FSK通信原理課程設(shè)計(jì)

1、一、課程設(shè)計(jì)目的：通過課程設(shè)計(jì)，鞏固已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的知識，加深對知識的理解和應(yīng)用，學(xué)會(huì)應(yīng)用Matlab Simulink 或SystemView等工具對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排：課程設(shè)計(jì)時(shí)間為第一周。首先查找資料，掌握系統(tǒng)原理，熟悉仿真軟件，然后編寫程序或構(gòu)建仿真結(jié)構(gòu)模型，最后調(diào)試運(yùn)行并分析仿真結(jié)果。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.1 設(shè)計(jì)要求（1） 學(xué)習(xí)使用計(jì)算機(jī)建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，學(xué)會(huì)利用仿真的手段對于實(shí)用通訊系統(tǒng)的基本理論、基本算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證；（2） 學(xué)習(xí)現(xiàn)有流行通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB7.0的基本實(shí)用方法，學(xué)會(huì)使用這

2、軟件解決實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題；（3） 通過系統(tǒng)仿真加深對通信課程理論的理解，拓展知識面，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣；（4） 用MATLAB7.0設(shè)計(jì)一種2FSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)；1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)題目實(shí)現(xiàn)某種數(shù)字傳輸系統(tǒng)，具體要求如下；（1） 信源：產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)比特流，數(shù)字基帶信號采用單極性數(shù)字信號、矩形波數(shù)字基帶信號波形；（2） 調(diào)制：采用二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）對數(shù)字基帶信號進(jìn)行調(diào)制，使用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號；（3） 信道：屬于加性高斯信道；（4） 解調(diào)：采用相干解調(diào)；（5） 性能分析：仿真出該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)，即該系統(tǒng)的誤碼率，并畫出SNR（信噪比）和誤碼率的曲線圖；

3、2 方案設(shè)計(jì)與論證頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號，在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：典型波形如下圖所示。由圖可見。2FSK信號可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成：2.1 2FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制原理2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列。可以用二進(jìn)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(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路

4、對兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。如下原理圖：2.2 2FSK的解調(diào)方式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.下面我們將詳細(xì)的介紹:2.2.1 非相干解調(diào)經(jīng)過調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號通過兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號分別通過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號。其原理圖如下圖所示：2.2.2 相干解調(diào)根據(jù)已調(diào)信號由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應(yīng)的載波f1、f2相

5、乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如下：本次課設(shè)中采用鍵控法產(chǎn)生2FSK調(diào)制信號，在接收端采用相干解調(diào)法解調(diào)。四、系統(tǒng)仿真詳細(xì)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)全貌1 2FSK調(diào)制信號的產(chǎn)生 上邊左圖為2FSK信號鍵控法產(chǎn)生原理圖，右圖是貝努力基帶數(shù)字信號參數(shù)設(shè)置截圖，可以看出基帶信號頻率為200Hz，這些參數(shù)將在后面設(shè)計(jì)濾波器時(shí)應(yīng)用到。載波f1和載波f2參數(shù)設(shè)計(jì)如下，可以看出頻率分別為1000Hz和3000Hz：兩種載波信號和基帶數(shù)字信號波形如下圖，2 2FSK調(diào)制信號與加性高斯噪聲的疊加 上邊左圖為2FSK調(diào)制信號與加性高斯噪聲的疊加設(shè)計(jì)圖，右圖為加性高斯噪聲參數(shù)設(shè)置圖下圖為

6、2FSK調(diào)制信號、加性高斯噪聲信號和疊加后信號波形圖：3 解調(diào)模塊帶通濾波器的設(shè)計(jì) 基帶數(shù)字信號取樣周期是0.005S，頻率為200Hz，則其帶寬是400Hz，濾波器的是根據(jù)載波中心頻率和基帶信號帶寬設(shè)計(jì)的，上圖為對對應(yīng)于載波f1的帶通濾波器，F(xiàn)c1為帶通起始頻率，F(xiàn)c2為截至頻率。下圖為對對應(yīng)于載波f2的帶通濾波器設(shè)計(jì)：經(jīng)過帶通濾波器出來的波形如下圖所示：4 解調(diào)模塊相乘器的設(shè)計(jì)相乘器的設(shè)計(jì)，實(shí)則為一乘法器，將帶通濾波器出來的信號與本地載波相乘，具體設(shè)計(jì)如下圖： 5 解調(diào)模塊低通濾波器的設(shè)計(jì)此處兩個(gè)低通濾波器的設(shè)置參數(shù)一致，具體的如下圖： 經(jīng)過低通濾波器濾波后出來的信號波形如下圖：6 解調(diào)模

7、快抽樣判決和眼圖誤碼率分析的設(shè)計(jì)具體的設(shè)計(jì)如下：抽樣判決模塊采用Relational Operator模塊，后接一延時(shí)模塊，出來的信號分別進(jìn)行眼圖分析和誤碼率分析，下面具體介紹和兩個(gè)部分。眼圖分析部分，采用升余弦滾降接受濾波器，濾波后進(jìn)入眼圖分析，二者參數(shù)設(shè)置如下：眼圖波形如下圖：五、課設(shè)心得：在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我獲益匪淺。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓我清楚地了解和掌握了Simulink的功能，實(shí)現(xiàn)了所學(xué)2FSK調(diào)制解調(diào)的仿真，對2FSK的原理更加熟悉了，并鞏固了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識點(diǎn)。體會(huì)到理論和實(shí)際是有好大不同的，實(shí)踐離不開理論，理論只有應(yīng)用于實(shí)踐才能發(fā)揮其作用。學(xué)過的東西，只有自己實(shí)際去做了才

8、能更熟悉，才能對其本質(zhì)更了解。在將理論用各種方法實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，我們也在不斷的搜集資料，不斷的學(xué)習(xí)，獲得更多的相關(guān)知識。在對MATLAB的應(yīng)用中和學(xué)習(xí)別人的程序時(shí)，我體會(huì)到MATLAB的功能之強(qiáng)大，應(yīng)用之廣泛，任何一件作品都是沒有最好，只有更好，但是無論通過怎樣的途徑，我們都能表達(dá)出理論的成果。因此對其產(chǎn)生了更大的興趣，很有感覺。總之這次課程設(shè)計(jì)使我收獲甚大。六、參考書目：1 劉樹棠譯. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)-使用Matlab. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2001.2 李建新等編著. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-Matlab通信工具箱. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2001.3 李賀冰等編. Simulink通信仿真教程. 北京: 國防工業(yè)出版社,