2FSK的数字基带传输系统仿真

1、青岛大学理学与信息科学学院通信原理课程设计报告设计题目学生专业班级电子信息工程07级2班学生姓名（学号）林飞（）指导教师孙洁老师完成时间实习（设计）地点信息楼机房2009年4月5日一、课程设计目的和任务通过本课程的实践，能进一步掌握高级语言程序设计基本概念，掌握基本的程序设计方法；通过设计一个完整的小型程序，初步掌握开发软件所需的需求定义能力、功能分解能力和程序设计能力、代码调试技能；学习编写软件设计文档;为未来的软件设计打下良好的基础。利用所学的通信原理的基本知识，设计一个2FSK数字调制系统。完成对2FSK的调制与解调仿真电路的设计，并对仿真结果进行分析。理解2FSK信号的产生，掌握2FS

2、K的调制原理和实现方法并画出实现框图。二、分析与设计调制原理与实现方法：数字频率调制又称频移键控(FSK)，二进制频移键控记作2FSK。二进制频移键控(2-FSK)频移键控是利用两个不同频率fl和f2的振荡源来代表信号1和0,用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。2-FSK功率谱密度的特点如下：(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成，离散谱出现在fl和f2位置。(2) 功率谱密

3、度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差Ifl-f2Kfs，则出现单峰。OK2於K信号产生方洼及鹹形示例2FSK信号的解调：米用相干检测法图5-102FSK同步检测方框图2FSK系统的抗噪声性能:同步检测法解调时系统的误码率为(551)在大信噪比条件下，即时，式(5-51)可近似表示为(5-52)相干解调时，需要插入两个相干载波，电路较为复杂。包络检测无需相干载波，因而电路较为简单。一般而言，大信噪比时常用包络检测法，小信噪比时才用相干解调法，这与2ASK的情况相同。三、系统实施仿真总的设计思路图如下:2FSK信源的产生及调制：通过MATLAB内部的随机函数产生随机的二进制信源。假设需要m

4、个二进制随机码，可以用公式x二round(rand(l,m)实现，比如m=25时，代码为x二round(rand(l,25);%产生25个二进制随机码。之后通过调用FSK调制函数，对m个二进制随机码进行FSK调生成的效果截图如下传输信道模型：在信号处理中经常需要把噪声叠加到信号上去，在叠加噪声时往往需要满足一定的信噪比，信号调制后送入信道，假设附加的是加性高斯白噪声，在MATLAB中可以使用awgn函数生成在接收端接收到的叠加了噪声的信号。例如(Rx_m=awgn(Tx_m,-5,其)中Tx_m为调制后的信号，Rx_m为在接收端接收的信号，-5表示信噪比为-5dB，0表示信号功率为OdBw)。

5、y=awgn(y,SNR-10*logl0(0.5)-10*logl0(N),measured,dB);%在已调信号中加入高斯白噪声。生成的效果图如下相干解调：相干解调的MATLAB实现方式可以用zl二ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye,M,df)来实现;并通过眼图来观察前后的误差，原理图和调制的效果图如下所示误码率计算，可以使用symerr来实现，代码形式为number,ratio二symerr(x,y)number,ratio二symerr(x,y,flg)，效果图如figure6所示。2FSK解调输出：采用升余弦滤波器对已调信号进行滤除高斯早白噪声，恢复原信号，在MATL

6、AB中使用升余弦函数yf,tf=rcosine(Fd,Fs,fir,R,De!可以实现。1.效果图和源代码清单lEditV|qrmritklp?indHLpCSP目d鼠离慎QHid0相干wt：mt-EER:二二TbKiwijalBEPOSER0SmJaladBER00.511.fi22.533.644.5E阳:电总的代码：%functionFSKFc=100;%载频Fs=40;%系统采样频率Fd=1;%码速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数M=2;%进制数SNRpBit=60;%信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=123455432

7、1;numPlot=25;x=round(rand(1,25);%产生25个二进制随机码fskd(x,Fc,2*Fc)%调制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;figure(2)plot(t,y(1:length(t),b-);axis(min(t)max(t)-1.51.5);title(调制后的信号)xlabel(时间)；ylabel(振幅)；%在已调信号中加入高斯白噪声randn(state,seed(2)；y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N)

8、,measured,dB)；%在已调信号中加入高斯白噪声figure(3)plot(t,y(l:length(t),b-)jl%出经过信道的实际信号axis(min(t)max(t)-1.51.5)；title(加入高斯白噪声后的已调信号)xlabel(时间)；ylabel(振幅)；%相干解调figure(4)zl=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye,M,df)；title(相干解调后的信号的眼图)%带输出波形的相干M元频移键控解调figure(5)stem(0:numPlot-l,x(l:numPlot),bx)；holdon；stem(0:numPlot-l,zl(l:nu

9、mPlot),ro)；holdoff；axis(0numPlot-0.5l.5)；title(相干解调后的信号原序列比较)legend(原输入二进制随机序列,相干解调后的信号)xlabel(时间)；ylabel(振幅)；%误码率统计errorSymratioSym=symerr(x,zl)；figure(6)simbasebandex(0:l:5)；title（相干解调后误码率统计）%滤除高斯白噪声Delay=3;R=0.5;ropD=0;%滞后3syf,tf=rcosine(Fd,Fs,fir,R,Delay);%升余弦函数yo2,to2=rcosflt(y,Fd,Fs,filter,yf)

10、;%加入高斯白噪声后的已调信号和经过升余弦滤波器后的已调信号t=0:numModPlot-1./Fs;figure(7)plot(t,y(1:length(t),r-);holdon;plot(to2,yo2,b-);holdoff;axis(030-1.51.5);xlabel(时间)；ylabel(振幅)；legend(加入高斯白噪声后的已调信号,经过升余弦滤波器后的已调信号)title(升余弦滤波前后波形比较)eyediagram(yo2,N);%眼图title(加入高斯白噪声后的已调信号的眼图)%FSK函数程序如下functionfskd(g,f0,f1)%FSKmodulation%

11、Example:(f0andf1mustbeintegers)%fskd(10110,1,2)ifnargin3error(太多的输入参数)elseifnargin=1f0=1;f1=2;elseifnargin=2f1=2;endval0=ceil(f0)-f0;val1=ceil(f1)-f1;ifval0=0|val1=0;error(频率必须整数);endiff01|f11;error(频率必须大于1);endt=0:2*pi/99:2*pi;cp=;sp=;mod=;mod1=;bit=;forn=1:length(g);ifg(n)=0;die=ones(1,100);c=sin(

12、f0*t);se=zeros(1,100);elseg(n)=1;die=ones(1,100);c=sin(f1*t);se=ones(1,100);endcp=cpdie;mod=modc;bit=bitse;endask=cp.*mod;subplot(2,1,1);plot(bit,LineWidth,1.5);gridon;title(原始信号)；axis(0100*length(g)-2.52.5);subplot(2,1,2)；plot(ask,LineWidth,1.5)；gridon；title(FSK调制信号)；axis(0100*length(g)-2.52.5)；四、总

13、结与体会通过对通信系统原理和MATLAB的学习，在通过编码实现时会不时出现一些问题，诸如：某个函数的使用方法，其适用范围，滤波器的设计，误码率的分析计算等等。都需要理论知识和实践经验结合才能解决，在此期间，首先，通过查阅相关的书籍，文献，搞清楚原理框图，刚开始有点盲目找资料，幸好同学介绍了一些文献检索方法，节省了不少时间。仔细阅读通信原理课本后，有一种温故而知新的收获，对数字信号的传输特性以及各种调制方法有了更好的理解和掌握。在分析原理进行模块设计时，由于模块的链接性差，导致数据元素丢失和出现较大误差。最麻烦的是，在进行MATLAB编码时，由于马虎，导致个别书写错误和引用不当，调试花费了不少的精力和时间，所以养成良好的编程和操作习惯非常重要。总体来说，这次实习我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，加强了动手能力和学业技能。在我体会到了设计通信原理的数字通信仿真系统有压力的同时，虽然最后的效果不是很理想，但是通过学习，对各个模