通信原理课设报告

1、武汉理工大学通信原理课程设计说明书目录1 技术要求12 基本原理12.1 2FSK调制原理12.2 2FSK解调原理22.3 2FSK信号的表达式和波形图23 建立模型描述34 模块功能分析或源程序代码45 调试过程及结论96 心得体会127 参考文献122FSK通信系统设计1 技术要求 设计一个2FSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价。2 基本原理2.1 2FSK调制原理

2、二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现。两种FSK信号的调制方法的差异在于：由直接调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的（这一类特殊的FSK，称为连续相位FSK（Continous-Phase FSK，CPFSK），而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。图1是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图，图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制，在一个码元Ts期间输出f或f两个载波之一。选通开关振荡器1f1基带信号e（t）反相器相加器选通开关振荡器2f2 图1

3、 键控法产生2FSK信号的原理图2.2 2FSK解调原理输出低通滤波器Cosw2Cosw1输入信号低通滤波器相乘器相乘器带通滤波器w2带通滤波器w1 定时脉 冲 抽样判决器 图2 2FSK相干解调原理框图数字调频信号的解调方法很多，如相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。下面就相干检测法进行介绍。相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图2所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决，即可还原出基带

4、数字信号。2.3 2FSK信号的表达式和波形图在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f和f两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。二进制移频键控信号的时间波形如图3所示，图中波形g可分解为波形e和波形f，即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f，0符号对应于载波频率f，则二进制移频键控信号的时域表达式为： 相关参数的含义参考书上P184。图3 二进制频移键控信号的波形 3 建立模型描述 由于大二的时候学过matlab的基础用法，所以我很自然的想到用基于Simulink来做这个仿真。下图4

5、为整体仿真图：图4 整体仿真图 利用伯努利二进制随机数产生器来产生基带信号，选用sine作为载波信号发生器，然后挑选滤波器这个模块，并将其分别设置为带通滤波器和低通滤波器，再加上基本的相加器，相乘器，高斯噪声模块等，最后用示波器模块进行观察。选好模块后就照着基本原理框图来连线设计仿真电路。其工作过程为：伯努利二进制随机数产生器来产生基带信号，经过选通开关模块，当基带信号幅度大于0.5时，正弦载波1导通；当基带信号幅度小于0.5时，正弦载波2导通，于是正弦载波的频率随二进制基带信号在f和f两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。然后进行解调，两个带通滤波器的作用同于包络检波法

6、，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决，即可还原出基带数字信号。4 模块功能分析或源程序代码1 载波（Sine Wave1）参数设置：图5 载波1参数设置 载波频率：2HZ，幅度为+1 设置依据：载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为2HZ。2载波（Sine Wave2）参数设置：图6 载波2参数设置 载波频率：10HZ，幅度为+1 设置依据：要求两载波相角均为0，幅度相同，所以幅度设为+1，又载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故

7、频率设为10HZ。 3伯努利二进制随机序列产生器（Bernoulli Binary Generator）参数设置：图7 伯努利二进制随机序列产生器参数设置 伯努利二进制随机数产生器：幅度为1,周期为1s,占0比为1/2。用于产生数字基带信号。4选通开关（Switch）参数设置:图8 选通开关参数设置 设置依据：当大于0.5时，载波1导通；当小于0.5时，载波2导通。5带通滤波器（上）参数设置：图9 带通滤波器参数设置 带通滤波器参数：带通范围为15HZ 设置依据：载波频率为2HZ，考滤到滤波器的边沿缓降，故设置为15HZ。6带通滤波器（下）参数设置：图10 带通滤波器参数设置 带通滤波器参数：

8、带通范围为913HZ 设置依据：载波频率为10HZ，考滤到滤波器的边沿缓降，故设置为913HZ。7低通滤波器（Digital Filter Design1）参数设置:图11 低通滤波器参数设置 低通滤波器参数：截止频率为2HZ。8低通滤波器（Digital Filter Design2）参数设置：图12 低通滤波器参数设置 低通滤波器参数：截止频率为10HZ。9取样判决器（relay）参数设置：图13 取样判决器参数设置 设置依据：当大于0.5时输出1，当小于0.5时输出0，能达到在0变1不变的取样规则下正确解码的目的。10 Zero-Order Hold参数设置：图14 Zero-Order

9、 Hold参数设置 抽样时间：1s。设置依据：经查阅资料可知，其抽样时间应与伯努利二进制随机序列产生器的抽样时间一致，故设为1s。5 调试过程及结论仿真电路搭建好后，进行调试，过程十分顺利，得到了如期的波形。图15 图15中，第一个波形图是伯努利二进制随机数产生器产生的原信号；第二个波形图是载波1的波形；第三个波形图是载波二的波形图；第四个波形图是经调制后的波形。图16 图16中，第一个波形图是伯努利二进制随机数产生器产生的原信号的波形；第二个是调制后的波形；第三个是增加了高斯噪声后的调制波形；第四个是解调后的波形。图17 图17中显示的是加入高斯噪声后算得的误码率为0.5455。图18 图1

10、8中，波形图表示在加了高斯噪声信号的基础上依次为经带通滤波器（上）后的波形，经相乘器（上）后的波形，经低通滤波器（上）的波形，最后的解调波形。图19 图19中，波形图表示在加了高斯噪声信号的基础上依次为经带通滤波器（下）后的波形，经相乘器（下）后的波形，经低通滤波器（下）的波形，最后的解调波形。6 心得体会一开始看到这个题目时，我的心里有点慌。因为自己本身通信原理学得并不是很好。在上课的时候，我就觉得很吃力，感觉看了书后只是当时记得，过会儿就忘了。这次要单独设计一个通信系统，对我来说无疑有一定困难。接下来还有考试要准备，无疑又增大了难度。但是，当我开始着手准备时，却发现并没有我想象中得那样难。首先，我从课本开始。重新温习什么是数字通信系统，什么是2FSK。在做了充分的准备后，我明白了，其实书上已经写得非常清楚，只要清楚了它的原理，熟悉它的工作流程，动手仿真并不困难。于是，我开始先在纸上画出它的原理框图，设计大体构图。然后，又复习matlab这个软件的基本用法，就这样开始这次课设。调试的结果，基本达到了预期的要求。进行的非常顺利。通过这次课设，加深了我对2FSK通信系统的认识。也让我明白了，对于学习这些比较难一点的专业课，一定要时常复习才能理解掌握它，不能因为畏难放弃。努力地看书，查资料，就可以自己独立完成。尽管完成了这个课设，但是相对于其他学的扎实的同学，仍有很大的差距