊Demos，即可打開演示程序。(二)選擇Help菜單Demos選項，可以打開MATLAB的演示窗口。(三)在指令窗口中鍵入指令demo,同樣可以打開MATLAB演示窗口。FSK簡介： FSK（Frequency-shift keying）- 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。它是利用基帶數(shù)字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)FSK在matlab環(huán)境下過程與結(jié)果FSK的模擬仿真是采用的matlab軟件，其在電腦運行環(huán)境如圖3-1所示。實驗過程是在窗口

6、點擊matlab快捷方式，使其運行，將FSK調(diào)制與解調(diào)的程序輸入框中，點擊回車即可運行，運行結(jié)果后面進(jìn)行分析。 在matlab環(huán)境下調(diào)制與解調(diào)的程序如下: （百分號后為程序注釋）function FSKFc=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(jìn)行仿真的信息代碼個數(shù)M=2; %進(jìn)制數(shù)SNRpBit=60; %信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=12345 54321;numPlot=15; %產(chǎn)生25個二進(jìn)制隨機(jī)碼x=randsrc(numSymb,1,0:M-1); %產(chǎn)生25個二進(jìn)制隨機(jī)碼f

7、igure(1)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);title(二進(jìn)制隨機(jī)序列)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %調(diào)制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;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

8、(2);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元頻移鍵控解調(diào)figure(5)stem(0:n

9、umPlot-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(jìn)制隨機(jī)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) %帶輸出波形的非相干M元頻移鍵控解調(diào)figure(7)stem(0:numPlot

10、-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(jìn)制隨機(jī)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)后誤碼率統(tǒng)計)errorSym ratioSym=symerr(x,z2); figure(9)si

11、mbasebandex(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 程序的運行過程是：首先產(chǎn)生25個隨機(jī)序列碼（如圖3-2所示 注：此序列為隨機(jī)序列，每一次運行程序所產(chǎn)生的序列都不同），然后通過調(diào)用函數(shù)對該序列進(jìn)行調(diào)制（如圖3-3所示）。在調(diào)制信號中加入高斯白噪聲（如圖3-4所示）。在通過調(diào)用函數(shù)讓函數(shù)通過相干解調(diào)方式進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)信號（如圖3-5所示）。在通過調(diào)用函數(shù)讓調(diào)制信號 圖3-2 圖3-3 圖3-4 圖3-5通過非相干解調(diào)方式進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)信號（如圖3-6所示）。圖3-7是相干解調(diào)后的誤碼率統(tǒng)計，圖3-8是非相干解調(diào)的誤碼率統(tǒng)計。 圖3-6 圖3-7 圖3-8 (注釋： 圖3-7, 圖3-8中右上角的意思為，Theoretical SER 理論軟件錯誤率;Theoretical BER 理論二進(jìn)制誤碼率 ;Simulated SER 模擬軟件錯誤率; Simulated BE