2FSK調(diào)制解調(diào)通信原理課程設(shè)計

1、課程設(shè)計報告課程名稱： 通信系統(tǒng)課程設(shè)計設(shè)計名稱：2FSK調(diào)制解調(diào)仿真實現(xiàn)姓 名：學(xué)號：班 級：指導(dǎo)教師：起止日期：課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生班級:設(shè)計名稱:起止日期:學(xué)生姓名：學(xué)號：2FSKS制解調(diào)仿真實現(xiàn)指導(dǎo)教師：要求：MATLAB編程實現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)。要求仿真輸出：基帶信號、2FSK信號和疊加噪聲后的 2FSK信號波形、解調(diào)器各點的信號波形課程設(shè)計學(xué)生日志時間設(shè)計內(nèi)容查看設(shè)計題目，對現(xiàn)代通信原理和數(shù)字信號處理的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)在已有知識的基礎(chǔ)上、查閱資料，設(shè)計出總體實現(xiàn)方案編寫、調(diào)試程序，并結(jié)合理論驗證程序的正確性基于理論知識和實踐結(jié)果寫課程設(shè)計報告答辯課程設(shè)計考勤表周星期一星期二星期三星

2、期四星期五課程設(shè)計評語表指導(dǎo)教師評語:成績指導(dǎo)教師:2FSK的調(diào)制解調(diào)仿真實現(xiàn)1、 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勺調(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；2、 設(shè)計原理1. 2FSK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

3、載波的頻率。2FSK信號便是符號“1對應(yīng)于載頻fl,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：A cos( 1tn )e2 FSK ( t ) A cos( 2tn )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：s2FSK(t) ang(t nTs) cos( 1t n) ang(t nTs) cos( 2tn)aksi (t)s2(t)1011001cos(w1t+e)->tcos (w2 t+ 4 n)-ts1(t) co s(

4、w1t+ 0 I)-Ats 2 (t) cos (w21+ 4 n)2 FSK信號圖1原理框圖2. 2FSK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：門圖2調(diào)制原理框圖3. 2FSK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fl、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用

5、兩個分別對fl、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fl、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：戰(zhàn)波Acoss虱t）圖3相干解調(diào)原理框圖三、詳細(xì)設(shè)計步驟1 .信號產(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個二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制 信號a。并畫出其波形。2）產(chǎn)生兩列余弦波tufl和tuf2,頻率分別為f1=20hz,f2=100hz;并畫出其 波形。2 .信號調(diào)制：產(chǎn)生2FSK信號和加入高斯噪聲后的2FSK信號1）用二進(jìn)制序列a去調(diào)制fl和f2,產(chǎn)生2fsk信號，具體做法是用以

6、a生 成的方波信號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信號相加得到加入噪聲 后的sn信號。并畫出其波形。3 .解調(diào)1)對于兩列讓sn通過兩個帶通濾波器H1和H2,他們分別以fl和f2為 中心頻率，并畫出經(jīng)過帶通濾波器后的波形。2)對這兩列波形分別相干解調(diào)乘以與他們同頻同相的余弦波tufl和tff2 ,畫出此時的波形。3)讓這兩列波形再通過低通濾波器sw1和sw2得到這兩列基帶調(diào)制波形g1a和g2a.畫出其波形。4)最后將兩列波g1a和g2a通過抽樣判決器，畫出其波形st,并與之

7、前調(diào) 制后的波形sn做對比。四、設(shè)計結(jié)果及分析1 .信號產(chǎn)生波形 figure(1)二進(jìn)制隨機(jī)序列頻率為ri的余弦濃頻率為止的余弦誠012345673910圖 4 figure(1)figure(1)分析：第一幅圖現(xiàn)實了此時產(chǎn)生的二進(jìn)制序列是 11,第二和第幅圖片是頻率為20hz的載波tuf1和頻率為100hz的載波tuf2的波形。2 .信號調(diào)制波形 figure(2)2fsk波形210-1012345678910t圖 5 figure(2)figure(2)分析由于產(chǎn)生的隨即序列是11,對比上面巾gure2可以看出，波形較疏的是 tufl,波形較密的是tuf2,上圖呈現(xiàn)的序列是：11,與調(diào)制

8、波相符。3 .信號解調(diào)1)波形 figure(3)LI 40 2，口 4 口0-0 223456739 1Ot圖 6 figure(3)figure(3)分析：經(jīng)過帶通濾波器之后濾出了頻率為fl和f2的載波，從figure(2)和巾gure(3)的對比可以看出這一步做對了2)波形 figure(4)經(jīng)過相維解后的被形圖 7 figure(4)figure(4)分析：這是兩列信號經(jīng)過相干解調(diào)乘以同頻同相的載波之后得到的波形, 可以看出figure(4)比figure(3)的波形更密了3)波形 figure(5)經(jīng)過低速蟠源韶弓加】后 的波柏.0 16罌0 4 I niTL口;inF一 1 rri

9、iT11drJ1 nil012345870910經(jīng)過低通謔浪器sg后的浪形1 "1-1i01235670910圖 8 figure(5)figure(5)分析：經(jīng)過低通濾波器之后，調(diào)制信號被濾出來了，第一幅為tufl,濾波后的序列為：11,與之前的調(diào)制信號相同。第二幅圖為：00,與調(diào)制信號相反， 這是因為在程序中隊調(diào)制信號取反之后才和 tuf2相乘的。4)波形 figure(6)經(jīng)過抽樣判決器后的波形 ii) 81illL2 -I* IQ!Id,1234567G910圖 9 figure(6)figure(6)分析：經(jīng)過抽樣判決之后，恢復(fù)出來的基帶信號是：11,與調(diào)制信號一樣，從原始

10、波形也可以看出，解調(diào)后的波形與調(diào)制信號相同。2FSK調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)。4. 課程設(shè)計程序：fs=2000;%抽樣頻率dt=1/fs;f1=20;%定義兩列載波的頻率f2=100;a=round(rand(1,10);%產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)序列g(shù)1=a;g2=a;g11=(ones(1,2000)'*g1; %產(chǎn)生方波信號g1a=g11(:)'g21=(ones(1,2000)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:10-dt;t1=length(t);tuf1=cos(2*pi*f1.*t)tuf2=cos(2*pi*f2.*t)subplot(311)n=0:9;

11、x=square(1,50);stem(0:9,a*x);grid;xlabel('二進(jìn)制隨機(jī)序列)ylabel('幅度')subplot(312);plot(t,tuf1);title('頻率為fl的余弦波')ylabel('幅度')subplot(313);plot(t,tuf2);title('頻率為f2的余弦波') ylabel('幅度')figure(2)fsk1=g1a.*tuf1;fsk2=g2a.*tuf2;fsk=fsk1+fsk2;no=*randn(1,t1);% 噪聲sn=fsk+n

12、o;subplot(211);plot(t,fsk);title('2fsk 波形 ') ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sn);title('加入高斯噪聲后的2fsk波形') ylabel('幅度的大小') xlabel('t')figure(3) %FSK單調(diào)b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800);%設(shè)置帶寬參數(shù)H1=filter(b1,1,sn);%b1為分子，1為分母，sn為濾波器輸入序列H2=filter

13、(b2,1,sn);%噪聲信號同時通過兩個濾波器subplot(211);plot(t,H1);title(' 經(jīng)過帶通濾波器H1 后的波形 ')ylabel('幅度')；subplot(212);plot(t,H2);title('經(jīng)過帶通濾波器H2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;sw2=H2.*H2;%羥過相乘器figure(4)subplot(211);plot(t,sw1);title(' 經(jīng)過相乘器h1 后的波形 ')ylabel('

14、幅度')subplot(212);plot(t,sw2);title('經(jīng)過相乘器h2后的波形')ylabel('.幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,2/800 10/800);%畫出經(jīng)過 H1 濾波器后的波形%畫出經(jīng)過濾波器二后的波形%相干解調(diào)乘以同頻同相的載波%畫出乘以同頻同相載波后的波形%經(jīng)過低通濾波器figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);%經(jīng)過低通濾波器，濾出頻率%為 f1,f2 的基帶調(diào)制信號波形

15、title('經(jīng)過低通濾波器sw1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,st2);title('經(jīng)過低通濾波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')%判決for i=1:length(t)if(st1(i)>=st2(i)st(i)=0;else st(i)=st2(i);endend figure(6)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title(' 經(jīng)過抽樣判決器后的波形')%畫出經(jīng)過抽樣判

16、決的波形ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sn);title('原始的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')5、 體會通過這次課程設(shè)計，自己收獲了很多新的知識；首先讓自己結(jié)識了matlab 這個軟件。它不僅能做數(shù)學(xué)上的計算、畫圖，還內(nèi)置了很多強(qiáng)大的算法和一些集成的工具， 如： FFT， fir ， hamming 等等。 而我們在使用 matlab時只需要調(diào)用簡單的函數(shù)命令就可以實現(xiàn)很多功能， 用 matlab 可以大大簡化很多運算， 同時我們可以將書上的理論知識用 matlab 去仿真和實現(xiàn)。如果讓自己去實現(xiàn)這些功能，就很難想象了。同時，這次課程設(shè)計讓我對很多理論知識有了更深的了解，如：怎么用基帶信號去調(diào)制載波， 怎么將書上的理論圖變成程序， 設(shè)計出系統(tǒng)等等。在做這