基于MATLAB的2FSK調(diào)制解調(diào)課設(shè)[行業(yè)二類]

1、摘要FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點是: 實現(xiàn)起來較 容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應用。所謂FSK就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。二進制的基帶信號是用正負電平來表示的。FSK-又稱頻移鍵控法。FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點是: 實現(xiàn)起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應用。所謂FSK就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。關(guān)鍵詞：2FSK 基帶信號 載波 調(diào)制解調(diào)文書#借鑒目錄摘要0一 引言1二 設(shè)計原理22.1 2FSK介紹22.2 2FSK調(diào)制原理22.3 2FSK解調(diào)原理3三 詳細

2、設(shè)計步驟4四 設(shè)計結(jié)果及分析54.1 信號產(chǎn)生54.2 信號調(diào)制74.3 信號解調(diào)84.4 課程設(shè)計程序10五 心得體會17六 參考文獻16一、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，即由調(diào)頻產(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信號的接受也分為相干和非相干接受兩種，非相干接受方法不止一種，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。二、 設(shè)計原理2.1

3、2FSK介紹： 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號便是符號“1”對應于載頻f1，而符號“0”對應于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。其表達式為： (3-1)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： (3-2)2.2 2FSK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”來對應于載頻f1，而“0”用來

4、對應于另一相載頻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進行選擇通。本次課程設(shè)計采用的是前面一種方法。如下原理圖：圖1 調(diào)制原理框圖2.3 2FSK解調(diào)原理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，本次課程設(shè)計采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號由兩個載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)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的載波f1、f2相乘進行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可其原理如下：圖2 相干解調(diào)原理框圖三、詳細設(shè)計步驟1信號產(chǎn)生：二進制隨機序列和兩列頻率不等

5、的載波1)利用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生10個二進制隨機數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制信號a。并畫出其波形。2)產(chǎn)生兩列余弦波tuf1和tuf2，頻率分別為f1=20hz,f2=100hz；并畫出其波形。2信號調(diào)制：產(chǎn)生2FSK信號和加入高斯噪聲后的2FSK信號1)用二進制序列a去調(diào)制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號，具體做法是用以a生成的方波信號g1a直接與tuf1相乘，用a取反后的方波g2a與tuf2相乘，再將兩列信號相加。并畫出其波形。2)調(diào)用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生高斯噪聲no，并與2fsk信號相加得到加入噪聲后的sn信號。并畫出其波形。3解調(diào)1)對于兩列讓sn通過兩個帶通濾波器H1和H2，他們分

6、別以f1和f2為中心頻率，并畫出經(jīng)過帶通濾波器后的波形。2)對這兩列波形分別相干解調(diào)乘以與他們同頻同相的余弦波tuf1和tff2，畫出此時的波形。3)讓這兩列波形再通過低通濾波器sw1和sw2得到這兩列基帶調(diào)制波形g1a和g2a.畫出其波形。4)最后將兩列波g1a和g2a通過抽樣判決器，畫出其波形st，并與之前調(diào)制后的波形sn做對比。三、 設(shè)計結(jié)果及分析4.1 信號產(chǎn)生 波形figure(1) 圖3 figure(1) 第一幅圖現(xiàn)實了此時產(chǎn)生的二進制序列是1011011011，第二和第三幅圖片是頻率為20hz的載波tuf1和頻率為100hz的載波tuf2的波形。圖 4 調(diào)制信號的頻譜圖 圖 5

7、 載波1的頻譜圖 圖 6 載波2的頻譜圖4.2 信號調(diào)制波形figure(2)圖7 figure(2) 由于產(chǎn)生的隨即序列是1011011011，對比上面figure2可以看出，波形較疏的是tuf1，波形較密的是tuf2，上圖呈現(xiàn)的序列是：1011011011，與調(diào)制波相符。 圖8 已調(diào)信號的頻譜圖4.3 信號解調(diào)1) 波形figure(3) 圖9 figure(3) 經(jīng)過帶通濾波器之后濾出了頻率為f1和f2的載波，從figure(2)和figure(3)的對比可以看出這一步做對了。2) 波形figure(4) 圖10 figure(4) 這是兩列信號經(jīng)過相干解調(diào)乘以同頻同相的載波之后得到的波

8、形，可以看出figure(4)比figure(3)的波形更密了。3) 波形figure(5)圖11 figure(5)經(jīng)過低通濾波器之后，調(diào)制信號被濾出來了，第一幅為tuf1，濾波后的序列為：1011011011，與之前的調(diào)制信號相同。第二幅圖為：0100100100，與調(diào)制信號相反，這是因為在程序中隊調(diào)制信號取反之后才和tuf2相乘的。4) 波形figure(6)圖12 figure(6)經(jīng)過抽樣判決之后，恢復出來的基帶信號是：1011011011，與調(diào)制信號一樣，從原始波形也可以看出，解調(diào)后的波形與調(diào)制信號相同。2FSK調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)。 圖 13 信噪比與誤碼率關(guān)系圖由圖可以看出隨著信噪比的

9、增大，誤碼率在降低4.4 課程設(shè)計程序：1 fs=2000; %抽樣頻率2 dt=1/fs;3 f1=20; %定義兩列載波的頻率4 f2=100;5 a=round(rand(1,10); %產(chǎn)生二進制隨機序列6 g1=a;7 g2=a;8 g11=(ones(1,2000)*g1; %產(chǎn)生方波信號9 g1a=g11(:); 10 g21=(ones(1,2000)*g2;11 g2a=g21(:);12 t=0:dt:10-dt;13 t1=length(t);14 tuf1=cos(2*pi*f1.*t)15 tuf2=cos(2*pi*f2.*t)16 subplot(311)17 n

10、=0:9;18 x=square(1,50);19 stem(0:9,a*x);20 grid;21 xlabel(二進制隨機序列)22 ylabel(幅度)23 subplot(312);24 plot(t,tuf1);25 title(頻率為f1的余弦波)26 ylabel(幅度)27 subplot(313);28 plot(t,tuf2);29 title(頻率為f2的余弦波)30 ylabel(幅度)31 figure(2)32 fsk1=g1a.*tuf1;33 fsk2=g2a.*tuf2;34 fsk=fsk1+fsk2;35 no=0.01*randn(1,t1);%噪聲36

11、 sn=fsk+no;37 subplot(211);38 plot(t,fsk);39 title(2fsk波形)40 ylabel(幅度)41 subplot(212);42 plot(t,sn);43 title(加入高斯噪聲后的2fsk波形)44 ylabel(幅度的大小)45 xlabel(t)46 figure(3) %FSK解調(diào)47 b1=fir1(101,10/800 20/800);48 b2=fir1(101,90/800 110/800); %設(shè)置帶寬參數(shù)49 H1=filter(b1,1,sn); %b1為分子，1為分母，sn為濾波器輸入序列50 H2=filter(b

12、2,1,sn); %噪聲信號同時通過兩個濾波器51 subplot(211);52 plot(t,H1);53 title(經(jīng)過帶通濾波器H1后的波形) %畫出經(jīng)過H1濾波器后的波形54 ylabel(幅度);55 subplot(212);56 plot(t,H2); %畫出經(jīng)過濾波器二后的波形57 title(經(jīng)過帶通濾波器H2后的波形)58 ylabel(幅度)59 xlabel(t)60 sw1=H1.*H1; %相干解調(diào)乘以同頻同相的載波61 sw2=H2.*H2;%經(jīng)過相乘器 62 figure(4)63 subplot(211);64 plot(t,sw1);65 title(經(jīng)

13、過相乘器h1后的波形) %畫出乘以同頻同相載波后的波形66 ylabel(幅度)67 subplot(212);68 plot(t,sw2);69 title(經(jīng)過相乘器h2后的波形)70 ylabel(.幅度)71 xlabel(t)72 bn=fir1(101,2/800 10/800); %經(jīng)過低通濾波器73 figure(5)74 st1=filter(bn,1,sw1);75 st2=filter(bn,1,sw2);76 subplot(211);77 plot(t,st1);78 title(經(jīng)過低通濾波器sw1后的波形) %經(jīng)過低通濾波器，濾出頻率79 ylabel(幅度) %

14、為f1,f2的基帶調(diào)制信號波形80 subplot(212);81 plot(t,st2);82 title(經(jīng)過低通濾波器sw2后的波形)83 ylabel(幅度)84 xlabel(t)%判決85 for i=1:length(t)86 if(st1(i)=st2(i)87 st(i)=0;88 else st(i)=st2(i);89 end 90 end91 figure(6)92 st=st1+st2;93 subplot(211);94 plot(t,st);95 title(經(jīng)過抽樣判決器后的波形) %畫出經(jīng)過抽樣判決的波形 96 ylabel(幅度)97 subplot(212

15、);98 plot(t,sn);99 title(原始的波形)100 ylabel(幅度)101 xlabel(t)五、心得體會通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。我覺得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用所學知識，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們有了實踐的機會。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。此次課程設(shè)計，學到了很多課內(nèi)學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變。在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的