通信原理課設(shè)2FSK非相干解調(diào)

1、 通信原理課程設(shè)計2FSK非相干解調(diào)1.設(shè)計平臺Simulink介紹Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境，在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用與控制理論和數(shù)字信號處理復(fù)雜仿真和設(shè)計。Sinulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用與線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)

2、字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口（GUI）,這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。2.課程設(shè)計的目的本次課程設(shè)計主要運用MATLAB軟件，在simulink平臺下建立仿真模型。實現(xiàn)模擬基帶信號經(jīng)2FSK調(diào)制與非相干解調(diào)的傳輸過程，通過分析比較調(diào)制解調(diào)輸出波形以及功率譜特征，理解2FSK調(diào)制原理。加深對所學(xué)的通信

3、原理知識理解，培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。能比較扎實地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能。3.課程設(shè)計的要求3.1用simulink對系統(tǒng)建模3.2輸入數(shù)字信號已調(diào)波形并進行接收判決，觀察各點相應(yīng)輸出波形3.3通過多次輸入輸出對所設(shè)計的系統(tǒng)性能進行分析3.4對解調(diào)原理進行分析4.課程設(shè)計的原理4.1 2FSK的調(diào)制4.1.1 2FSK基本原理2FSK是利用數(shù)字基帶信號控制在波的頻率來傳遞信息，在2FSK中，載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化表達式

4、為一個2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK信號的疊加。4.1.2 2FSK產(chǎn)生方法2FSK信號的產(chǎn)生方法主要有兩種，一種可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，另一種可以采用鍵控法來實現(xiàn)，即在二進制基帶矩陣脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通，使其在每一個碼元Tb期間輸出f1或f2兩個載波之一。這兩種方法產(chǎn)生2FSK信號的差異在于：由調(diào)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，這是一類特殊的FSK，成為連續(xù)相位FSK（SPFSK）;而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號，是由電子開關(guān)在兩個獨立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。圖4.1.2-1 鍵控法產(chǎn)生

5、2FSK信號的原理圖圖4.1.2-2二進制移頻鍵控信號的時間波形4.1.3 2FSK解調(diào)2FSK信號的常用解調(diào)方法是采用的非相干解調(diào)和相干解調(diào)，解調(diào)原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進行解調(diào)，然后進行判決。這里的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)則與調(diào)制規(guī)則相呼應(yīng)，調(diào)制時若規(guī)定“1”符號對應(yīng)載波頻率f1，則接收時上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“0”。圖4.1.3-1 非相干解調(diào)原理圖 圖4.1.3-2非相干解調(diào)時間波形圖4.2 Simulink工作環(huán)境4.2.1 Simulink 模型庫在MATLAB命令窗口輸入“simulink”按

6、回車，就可進入Simulink 模型庫。Simulink模塊庫按功能進行分為以下8類子庫：Continuous（連續(xù)模塊）、Discrete(離散模塊)、Function&Tables(函數(shù)和平臺模塊)、Math（數(shù)學(xué)模塊）、Nonlinear(非線性模塊)、Signals&Systems（信號和系統(tǒng)模塊）、Sinks（接收器模塊）、Sources（輸入源模塊）；用戶可以根據(jù)需要混合使用模型庫中的模塊來組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫從而實現(xiàn)全圖形化仿真。4.2.2設(shè)計仿真模型在MATLAB子窗口或simulink模型庫的菜單欄依次選擇 FileNewModel，即可生成空白仿真模

7、型窗口。5設(shè)計步驟5.1 2FSK的調(diào)制部分打開simulink工具箱，點擊filemodel，新建一個仿真空白模型，將2FSK信號調(diào)制所需要的模塊拖入空白模型中。下圖中的Bernoulli Binary Genertor模塊為數(shù)字基帶信號源模塊、Sine Wave模塊為頻率為f1和f2載波模塊、Switch模塊為選擇開關(guān)模塊、Scope模塊為示波器模塊。圖5.1 2FSK信號調(diào)制部分的simulink模型方框圖5.1.1 2FSK的調(diào)制部分參數(shù)設(shè)置圖5.1.1-1 載波sine wave的參數(shù)設(shè)置其中f1幅度為5；頻率為100HZ；采樣時間為1/500的信號。圖5.1.1-2 載波sine

8、wave 的參數(shù)設(shè)置其中f1幅度為5；頻率為50HZ；采樣時間為1/500.5.1.2 2FSK的調(diào)制部分仿真經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如下：圖5.3 2FSK調(diào)制波形圖其中第1個圖形為載波f1的波形圖；第2個圖形為信號源的波形圖；第3個圖形為載波f2的波形圖；第4個圖形為f1和f2的調(diào)制波形。5.2 2FSK信號的非相干解調(diào)5.2.1 2FSK的非相干解調(diào)部分打開simulink工具箱，點擊filemodel，新建一個仿真空白模型，將2FSK信號解調(diào)所需的模塊拖入空白模型中。下圖中的Analog Filter Design模塊為帶通濾波器模塊、Abs模塊為絕對

9、值，起作用等同于包絡(luò)檢波器、Scope模塊為示波器、Subtract模塊為對信號進行加法或減法運算、Zero order hold模塊的功能為零階保持模塊、Quantizing Encoder為量化編碼器模塊、Zero order hold和Quantizing Encoder的作用等同于在定時脈沖下的抽樣判決器。圖5.2.1 2FSK的非相干解調(diào)部分5.2.2 2FSK解調(diào)部分參數(shù)設(shè)置圖5.2.2-1 帶通濾波器1參數(shù)設(shè)置圖5.2.2-2 帶通濾波器2參數(shù)設(shè)置圖5.2.2-3零階保持模塊參數(shù)的設(shè)置5.2.3 2FSK非相干解調(diào)部分的仿真圖5.2.32FSK非相干解調(diào)波形第一個圖形為f1經(jīng)過帶通濾波器后的圖形，第二個圖形為f2經(jīng)過帶通濾波器后的圖形，第三個圖形f1經(jīng)過解調(diào)后的圖形，第四個圖形為f2經(jīng)過解調(diào)后的圖形，第五個圖形為f1和f2經(jīng)過解調(diào)后的圖形，第六個是經(jīng)過零階保持模塊后的圖形，第七個是解調(diào)出現(xiàn)的波形圖，出現(xiàn)延時，符合實驗要求。6.設(shè)計總結(jié)經(jīng)過兩周的時間，課程設(shè)計順利完成，期間少不了老師和同學(xué)的幫助。在課設(shè)過程中，是以所學(xué)理論為基礎(chǔ)，自己查閱資料和動腦思考、動手操作完成整個課設(shè)，在課程設(shè)計的過程中，我又重溫了2FSK的調(diào)制和解調(diào)的相關(guān)知識，更加熟悉了MATLAB里的simulink工具箱，學(xué)會了建立模型