通信原理實驗報告

1、一、 設(shè)計目的和意義1、 熟練地掌握matlab在數(shù)字通信工程方面的應(yīng)用。2、 了解信號處理系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟。3、 理解2FSK調(diào)制解調(diào)的具體實現(xiàn)方法，加深對理論的理解，并實現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)，畫出各個階段的波形。4、 學(xué)習(xí)信號調(diào)制與解調(diào)的相關(guān)知識。5、 通過編程、調(diào)試掌握matlab軟件的一些應(yīng)用，掌握2FSK調(diào)制解調(diào)的方法，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣；二、 設(shè)計原理12FSK介紹： 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)字消息控制的頻率。22FSK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

2、二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(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(jìn)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2 調(diào)制原理框圖32FSK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(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)行抽樣判決器即可其原理如下：圖3 相干解調(diào)原理框

3、圖三、 詳細(xì)設(shè)計步驟本試驗采用兩種方式實現(xiàn)FSK的調(diào)制方式一： 產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)的矩形基帶信號，再對基帶信號進(jìn)行取反，得到反基帶信號。分別用不同頻率的載頻對它們進(jìn)行調(diào)制。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(dá)式為：典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達(dá)式又可以寫成：z 圖1 原理框圖方式一源代碼與實驗結(jié)果：clear allclose allFc=10; %載頻 Fs=100; %系統(tǒng)采樣頻率 Fd=1; %碼速率 N

4、=Fs/Fd; df=10;M=2;i=10;%基帶信號碼元數(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 st2=t; %基帶信號求反 for n=1:j; if

5、 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('載波信號1'); subplot(414), p

6、lot(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; %合成調(diào)制信號 subplot(313); plot(t,e_fsk); %畫出調(diào)制信號title('2FSK信號')figure(3) title('加噪后的信號')

7、xlabel('Time'); ylabel('Amplitude'); e_fsk=awgn(e_fsk,60); %對調(diào)制信號加入噪聲plot(t,e_fsk);方式二： 直接用2FSK的調(diào)制與解調(diào)函數(shù)dmod與ddemod函數(shù)對信號進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，用加噪函數(shù)awgn對已調(diào)信號進(jìn)行加噪，再用求誤碼率函數(shù)symerr 和simbasebandex求出誤碼率和信噪比并畫出其圖像。方式二源代碼與實驗結(jié)果：Fc=10; %載頻 Fs=100; %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

8、; %進(jìn)制數(shù) SNRpBit=60;%信噪比 SNR=SNRpBit/log2(M); seed=12345 54321; numPlot=25; %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 figure(1) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),'bx'); title('二進(jìn)制隨機(jī)序列') xlabel('Time'); ylabel('Amplitude'); y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df); %

9、產(chǎn)生調(diào)制信號numModPlot=numPlot*Fs; t=0:numModPlot-1./Fs; figure(2) plot(t,y(1:length(t),'b-'); %畫出調(diào)制信號axis(min(t) max(t) -1.5 1.5); title('調(diào)制后的信號') xlabel('Time'); ylabel('Amplitude'); randn('state',seed(2); y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',

10、'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) z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df); %帶輸出波形的相干M元頻移鍵控解調(diào) figure(4)stem(0:numPlot-1,z1(1:nu

11、mPlot),'ro')axis(0 numPlot -0.5 1.5);title('相干解調(diào)后的信號')xlabel('Time'); ylabel('Amplitude');figure(5) stem(0:numPlot-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',&