實驗三基于simulink的2FSK數(shù)字調制與解調仿真

1、河北北方學院信工學院數(shù)據(jù)通信原理實驗（2013/2014學年第二學期）課程名稱 ： 數(shù)據(jù)通信原理 題 目 ：基于Simulink的2FSK數(shù)字調制與解調 專業(yè)班級 ： 信息工程三班 學生姓名 ： 王璐偉201342250 宋帥楠201342291 指導教師 ： 劉鈺 設計周數(shù) ： 1周 設計成績 ： 2014年11月22日第1章 實驗目的1、 熟悉2FSK系統(tǒng)的調制、解調原理2、 進一步熟悉MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真平臺3、 鍛煉學生分析問題和解決問題的能力第2章 設計基礎及要求2.1 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)學模型圖2-1 數(shù)字通信系統(tǒng) 典型的數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、編碼解碼、調制解調、信道

2、及信宿等環(huán)節(jié)構成，如圖 1-1所示，數(shù)字調制是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字調制系統(tǒng)的輸入端是經(jīng)編碼器編碼后適合在信道中傳輸?shù)幕鶐盘?。對?shù)字調制系統(tǒng)進行仿真時，我們并不關心基帶信號的碼型，因此，我們在仿真的時候可以給數(shù)字調制系統(tǒng)直接輸入數(shù)字基帶信號，不用在經(jīng)過編碼器。2.2 項目目的基于Simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真采用2FSK調制技術2.2.1技術要求及原始數(shù)據(jù)(1)對數(shù)字通信系統(tǒng)主要原理和技術進行研究，包括二進制頻移鍵控（2FSK）及解調技術和高斯噪聲信道原理等； (2)建立數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)學模型； (3)建立完整的基于2FSK的模擬通信系統(tǒng)仿真模型； (4)對系統(tǒng)進行仿真、分析。

3、2.2.2主要任務 (1)建立模擬通信系統(tǒng)數(shù)學模型； (2)利用Simulink的模塊建立模擬通信系統(tǒng)的仿真模型； (3)對通信系統(tǒng)進行時間流上的仿真，得到仿真結果； (4)將仿真結果與理論結果進行比較、分析。第3章3.1 2FSK調制解調基本原理3.1.1 2FSK調制原理二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬調頻電路來實現(xiàn),也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。兩種FSK信號的調制方法的差異在于：由直接調頻法產(chǎn)生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的（這一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK（Continous-Phase FSK，CPFSK），而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號，是由電子開關在兩

4、個獨立的頻率源之間轉換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。圖2-2是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖，圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制，在一個碼元Ts期間輸出f或f兩個載波之一。圖3-1 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號的原理圖3.1.2 2FSK解調原理圖3-2 2FSK相干檢測方框圖數(shù)字調頻信號的解調方法很多，如相干檢測法、包絡檢波法、過零檢測法、差分檢測法等。下面就相干檢測法進行介紹。相干檢測的具體解調電路是同步檢波器，原理方框圖如圖2-3所示。圖中兩個帶通濾波器的作用同于包絡檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號，

5、取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的抽樣值、進行比較判決，即可還原出基帶數(shù)字信號。3.2 2FSK信號的表達式和波形圖在二進制數(shù)字調制中,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f和f兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號(2FSK信號)。二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖2 -1 所示，圖中波形g可分解為波形e和波形f，即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。 若二進制基帶信號的1符號對應于載波頻率f，0符號對應于載波頻率f，則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 (2-1-1) (2-1-2) (2-1-3)圖3-3 二進制頻移鍵控

6、信號的波形由圖2-1可看出b是a的反碼，即若a=1，則b=0，若a=0，則b=1；兩個相角分別代表第n個信號碼元的初始相位。在二進制頻移鍵控信號中 ，均不攜帶信息，通常令其為零。因此，二進制頻移鍵控信號的時域表達式可簡化為 （2-1-4）第4章Simulink模型建立及仿真4.1模型建立2FSK調制與解調及誤碼分析的總體仿真模型：圖4-1 2FSK調制與解調及誤碼分析的總體仿真模型4.2參數(shù)設置載波（Sine Wave1）參數(shù)設置：圖4-2 載波1參數(shù)設置載波頻率：2HZ，幅度為+1設置依據(jù)：載波頻率本來應該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設為2HZ。載波（Sine Wave2）參數(shù)設置：圖

7、4-3 載波2參數(shù)設置載波頻率：10HZ，幅度為+1設置依據(jù)：要求兩載波相角均為0，幅度相同，所以幅度設為+1，又載波頻率本來應該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設為10HZ。 伯努利二進制隨機序列產(chǎn)生器（Bernoulli Binary Generator）參數(shù)設置：圖4-4 伯努利二進制隨機序列產(chǎn)生器參數(shù)設置伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器：幅度為1,周期為1s,占0比為1/2。選通開關（Switch）參數(shù)設置:圖4-5 選通開關參數(shù)設置設置依據(jù)：當大于0.5時，載波1導通；當小于0.5時，載波2導通。帶通濾波器（上）參數(shù)設置：圖4-6帶通濾波器參數(shù)設置帶通濾波器參數(shù)：帶通范圍為15HZ設置依據(jù)

8、：載波頻率為2HZ，考濾到濾波器的邊沿緩降，故設置為15HZ。帶通濾波器（下）參數(shù)設置：圖4-7 帶通濾波器參數(shù)設置帶通濾波器參數(shù)：帶通范圍為913HZ設置依據(jù)：載波頻率為10HZ，考濾到濾波器的邊沿緩降，故設置為913HZ。低通濾波器（Digital Filter Design1）參數(shù)設置:圖4-8 低通濾波器參數(shù)設置低通濾波器參數(shù)：截止頻率為2HZ低通濾波器（Digital Filter Design2）參數(shù)設置：圖4-9 低通濾波器參數(shù)設置低通濾波器參數(shù)：截止頻率為10HZ取樣判決器（relay）參數(shù)設置：圖4-10取樣判決器參數(shù)設置設置依據(jù)：當大于0.5時輸出1，當小于0.5時輸出0，

9、能達到在0變1不變的取樣規(guī)則下正確解碼的目的。 Zero-Order Hold參數(shù)設置：圖4-11 Zero-Order Hold參數(shù)設置抽樣時間：1s設置依據(jù)：經(jīng)查閱資料可知，其抽樣時間應與伯努利二進制隨機序列產(chǎn)生器的抽樣時間一致，故設為1s。4.3仿真波形調制波形圖4-12 調制波形圖中第一個圖為隨機產(chǎn)生的二進制序列的波形，第二個圖為頻率為f1的載波波形，第三圖為頻率為f2的載波波形，最后一個圖為調制后的2FSK信號。 解調波形圖4-13 解調波形圖中第一個圖為收到的2FSK波形，第二個圖為高斯噪聲的波形，第三個圖為加入高斯噪聲后的的波形，最后一個圖為解調后的二進制序列。頻譜圖圖4-14 頻譜圖加入高斯噪聲后的誤碼率圖4-15 誤碼率第5章 項目總結及分析通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問