基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真

1、 華東交通大學現(xiàn)代通信仿真技術(shù)大作業(yè)報告題目：基于Matlab的2FSK調(diào)制與仿真作者姓名： 專業(yè)班級： 2011級通信工程 學 號： 指導老師： 時 間： 20132014學年第一學期 2基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真摘 要現(xiàn)代通信仿真技術(shù)是對設(shè)計的通信系統(tǒng)進行模擬仿真的一門科學技術(shù)，以提升系統(tǒng)的可用性。通信系統(tǒng)是用于完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)分為無線通信和有線通信，它在各個領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。MATLAB和System viewv Simulink是實現(xiàn)通信仿真的重要技術(shù)手段。 MATLAB是商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級

2、技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。利用它們可以構(gòu)造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌贤ㄐ畔到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，也可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。它是一個強有力的動態(tài)系統(tǒng)分析工具，可進行包括數(shù)字信號處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的仿真分析。 System View是一個用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計、仿真的動態(tài)分析工具，它實現(xiàn)了功能的軟件化，避開了復雜的硬件搭建，在不具備先進儀器的條件下同樣也能完成復雜的通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真本文利用System view軟件設(shè)計模擬調(diào)制和解調(diào)電路，通過分析其輸入輸出波形驗證所設(shè)計電路的正確性。

3、 本文通過分別用Matlab、Simulink、System view設(shè)計2FSK調(diào)制與解調(diào)的仿真，深入了解數(shù)字頻率調(diào)制2FSK的基本原理，掌握用現(xiàn)代通信仿真技術(shù)對解調(diào)與調(diào)制的實現(xiàn)，深刻理解Matlab、Simulink以及System view軟件的使用方法和設(shè)計方法。 目 錄 摘 要 1一、 數(shù)字調(diào)制2FSK原理 3 1、數(shù)字調(diào)制2FSK原理 3 2、 數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(diào)方法 4二、 Simulink實現(xiàn) 2FSK調(diào)制 5 1、仿真原理圖 5 2、參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果 5三、 用System view 實現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通 6 1、調(diào)制原理與解調(diào)原理 6 2、仿真圖與結(jié)果 7四、

4、用Matlab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制9 1、詳細設(shè)計過程9 2、程序源代碼9 3、仿真結(jié)果圖11五、 總結(jié)1213華東交通大學信息工程學院2011級通信工程 一、數(shù)字調(diào)制2FSK原理 1、數(shù)字調(diào)制2FSK原理 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(yīng)于載頻f1，而符號“0”對應(yīng)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：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

5、信號的時域表達式又可以寫成： 數(shù)字調(diào)制2FSK原理框圖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。可以用二進制“1”來對應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對應(yīng)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： 2、數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(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(yīng)的載波

6、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： 二、Simulink實現(xiàn) 2FSK調(diào)制 1、仿真原理圖 2FSK調(diào)制仿真系統(tǒng)原理圖2、參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果本設(shè)計產(chǎn)生2FSK信號的方法采用的是鍵控法。 正弦波發(fā)生器0 正弦波發(fā)生器1開關(guān)設(shè)置： 示波器設(shè)置 ：仿真結(jié)果圖如下： 分析： 圖中第4個波形為2FSK信號波形，本次設(shè)計產(chǎn)生2FSK 波形的方法為鍵控法，所以其產(chǎn)生的波形相鄰碼元之間的相位不連續(xù)，由圖中可以看出，低頻代表碼元“1”，高頻代表碼元“0”。三、用System view 實現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通 1、 調(diào)制原理與解調(diào)原理圖 FSK是用數(shù)字基帶信號

7、去調(diào)制載波的頻率。因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以，載波頻率的變化也是離散的。在本實驗中，二進制基帶信號是用正負電平表示。對于2FSK，載波頻率隨著調(diào)制信號1或-1而變，1對應(yīng)于載波頻率F1，-1對應(yīng)于載頻F2。 （1）調(diào)制部分：用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。且2FSK可以看作是兩個不同載頻的ASK已調(diào)信號之和。原理框圖： 門一基帶信號a(n) Acos(t) Sfsk(t) Sfsk(t) 倒相 門二 Acos(t) （2）解調(diào)部分： 2FSK信號可看成是兩個載頻不同的ASK信號，有相干和非相干兩種解調(diào)方式。這里采用相干方式。（LP指低通濾波器）原理框圖 LP 解調(diào)信號Sfsk(t) 相干載波

8、Acos(t) LP 相干載波Acos(t) 2、仿真圖與結(jié)果 用Systemview軟件建立仿真電路如下： 元件參數(shù)配置 Token 0 基帶信號-PN序列(頻率=500HZ,電平=2Level,0偏移） Token 2,18 反相器 ；Token 1,3 半波整流器 (門限=0V)； Token 4,5,13,14 乘法器 ；Token 8,17 加法器； Token 6,7,11,12載波-正弦波(6,11=500HZ;7,12=1000HZ) Token 15,16 模擬低通濾波器 Token 9,10,19 觀察點-分析窗3、 用單刀雙擲開關(guān)控制完成調(diào)制仿真波形圖如下：四、用Matl

9、ab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制 1、詳細設(shè)計過程 （1）、信號產(chǎn)生：二進制隨機序列和兩列頻率不等的載波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

10、到加入噪聲后的sn信號。并畫出其波形。2、程序源代碼clear allclose alli=10;%基帶信號碼元個數(shù)j=5000;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率f2=5;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號頻率B1=2*f1;%載波1帶寬B2=2*f2;%載波2帶寬%產(chǎn)生基帶信號st1=t;for n=1:10 if a(n)<1; for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0; end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1; end endend s

11、t2=t; %基帶信號求反 for n=1:j; if st1(n)>=1; st2(n)=0; else st2(n)=1; end end; figure(1); subplot(411); plot(t,st1); title('基帶信號'); axis(0,5,-1,2); subplot(412); plot(t,st2); title('基帶信號反碼'); axis(0,5,-1,2); %載波信號 s1=cos(2*pi*f1*t); s2=cos(2*pi*f2*t); subplot(413) plot(s1); title('載

12、波信號1'); subplot(414), plot(s2); title('載波信號2'); %調(diào)制 F1=st1.*s1;%加入載波1 F2=st2.*s2;%加入載波2 figure(2); subplot(311); plot(t,F1); title('s1*st1'); subplot(312); plot(t,F2); title('s2*st2'); e_fsk=F1+F2; subplot(313); plot(t,e_fsk); title('2FSK信號');3、仿真結(jié)果圖五、總結(jié)這次的課程設(shè)計給我很

13、大的收獲，使我對Matlab、Simulink、System View操作系統(tǒng)的基本知識有了初步的認識，并在實踐中對所學習的基本知識和原理方法有了進一步的深化，和形象具體的理解。首先，我對Simulink和System View仿真系統(tǒng)進行了了解和學習，在短時間內(nèi)對其操作有了較為熟練的掌握。通過認真老師給的System View系統(tǒng)的參考資料，在學會AM,DSB,FM,的調(diào)制與解調(diào)原理基礎(chǔ)上，我能夠較為順利的建立好仿真數(shù)字調(diào)制2FSK的模型圖。其次，能夠把調(diào)制解調(diào)的理論原理較好的在仿真系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，加以理解和運用，這樣更加深了我對課本所學只是的理解，更具形象和生動性，具體并容易理解。但是，操

14、作過程中也出現(xiàn)了一些問題。主要是對一些參數(shù)的設(shè)置以及由此引起的波形失真。例如對載波頻率的設(shè)置，對濾波器參數(shù)的設(shè)置以及增益設(shè)置等等。參數(shù)的設(shè)置直接影響到波形是否失真的情況。開始的時候，由于對此過程理解的不夠好，波形有較明顯的失真，但是經(jīng)過修改，比較，反復多次，最后輸出較為理想的波形。最后，就是對課設(shè)的整理完善工作，以及按照課設(shè)報告的要求來編寫報告冊。此工作進行的比較順利，還起到了進一步疏理知識的作用，使需要掌握的知識更加的清晰有條理性。這次課程設(shè)計，我個人感覺有較大的收獲。一是學習態(tài)度認真性的體現(xiàn)，只有抱著認真嚴謹?shù)膽B(tài)度才能干好任何一件事。二是學期末的課程設(shè)計，對與本學期所學知識的整理，總結(jié)以及鞏固起到不可忽視的作用，更提高了我們的學習積極性。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 在此要感謝我們的指導老師對我悉心