正文格式参考详解

1、基于MATLAB的2FSK系统仿真 1. 课程设计目的 要求学生掌握2FSK的调制与解调的实现方法； (2) 遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间 的关系； (3) 加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对 2FSK工作过程进行检查 及对主要性能指标进行测试的方法； 掌握MATLAB件的使用。 2. 课程设计要求 (1) 学习现有流行的通信仿真软件 MATLAB勺基本使用方法，学会使用这些软件 解决实际系统出现的问题。 (2) 本课程设计旨在根据所学的通信原理知识，并基于MATLAB软件，仿真一 2FSK数字通信系统。 (3) 2FSK数字通信系统，即频移

2、键控的数字调制通信系统。频移键控是利用载 波的频率变化来传递数字信息。 3. 相关知识 3.1 2FSK 简介 数字信号的传输方式分为基带传输与带通传输。然而，实际中的大多数信道 因具有带通特性而不能直接传送基带信号。为了使数字信号在通带系统中传输， 必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数 字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调 制。在接收端，通过解调器把带通信号还原为数字基带信号的过程称为数字解调。 数字调制的基本方式有三种：振幅键控(ASK、频移键控(FSK、相移键控(PSK 本文介绍的就是二进制数字频移键控系统(2FSK。 移

3、频键控(FSK是数据通信中最常用的一种调制方式。FSK方法简单，易 于实现，并且解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能较 强。缺点是占用频带较宽，频带利用不够经济。FSK主要应用于低中速数据传输， 以及衰落信道和频带较宽的信道中。 3.2 2FSK的产生 2FSK 信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现；另 一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电 路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Ts期间输出fl或f2 两个载波之一。两种方法的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之 间的相位是连续变化的。而键控法产生

4、的 2FSK信号，是由电子开关在两个独立 的频率源之间转换而成，故相邻码元之间的相位不一定连续。 3.3 2FSK相关原理 2FSK信号的常用解调方法是采用如图所示的非相干解调（包络检波）和相 干解调。其解调 f cu、 f.r 图3.3.1非相干解调 / 图332相干解调 原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK言号分别进行解调，然后进行判决。 这里的抽样判决是直接比较两路信号的抽样值的大小， 可以不专门设置门限。判 决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“ 1”符号对应载波频率fl，则接收 时上支路的样值较大，应判为“ 1”；反之则判为“ 0”。 除此之外，2FSK信号还有其他解调方法，

5、比如鉴频法、差分检测法、过零检 测法等。过零检测法的原理基于 2FSK信号的过零点数随不同频率而异，通过检 测过零点数目的多少，从而区分两个不同频率的信号码元。 2FSK在数字通信中应用较为广泛。国际电信联盟(ITU)建议在数据率低于 1200b/s时采用2FSK体制。2FSK可以采用非相干接收方式，接收时不必利用信 号的相位信息，因此特别适合应用于衰落信道 /随参信道(如短波无线电信道) 的场合，这些信道会引起信号的相位和振幅随机抖动和起伏。 4.课程设计分析 先确定采样频率fs和两个载波频率的值fl，f2，产生2FSK信号，然后进 行调制与解调。 1) 写出输入已经信号的表达式 S(t)。

6、由于S(t)中有反码的存在，则需要将 信号先反转后在从原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式S(t)。 2) 在2FSK的解调过程中，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参 数，后用一维数字滤波函数filter 对信号S(t)的数据进行滤波处理。输出经过 带通滤波器后的信号波形。由于已调信号中有两个不同的载波(co 1, co 2),则 经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形H1,H2。 3) 经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器(cos o 1, cos o 2)，两序 列相乘的MATLA表达式y=x1.*x2 SW=Hn.*Hn，输出得到相乘后的两个不同

7、的 2FSK波形 h1,h2。 4）经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用 一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。输出经过低 通滤波器后的两个波形（sw1,sw2）。 5） 将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器，分别输出 st1,st2。其抽样判 决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度 i，当 st1（i）=st2（i）时，贝U st=0，否则 st=st2（i）. 其中 st=st1+st2。 6）使用MATLABS程（m文件）完成系统的仿真。 5.仿真（simulink仿真模型图） 2FSK信号的simul

8、ink仿真模型图如下: 图5.1 参数设置如下图: & Source Block Parameters: Bernoulli Binary Genfca. 出 BernDulli Binary Gen&rat di 图5.2 屋| Sinlk Block Parameters Spectrum Scope Sptctrus Scopt C&apute and diEpl&r theof e&ch input sienal. Xn- frase based inputs to- tli邑 llock should use the 匕口fferifiE option. 图5.3 Q Sink Bl

9、ocka meters: Spectrum Scope 图5.4 Sink Block Parameters: Spectrum Scope Spactrim Sc opt Cancel 豐 Function Block Parameters: M-FSIC Demodulator Baseband Far sazrple-basEd. inputj the input sust be 且 scalsr. F-dt fr3ZL5_hasGd input3 the input zmist be a colizm vec t-or. 图5.6 经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间

10、波形如下 图5.7 6. 结果分析 6.1 Matlab仿真结果分析 本实验对信号2FSI采用相干解调进行解调。2FSK言号的调制解调原理是通过 带通滤波器将2FSK言号分解为上下两路2FSKI号后分别解调，然后进行抽样判决 输出信号。设“ T符号对应载波频率fl，“0”符号对应载波频率f2。采用两个 带通滤波器来区分中心频率分别为fl和f2的信号。中心频率为fl的带通滤波器之 允许中心频率为fl的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f2的信号频谱成分。 接收端上下支路两个带通滤波器的输出波形中 H1,H2。在H1,H2波形中在分别 含有噪声n1,n2，其分别为高斯白噪声ni经过上下两个带通滤波器的输出噪声一 窄带高斯噪声，其均值同为0，方差同为（T n）2,只是中心频率不同而已。 其抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小， 可以不专门设置门限。判决 规制应与调制规制相呼应，调制时若规定“ 1”符号对应载波频率fl，则接收时 上支路的抽样较大，应判为“ 1”，反之则判为“ 0”。 6.2 simulink仿真结果分析 本次课程设计实现了 2FSK的调制与解调过程。通过误码率为 0的分析，可 能是系统自身的原因造成的或者系统没有多大的误差， 但根据示波器的波形看出 初始的时候有一些失真原因可能是初始信号不稳定造成的。 本实