实验三基于simulink的2FSK数字调制与解调仿真

1、河北北方学院信工（2013/2014学年第二学期）课程名称：数据通信原理题 目：基于Simulink的2FSK数字调制与解调专业班级：信息工程三班学生姓名：王璐伟201342250宋帅楠201342291指导教师： 刘锤设计周数：Uf设计成绩：2014年11月22日第1章实验目的1、熟悉2FSK系统的调制、解调原理2、进一步熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台3、锻炼学生分析问题和解决问题的能力第2章设计基础及要求2.1 数字通信系统数学模型口图B2-1.U系统模型典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，如图1-1所示，数字调制是数字通信系统的重要组成部

2、分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。对数字调制系统进行仿真时，我们并不关心基带信号的码型，因此，我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号，不用在经过编码器。2.2 项目目的基于Simulink的数字通信系统仿真一采用2FSK调制技术2.2.1 技术要求及原始数据(1)对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制频移键控(2FSK)及解调技术和高斯噪声信道原理等；(2)建立数字通信系统数学模型；(3)建立完整的基于2FSK的模拟通信系统仿真模型；(4)对系统进行仿真、分析。2.2.2主要任务(1)建立模拟通信系统数学模型；(2)利用Simulin

3、k的模块建立模拟通信系统的仿真模型;(3)对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果；(4)将仿真结果与理论结果进行比较、分析。第3章3.1 2FSK调制解调基本原理3.1.1 2FSK 调制原理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2-2是数字键

4、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期间输出力或£2两个载波之一。图3-1键控法产生2FSK信号的原理图3.1.2 2FSK解调原理图3-2 2FSK相干检测方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2-3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

5、信号的抽样值v1、v2进行比较判决，即可还原出基带数字信号。3.2 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f1和£2两个频率点间变化，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2 -1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f1, 0符号对(2-1-1)(2-1-2)(2-1-3)应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时域表达式为e2FSK(t)=.二 ang(t -nTs) cos( "

6、n)' ang(t -nTb) cos(1t 4)nn式中0. 发送概率为P a t* h发送概率为1-PQ发送概率为i-尸 发送概率为F-掘栅螂岫删w一d-A/WWW-已"W/WVWbwt、f % 7VVig iVWWM一图3-3二进制频移键控信号的波形由图2-1可看出bn是an的反码，即若an=1 ,则bn =0,若an =0 ,则b n =1 ；两个相角分别代表第n个信号码元的初始相位。在二进制频移键控信号中，均不携带信息，通常令其为零。因此，二进制频移键控信号的时域表达式可简化为%阳=E%*(F-nr,|工冷霞上一 8%叫“k(2-1-4)第4章Simulink模型建

7、立及仿真4.1模型建立2FSK调制与解调及误码分析的总体仿真模型:jntitledS *-Edit View Simullation Format Tools Help |io.o 丽血 W|国留图字.*©IIS®Calcula'icn图4-1 2FSK调制与解调及误码分析的总体仿真模型4.2参数设置4.2.1 载波(Sine Wavel )参数设置:昼 Source Block Pawmt坨rs； Sine WavelTime(t): |Ueb sijiulation tineAsiDlitude:1Bia:0F requency (rad/sec):2 &quo

8、t;i”2Phase (r ad);QSample tXne;0.002|V Interpret vector paraneters as： l-D图4-2 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2H乙电 Source Black Parirneters： Sine WiveJ 恒 Tme ±)： | U4o 津 jrXuL-t 1口n tuxi Amplitude:1Eiut0Frequency rad/sec):2*pi*10Phase (rad): 0Sample time:0.002W Interprst v

9、ector paramettrs as l-D图4-3 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，所以幅度设为该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为10Hz4.2.3伯努利二进制随机序列产生器( Bernoulli Binary GeneratorSource Block Parameters： Bernoulli Bi“WBernoulli Binary GeneratorGenerate a Bernoulli random binary nun Tq generate a vector output, specify t probabilit

10、y as a vector.ParametersProbability of a zero: 0. 5|Initial seed: 61Sample time: 1 Frame-based outputs1r Interpret vector parameters as 1-DOutput data types double图4-4伯努利二进制随机序列产生器参数设置+ 1,又载波频率本来应）参数设置：1/2。伯努利二进制随机数产生器：幅度为 1,周期为1s,占0比为4.2.4选通开关（Switch ）参数设置日 Function Black Parameters: SwitchSvit chP

11、ass Ihroufih input 1 vhen input 2 satisfies i othervisBj, p话至 through input 3. The inputs： left to right). The input 1 pass-through crii or equals greater thartji Dr not equal td the 1 input ports are data ports, and the second iiMain Signal AttributesCriteria for painf first inputi u2 >- ThreThr

12、eshold:0.5冏 Enable iero-cr&ssine detectionSample time I for inherited)1:T图4-5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。4.2.5 带通滤波器(上)参数设置：.FunctiM Stock Parameters： Analog Filter D.lMDesign one of several standard analog filtersj iLnplenented in st at e- space fOETl.ParajietersDesign jiBthods Bu

13、ttarvorth-Filter type: Bandpass/Filter orders8Loirer passband ede fttquency (fad/s):2*piUpper passband edge frequency (rad/s) s 2*pi*5图4-6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15H乙4.2.6 带通滤波器(下)参数设置： Functiaft Bloek ParaiTien： Amg FilterAnalog Filtei Des:工即 (n.xk) (link)Desig;n. on

14、e of sevetail standard analog fil1ersB inpl 白in st at &-space forruPara*iettrsDc-sifiiuttufgirth-；Filter type： Emi4Pq与Filter ordrr?8L ci vet passband edg 白 freauency (xad/B):2*pi*0 edge frequansy 上3*pi+13图4-7带通滤波器参数设置4.2.7带通滤波器参数：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，故设置为低通滤波器(Digital Filter Desi

15、gnl )参数设置：913H乙4.2.8« Function Block Paramettrs: Analog Filter D.Analog Filter Design (nask) (link) Design one of several slandardl analog filters, is.pleReiitcd in statespaet fotm.ParametersDesign methcd: Sutteirworth-Filter type: |Lo*wpass-Filter order;BPassband edge frequency (rad/s):2 叩图4-8

16、低通滤波器参数设置低通滤波器参数：截止频率为2HZ低通滤波器(Digital Filter Design2 )参数设置:E Function Block Parameters： Analog Filter D.Analae Filter Desisn (mask) (link)Design one rf several st andard analog filterEj inplBmented in ElatB-spacB farn.ParametersDesign met hods ButtefwarthFilter type: Lovpass-Filter order:SPa宇宇b5d d

17、ge freQuency (rad/s);2 町? ”10图4-9低通滤波器参数设置低通滤波器参数：截止频率为10HZ4.2.9取样判决器(relay )参数设置：i Function Block Parameters；： RelayRelay-Output th总 specif ked F on' or 1 offr value by g specified thresholds. The an/off statb of the input between the upper and lewer lijiits.Main 匚豌卸卸 AttributesSwitch on point;

18、 apsSwitch off gint: epsOutput ifhen cm:1Output when offso-0 Enable iero-crossing detectionSwle tine t-l far inheTited):1图4-10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。4.2.10 Zero-Order Hold 参数设置：Function Block Parameiers: Zero-OrderZero-Order HoldZero-order hol±Parmet ersSample time (7 for inherited);D图 4-11 Zero-Order Hold 参数设置抽样时间：1s设置依据：经