2FSK的相干解調(diào)及其仿真

1、一、 設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計目的掌握2FSK相干解調(diào)的原理；熟練掌握相關(guān)軟件的應(yīng)用，懂得利用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計。設(shè)計要求根據(jù)2FSK相干解調(diào)的原理，利用matlab編寫程序，要求在設(shè)計中要加入模擬噪聲信號，且要傳送的數(shù)字信號是隨機(jī)的數(shù)字信號。對于仿真結(jié)果要進(jìn)行簡要的分析。 指導(dǎo)教師簽名： 2010年 月 日二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名： 2010年 月 日三、成績 驗收蓋章 2010年 月 日 2FSK的相干解調(diào)及其仿真1 設(shè)計目的掌握2FSK相干解調(diào)的原理，熟練掌握相關(guān)軟件的應(yīng)用，懂得利用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計。2 設(shè)計原理相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相干的參考信號與載頻相乘。設(shè)原始

2、信號A與載頻 cos(t + ) 調(diào)制后得到信號：Acos(t + ) (2.1)解調(diào)時引入相干（同頻同相）的參考信號 cos(t + )，則得到：Acos(t+)cos(t+) (2.2)利用積化和差公式可以得到A*cos(t+t+)+cos(t+-t-) /2=A* cos(2t+2)+cos(0) /2=A*cos(2t+2)+1 /2=A/2+A*cos(2t+2) /2 (2.3)利用低通濾波器將高頻信號cos(2t+2)濾除，即得原始信號 A。2FSK信號的解調(diào)原理是通過帶通濾波器將2FSK信號分解為上下兩路2FSK信號后分別解調(diào)，然后進(jìn)行抽樣判決輸出信號。本設(shè)計對信號2FSK采用

3、相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。設(shè)“1”符號對應(yīng)載波f1，“0”符號對應(yīng)載波f2。在原理圖中采用兩個帶通濾波器來區(qū)分中心頻率分別為f1和f2的信號。中心頻率為f1的帶通濾波器允許中心頻率為f1的信號頻譜成分通過，濾除中心頻率為f2的信號頻譜成分，中心頻率為f2的帶通濾波器允許中心頻率為f2的信號頻譜成分通過，濾除中心頻率為f1的信號頻譜成分。其抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)制應(yīng)與調(diào)制規(guī)制相呼應(yīng)，本設(shè)計調(diào)制時規(guī)定“1”符號對應(yīng)載波頻率f1，則接收時上支路的抽樣較大，應(yīng)判為“1”，反之則判為“0”。2FSK相干解調(diào)的原理方框圖如圖2.1所示。圖2.1 2FSK相干解調(diào)的原理方

4、框圖3 設(shè)計思路（1）首先要確定采樣頻率fs和兩個載波f1，f2的值。（2）先產(chǎn)生一個隨機(jī)的信號，寫出輸入已調(diào)信號的表達(dá)式是s(t)。由于s(t)中有反碼的存在，則需要將信號先反轉(zhuǎn)后在原信號和反轉(zhuǎn)信號中進(jìn)行抽樣。寫出已調(diào)信號的表達(dá)式s(t)。（3）在2FSK的解調(diào)過程中，根據(jù)解調(diào)的原理圖，信號先通過帶通濾波器，設(shè)置帶通濾波器的參數(shù)，后用一維數(shù)字濾波函數(shù)filter對信號s(t)的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。由于已調(diào)信號中有兩個不同的載波，則經(jīng)過兩個不同頻率的帶通濾波器后輸出兩個不同的波形H1，H2。（4）經(jīng)過帶通濾波器后的2FSK信號再分別經(jīng)過相乘器，輸出得到相乘后的兩個不同的2FSK波形sw1，sw2

5、。（5）經(jīng)過相乘器輸出的波形再通過低通濾波器，設(shè)置低通濾波器的參數(shù)，用一維數(shù)字濾波函數(shù)filter對信號進(jìn)行新的一輪的濾波處理。輸出經(jīng)過低通濾波器后的兩個波形st1，st2。（6）將信號st1和st2同時經(jīng)過抽樣判決器，其抽樣判決器輸出的波形為最后的輸出波形st。對抽樣判決器經(jīng)定義一個時間變量長度i，當(dāng)st1(i)>=st2(i)時，則st=1，否則st=0。4 設(shè)計程序fs=2000; %采樣頻率dt=1/fs;f1=50;f2=150; %兩個信號的頻率a=round(rand(1,10); %產(chǎn)生原始數(shù)字隨機(jī)信號g1=a;g2=a; %將原始數(shù)字信號反轉(zhuǎn)與g1反向g11=(ones

6、(1,2000)'*g1; %進(jìn)行抽樣g1a=g11(:)' %將數(shù)字序列變成列向量g21=(ones(1,2000)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:10-dt;t1=length(t);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t); %得到頻率為f1的fsk1已調(diào)信號fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t); %得到頻率為f2的fsk2已調(diào)信號fsk=fsk1+fsk2; %已產(chǎn)生2FSK信號figure(1) no=0.01*randn(1,t1); %產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲sn=fsk+no;subplot(3,1,1);plot(t

7、,no); %隨機(jī)噪聲的波形title('噪聲波形')ylabel('幅度')subplot(3,1,2);plot(t,fsk); %2FSK信號的波形title('2fsk信號波形') ylabel('幅度')subplot(3,1,3);plot(t,sn);title('經(jīng)過信道后的2fsk波形')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')figure(2) %fsk的解調(diào)b1=fir1(101,48/1000 52/1000);b2=fir1(101,145/10

8、00 155/1000); %設(shè)置帶通濾波器的參數(shù)H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %經(jīng)過帶通濾波器后的信號subplot(2,1,1);plot(t,H1); %經(jīng)過帶通濾波器1的波形title('經(jīng)過帶通濾波器f1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2); plot(t,H2); %經(jīng)過帶通濾波器2的波形title('經(jīng)過帶通濾波器f2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1; %經(jīng)過相乘器1的信號sw2=

9、H2.*H2; %經(jīng)過相乘器2的信號figure(3)subplot(2,1,1);plot(t,sw1); title('經(jīng)過相乘器h1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,sw2);title('經(jīng)過相乘器h2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,2/1000 52/1000); %設(shè)置低通濾波器的參數(shù)figure(4)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(2,1,

10、1);plot(t,st1); %經(jīng)過低通濾波器1的波形title('經(jīng)過低通濾波器sw1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,st2); %經(jīng)過低通濾波器1的波形 title('經(jīng)過低通濾波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=1; else st(i)=0;endendfigure(5)subplot(2,1,1);plot(t,st); %經(jīng)過抽樣判決

11、器后解調(diào)出的波形title('經(jīng)過抽樣判決器后解調(diào)出的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,g1a); %原始的數(shù)字序列波形title('原始數(shù)字序列的波形')ylabel('幅度');xlabel('t');5 仿真結(jié)果及分析5.1仿真波形圖如圖5.1.1至圖5.1.5所示圖5.1.1 噪聲波形、2FSK信號波形和經(jīng)過信道后的2FSK波形圖圖5.1.2 經(jīng)過帶通濾波器的波形圖圖5.1.3 經(jīng)過相乘器的波形圖圖5.1.4 經(jīng)過低通濾波器后的波形圖圖5.1.5 經(jīng)過相干解調(diào)后與原

12、始數(shù)字信號的波形的對比圖5.2仿真結(jié)果的分析圖為噪聲的波形、2FSK信號的波形以及經(jīng)過信道后噪聲對2FSK信號的波形。從圖可以看出噪聲對2FSK信號波形產(chǎn)生了干擾作用。圖說明經(jīng)過帶通濾波器后濾除了帶外噪聲，并且兩個帶通濾波器分別濾除了頻率為f1和頻率為f2的波形，從圖可以看出由于反碼的作用，頻率為f1的波形與頻率為f2的波形表現(xiàn)出反碼的規(guī)律。由于經(jīng)過相乘器后頻率倍頻了，且是與同頻同相的載波相乘，所以幅度全為正，如圖所示。信號再通過低通濾波器濾除高頻成分后，只有頻率分別為f1和f2的成分，從圖的波形圖即可看出頻率為單一的頻率。最后經(jīng)過判決器后將頻率為f1與頻率為f2的進(jìn)行大小比較，即頻率為f1的

13、波形的幅度大于頻率為f2的波形的幅度時，判決器輸出“1”，否則輸出“0”，從圖知，解調(diào)波形與原始數(shù)字信號波形基本一致，所以成功的解調(diào)出原始數(shù)字信號。6 設(shè)計總結(jié)一周的課程設(shè)計很快就過去了，在這一周時間里我學(xué)到了很多的東西。剛開始時，我們頭緒不是很清楚，不知道怎么做這個設(shè)計，但通過老師的耐心指導(dǎo)和自己的學(xué)習(xí)，設(shè)計中遇到的問題迎刃而解。在整個課程設(shè)計的過程中遇到的問題主要有以下兩點，首先，就是對常用軟件不熟悉，在畫方框圖和做仿真時顯得很費力，浪費了很多時間。其次，對基礎(chǔ)知識的掌握不是很牢固。以后學(xué)習(xí)中要注意加強(qiáng)這方面的能力。7 心得與體會這次課程設(shè)計使我學(xué)會了很多課堂上學(xué)不到的知識，提高了自己的動手能力。也使我懂得理論聯(lián)系實際的重要性。就目前來說，我的動手能力雖然差一點，但我想，通過我的不懈努力，我在這方面一定會得到提高。