基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真

1、 華東交通大學(xué)現(xiàn)代通信仿真技術(shù)大作業(yè)報(bào)告題目：基于Matlab的2FSK調(diào)制與仿真作者姓名： 專業(yè)班級(jí)： 2011級(jí)通信工程 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 時(shí) 間： 20132014學(xué)年第一學(xué)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(duì)設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真的一門科學(xué)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。現(xiàn)代通信系統(tǒng)分為無線通信和有線通信，它在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。MATLAB和System viewv Simulink是實(shí)現(xiàn)通信仿真的重要技術(shù)手段。 MATLAB是商業(yè)數(shù)學(xué)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(jì)算的高級(jí)

2、技術(shù)計(jì)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(fù)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(jì)和仿真。它是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，可進(jìn)行包括數(shù)字信號(hào)處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的仿真分析。 System View是一個(gè)用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)分析工具，它實(shí)現(xiàn)了功能的軟件化，避開了復(fù)雜的硬件搭建，在不具備先進(jìn)儀器的條件下同樣也能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真本文利用System view軟件設(shè)計(jì)模擬調(diào)制和解調(diào)電路，通過分析其輸入輸出波形驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確性。

3、 本文通過分別用Matlab、Simulink、System view設(shè)計(jì)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(duì)解調(diào)與調(diào)制的實(shí)現(xiàn)，深刻理解Matlab、Simulink以及System view軟件的使用方法和設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(xì)設(shè)計(jì)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(xué)信息工程學(xué)院2011級(jí)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(jìn)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(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1，而符號(hào)“0”對(duì)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(dá)式為：典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)的疊加。因此2FSK

5、信號(hào)的時(shí)域表達(dá)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(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對(duì)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)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)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(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波

6、f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下： 二、Simulink實(shí)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(jì)產(chǎn)生2FSK信號(hào)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(gè)波形為2FSK信號(hào)波形，本次設(shè)計(jì)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(shí)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(hào)

7、去調(diào)制載波的頻率。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的電平是離散的，所以，載波頻率的變化也是離散的。在本實(shí)驗(yàn)中，二進(jìn)制基帶信號(hào)是用正負(fù)電平表示。對(duì)于2FSK，載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)1或-1而變，1對(duì)應(yīng)于載波頻率F1，-1對(duì)應(yīng)于載頻F2。 （1）調(diào)制部分：用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。且2FSK可以看作是兩個(gè)不同載頻的ASK已調(diào)信號(hào)之和。原理框圖： 門一基帶信號(hào)a(n) Acos(t) Sfsk(t) Sfsk(t) 倒相 門二 Acos(t) （2）解調(diào)部分： 2FSK信號(hào)可看成是兩個(gè)載頻不同的ASK信號(hào)，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(hào)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(hào)-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(diǎn)-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(xì)設(shè)計(jì)過程 （1）、信號(hào)產(chǎn)生：二進(jìn)制隨機(jī)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(gè)二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制信號(hào)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(hào)調(diào)制：產(chǎn)生2FSK信號(hào)和加入高斯噪聲后的2FSK信號(hào)1)用二進(jìn)制序列a去調(diào)制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號(hào)，具體做法是用以a生成的方波信號(hào)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(hào)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(hào)相加得

10、到加入噪聲后的sn信號(hào)。并畫出其波形。2、程序源代碼clear allclose alli=10;%基帶信號(hào)碼元個(gè)數(shù)j=5000;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)'); axis(0,5,-1,2); subplot(412); plot(t,st2); title('基帶信號(hào)反碼'); axis(0,5,-1,2); %載波信號(hào) s1=cos(2*pi*f1*t); s2=cos(2*pi*f2*t); subplot(413) plot(s1); title('載

12、波信號(hào)1'); subplot(414), plot(s2); title('載波信號(hào)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(hào)');3、仿真結(jié)果圖五、總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)給我很

13、大的收獲，使我對(duì)Matlab、Simulink、System View操作系統(tǒng)的基本知識(shí)有了初步的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)踐中對(duì)所學(xué)習(xí)的基本知識(shí)和原理方法有了進(jìn)一步的深化，和形象具體的理解。首先，我對(duì)Simulink和System View仿真系統(tǒng)進(jìn)行了了解和學(xué)習(xí)，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其操作有了較為熟練的掌握。通過認(rèn)真老師給的System View系統(tǒng)的參考資料，在學(xué)會(huì)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(yùn)用，這樣更加深了我對(duì)課本所學(xué)只是的理解，更具形象和生動(dòng)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(duì)一些參數(shù)的設(shè)置以及由此引起的波形失真。例如對(duì)載波頻率的設(shè)置，對(duì)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(shí)候，由于對(duì)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(fù)多次，最后輸出較為理想的波形。最后，就是對(duì)課設(shè)的整理完善工作，以及按照課設(shè)報(bào)告的要求來編寫報(bào)告冊(cè)。此工作進(jìn)行的比較順利，還起到了進(jìn)一步疏理知識(shí)的作用，使需要掌握的知識(shí)更加的清晰有條理性。這次課程設(shè)計(jì)，我個(gè)人感覺有較大的收獲。一是學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真性的體現(xiàn)，只有抱著認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度才能干好任何一件事。二是學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)，對(duì)與本學(xué)期所學(xué)知識(shí)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(xué)習(xí)積極性。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心