搭建高斯白噪聲信道下的二進(jìn)制頻移鍵控模型

通信原理課程設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)內(nèi)容概述

1.1設(shè)計(jì)目的

本次課程設(shè)計(jì)主要運(yùn)用MATLAB軟件，在Simulink平臺(tái)下建立仿真模型，

實(shí)現(xiàn)模擬基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)2FSK調(diào)制與非相干解調(diào)的傳輸過(guò)程。通過(guò)分析比較

調(diào)制解調(diào)的輸出波形，理解2FSK調(diào)制原理。

1.2設(shè)計(jì)題目：

搭建高斯白噪聲信道下的二進(jìn)制頻移鍵控(FSK)模型

a)按照《通信原理》中的調(diào)制解調(diào)原理來(lái)搭建模型

b）直接調(diào)用FSK調(diào)制解調(diào)模塊來(lái)搭建模型，并比較有、無(wú)信道編碼（漢明碼）時(shí)的誤碼率。

1.32FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)原理

2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來(lái)傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來(lái)對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。原理圖如圖1-1。

二進(jìn)制數(shù)據(jù)

2FSK的調(diào)制原理圖圖1-1

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。我所用的為相干解調(diào)。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)己調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)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(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如圖1-2。

cos2-jrflt

柜三守式原理圖

圖1-2

2.Simulink建模及仿真

2.1所用仿真工具簡(jiǎn)要介紹

Matlabsimulink

2.2仿真模型

a按照《通信原理》中的調(diào)制解調(diào)原理來(lái)搭建模型

圖2-1

下面一一介紹其他各主要模塊的參數(shù)設(shè)定

1.伯努利二進(jìn)制基帶信號(hào):

際BlockParameters:BerrioulliBinaryGenerator

—Eern-ouLli&irhtt :Lirik.

CenexateaEeTnoiLllitandczDbiziELrynunber.

T-ds：Gii@Ta.te-a.ve-cter心utpiitjspeeifythe-UTEts-bilityasa.vectM.

ParazneteTE

Fr-otabilityofasgtd:

0?5

Initial

R

Eazn^le-time:

|{}.5

IFiaiue-based■□■atrut￡SazDplespe-Tfxarse:

InterpretvectdtpairszDStersms:1~D

OK C：=LTLceL Help Afijily

圖2-2

圖2-3

圖2-3

2.帶通濾波器：通過(guò)設(shè)定濾波器的相關(guān)參數(shù)，可以分別濾出兩個(gè)相應(yīng)的頻率

不同的正弦波信號(hào)。其中參數(shù)設(shè)定分別如下:

MBlockPcrarn^icrs：CSgitalFiKcrDesign

FileEditAnslycicTargets：I'iewWindowHelp

21MBIAs”#冗3仁福&日國(guó)聘小舊廣留偵］。因PI聽(tīng)

—CLTTErrtFilterInlorrnaton

—mgntudeRbshorssi'cBI

Slnjcture:Dired-ForrtiII,Eecorri-OrderEections

Offer 10

SBrians b

liable: Yes

So_rce: Cexi^-iEd

SloreFlter...

Finerhlarager.

E-E招rrEBB兵

1 15

Frequency*(kHzi

Hghpsss

FilerOrder

4specifyorder10

M^ntuctSpffiirtsrtiQns：

Drffm=niiaiar

FIR

EutterwDrih

C*EtandpBsa

廣Berdslop

—CwiariMethod

LMnrnimorder

lCfrtionE：

FhereerenoopliaielparametersfortHsdesignmedhod.

FrequencySpedUL^tions

The:gnuaflon就cutolT

frequenciesimlixedet3dB

l：FRIEquirppfc：

DcsimFHcrI

|'-Ajj

0.5 1 1.5 2 2.5

Frequency(kHzf

o人

3K

-2?

S3碧nE旨s

FinerOrder

SSpecifyorder10

"Mnrnimorder

lCfitionE：

FhereerenooplioielparametersfortHsdesignmcdhod.

FrequencySpecillLstcins

rrt=^ntLjc￡spffilrtsfiiQns：—

The:gnuaflon就cutolTfrequenciesimlixedet3dB

(hnifthepM^bmdgan)

/^=—

BllBlockPdrarTwicrs：DigitalFirtcrDc^ignl

FibEdrtAnslycicTargets：1'iewWindowHelp

3辟H昌IAs"#冗3仁福&日國(guó)聘小舊L留偵1。因PI聽(tīng)

—CLTTErrtFilterInlorrnaton

Slnjcture:Dired-ForrtiII,Eecorri-OrderEections

Oder 10

SBrians b

liable: Yes

Sd-tce: Cexi^-iEd

SloreFlter...

Finerhlarager.

DcsimFHcr

Ready

3低通濾波器：作用為包絡(luò)檢波，其中兩個(gè)低通濾波器的參數(shù)設(shè)定一樣

/

BlBlockPflrarr*r：cr5：CigirtflIFilterDesign?

FileEditAnslycic I'iewWindowHelp

21UBIAfc 堂而&日日I%小舊廣黯舊。因Fl

—CbirartFilterIniormaton

_ti^gntudeRbshorss〔陽(yáng))

Slrudure:

Drecl-rorinFIR

Oder

1215

SBzticins

1

liable:

Yes

Sncrce:

Cexra-iEd

SloreFlter...

FillerMarager.

sswnEBEs

0.05 )1 0.15 0.2

Frsqtency1(kHzJ

oooo

5b5

-1-1

--

FilerOrder

_Specifyorderpm

&Mnrnimorder

lCfitionE：

CensiiyFacinr:而

FrequencySpedUL^tions

r^ntuctspffiirtstiQns：

Lhiis:|pB~

A|3&ES：|l

flstop: \w

4加性高斯白噪聲（AWGN）：

圖2-7

b直接調(diào)用FSK調(diào)制解調(diào)模塊來(lái)搭建模型，并比較有、無(wú)信道編碼（漢明碼）時(shí)的誤碼率。

有漢明碼

flaUEI"3

圖2-1

無(wú)漢明碼

功*4珅

伯努利二進(jìn)制信號(hào)

圖2-2

hamming調(diào)制

BlockParamater&:HammingEncoder I°

HaaninsEnn-s-der [link)

CtsateaEarnzning'c-c-deirzthziessagelengthEandcadswotdle-n^thE.The:nuinbeTNDusthave-the-forzd2M-14TrheieMisanzntegeTe：feadzeitha-norec(ua1toBLE3'UEt6^113.1N-M_

TlieiTiputzdustcc-ntainexactlyEelezien'ts^HEitisEtazDe-tasedjthenitzills+be2□DlUZTLVeDtDT?

Parazaete-TE

Cudew^TEllengthNi:

IB

Irlsssa.g'glength瓦ctM-dezrss-p-TiaiTyolTaiHBial:

IR

OE CancelIHelp kpply

圖2-3

Hamming解調(diào)

圖2-4

際BlockParameters:HammingDecoder

2FSK

F

際BlockParameters:L1-FSKMcduJatorBaseband

際BlockParameters:hl-FSKDemodulatorBaseband

—3(-FSKDezBEdiilatn-iebandCmask):Link；

DezihcdulatetheirLpni:e1gTialueinsthefzeEiuen&yshiftkeyingziethcd?

F晉h inputjthe-inputsuatteascalar.Fqt inRiitjth?

iziputmuEtbeaco1uzzmvector.

The-outputQa.nbe-e^thsxbits-ciintegejs.In?fbita-utputjthe-a-utputvidthisaninte-EieTmultiplec-fthenuziterbitspersyzstol.Thesymbolsdanbee-itheibinary-rigmapnedorGray-dEZiawgdint-Dbits.

Incasec-fExa=ie_based5np_ut.thewidthoEtheinputfiazusrepresentethepx-oduDtofthe-nuzibeiofgymt^lEandtheSanplbepezEynatclvalue.

Incasec-fea^P-e--"basedinput；"the-sanpletime-o-ftheinput￡ethesyzub-a-1pe-Tzc-idiwiciedbyth.?Sariple'EdstEymbolvalue-.

□E

C：=LTLcel Help

高斯白噪聲

計(jì)算誤差模塊awgn

際BlockParsmeters:ErrorRateCakulatfon

圖2-8

3.仿真結(jié)果

a?誤差顯示

模塊搭建完成，參數(shù)設(shè)定好以后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。其仿真結(jié)果如圖3-1。其中示波器顯示的第一個(gè)子圖為原始基帶信號(hào)，第二子圖為調(diào)制后的信號(hào)，第三個(gè)子圖為經(jīng)延時(shí)的基帶信號(hào)，第四的子圖為解調(diào)后的信號(hào)。

BlScape _

昌苜Q(mào)髭RA@E3S

1

b.有hamming碼

[?ispl^y

圖3-1

無(wú)hamming碼

圖3-2

4.結(jié)論（結(jié)果分析）

4.1系統(tǒng)性能分析

對(duì)于該系統(tǒng)而言，最重要的性能指標(biāo)就是誤碼率。在白色高斯噪聲信道中，

誤碼率決定于監(jiān)控體制和接收端的信噪比Y=A2/2。2。對(duì)于2FSK調(diào)制與解調(diào)n

系統(tǒng)，相干解調(diào)的誤碼率小于非相干解調(diào)的誤碼率。其中，相干檢測(cè)法的誤

碼率為:

Pe=2冰（\：9

當(dāng)信噪比很大時(shí)，上式可近似的表示為：

Pe= 、/2兀r"/2

根據(jù)上面的兩個(gè)式子，可以計(jì)算出本系統(tǒng)的相干檢測(cè)法的誤碼率。但本系統(tǒng)

在仿真過(guò)程中，因抽樣判決存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致誤碼率較高，而理論上相干

調(diào)解性能優(yōu)良，誤碼率很低。

加了hamming，誤碼率降低。

4.2課程設(shè)計(jì)總結(jié)

真正開(kāi)始接觸Matlab是大二下學(xué)期趙老師的課，到現(xiàn)在差不多兩年了，在此之間Matlab的確為我提供了很多便利。Matlab的確不愧成為是草稿紙上的語(yǔ)言。我們不必去為很簡(jiǎn)單的顯示效果圖形去找一些什么其他軟件或者研究比較復(fù)雜的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，一個(gè)plot或者別的函數(shù)往往就可以得到很滿意的效果。其實(shí)最初開(kāi)始學(xué)習(xí)matlab的時(shí)候感覺(jué)這個(gè)東西和C沒(méi)什么兩樣，但是后來(lái)具體到一些東西，比如信號(hào)處理和數(shù)學(xué)建模上以后才感覺(jué)到使用matlab編寫(xiě)程序去