2FSK調(diào)制解調(diào)通信原理課程設計

1、課 程 設 計 報 告課程名稱： 通信系統(tǒng)課程設計 設計名稱： 2FSK調(diào)制解調(diào)仿真實現(xiàn) 姓 名： 學 號: 班 級： 指導教師： 起止日期： 課 程 設 計 任 務 書學生班級： 學生姓名： 學號： 設計名稱： 2FSK調(diào)制解調(diào)仿真實現(xiàn) 起止日期： 指導教師： 要求：MATLAB編程實現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)。要求仿真輸出：基帶信號、2FSK信號和疊加噪聲后的2FSK信號波形、解調(diào)器各點的信號波形課 程 設 計 學 生 日 志時間設計內(nèi)容6.176.18查看設計題目，對現(xiàn)代通信原理和數(shù)字信號處理的相關內(nèi)容進行復習6.196.20在已有知識的基礎上、查閱資料，設計出總體實現(xiàn)方案6.216.22編寫

2、、調(diào)試程序，并結合理論驗證程序的正確性 6.23基于理論知識和實踐結果寫課程設計報告6.25答辯課 程 設 計 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五課 程 設 計 評 語 表指導教師評語： 成績： 指導教師： 年 月 日2FSK的調(diào)制解調(diào)仿真實現(xiàn)一、 設計目的和意義1、 熟練地掌握matlab在數(shù)字通信工程方面的應用。2、 了解信號處理系統(tǒng)的設計方法和步驟。3、 理解2FSK調(diào)制解調(diào)的具體實現(xiàn)方法，加深對理論的理解，并實現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)，畫出各個階段的波形。4、 學習信號調(diào)制與解調(diào)的相關知識。5、 通過編程、調(diào)試掌握matlab軟件的一些應用，掌握2FSK調(diào)制解調(diào)的方法，激發(fā)學習和研

3、究的興趣；二、 設計原理12FSK介紹： 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號便是符號“1”對應于載頻f1，而符號“0”對應于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。其表達式為：典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達式又可以寫成：z 圖1 原理框圖22FSK調(diào)制原理2FSK調(diào)制就是使用兩個不同的頻率的載波信號來傳輸一個二進制信息序列?？梢杂枚M制“1”來對應于載頻f1

4、，而“0”用來對應于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立的頻率源w1、f2進行選擇通。本次課程設計采用的是前面一種方法。如下原理圖：圖2 調(diào)制原理框圖32FSK解調(diào)原理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，本次課程設計采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號由兩個載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應的載波f1、f2相乘進行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可其原理如下：圖3 相干解調(diào)原理框圖三、 詳細設計步驟1信號產(chǎn)生：二進制隨機序列和兩

5、列頻率不等的載波1)利用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生10個二進制隨機數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制信號a。并畫出其波形。2)產(chǎn)生兩列余弦波tuf1和tuf2，頻率分別為f1=20hz,f2=100hz；并畫出其波形。2信號調(diào)制：產(chǎn)生2FSK信號和加入高斯噪聲后的2FSK信號1)用二進制序列a去調(diào)制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號，具體做法是用以a生成的方波信號g1a直接與tuf1相乘，用a取反后的方波g2a與tuf2相乘，再將兩列信號相加。并畫出其波形。2)調(diào)用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生高斯噪聲no，并與2fsk信號相加得到加入噪聲后的sn信號。并畫出其波形。3解調(diào)1)對于兩列讓sn通過兩個帶通濾波器H1和H

6、2，他們分別以f1和f2為中心頻率，并畫出經(jīng)過帶通濾波器后的波形。2)對這兩列波形分別相干解調(diào)乘以與他們同頻同相的余弦波tuf1和tff2，畫出此時的波形。3)讓這兩列波形再通過低通濾波器sw1和sw2得到這兩列基帶調(diào)制波形g1a和g2a.畫出其波形。4)最后將兩列波g1a和g2a通過抽樣判決器，畫出其波形st，并與之前調(diào)制后的波形sn做對比。四、 設計結果及分析1信號產(chǎn)生 波形figure(1) 圖4 figure(1) figure(1)分析：第一幅圖現(xiàn)實了此時產(chǎn)生的二進制序列是，第二和第三幅圖片是頻率為20hz的載波tuf1和頻率為100hz的載波tuf2的波形。2信號調(diào)制波形figur

7、e(2)圖5 figure(2) figure(2)分析 由于產(chǎn)生的隨即序列是，對比上面figure2可以看出，波形較疏的是tuf1，波形較密的是tuf2，上圖呈現(xiàn)的序列是：，與調(diào)制波相符。3. 信號解調(diào)1) 波形figure(3) 圖6 figure(3) figure(3)分析：經(jīng)過帶通濾波器之后濾出了頻率為f1和f2的載波，從figure(2)和figure(3)的對比可以看出這一步做對了。2) 波形figure(4) 圖7 figure(4) figure(4)分析：這是兩列信號經(jīng)過相干解調(diào)乘以同頻同相的載波之后得到的波形，可以看出figure(4)比figure(3)的波形更密了。3

8、) 波形figure(5)圖8 figure(5)figure(5)分析：經(jīng)過低通濾波器之后，調(diào)制信號被濾出來了，第一幅為tuf1，濾波后的序列為：，與之前的調(diào)制信號相同。第二幅圖為：，與調(diào)制信號相反，這是因為在程序中隊調(diào)制信號取反之后才和tuf2相乘的。4) 波形figure(6)圖9 figure(6)figure(6)分析：經(jīng)過抽樣判決之后，恢復出來的基帶信號是：，與調(diào)制信號一樣，從原始波形也可以看出，解調(diào)后的波形與調(diào)制信號相同。2FSK調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)。4. 課程設計程序：fs=2000; %抽樣頻率dt=1/fs;f1=20; %定義兩列載波的頻率f2=100;a=round(rand(

9、1,10); %產(chǎn)生二進制隨機序列g1=a;g2=a;g11=(ones(1,2000)*g1; %產(chǎn)生方波信號g1a=g11(:); g21=(ones(1,2000)*g2;g2a=g21(:);t=0:dt:10-dt;t1=length(t);tuf1=cos(2*pi*f1.*t)tuf2=cos(2*pi*f2.*t)subplot(311)n=0:9;x=square(1,50);stem(0:9,a*x);grid;xlabel(二進制隨機序列)ylabel(幅度)subplot(312);plot(t,tuf1);title(頻率為f1的余弦波)ylabel(幅度)subpl

10、ot(313);plot(t,tuf2);title(頻率為f2的余弦波)ylabel(幅度)figure(2)fsk1=g1a.*tuf1;fsk2=g2a.*tuf2;fsk=fsk1+fsk2;no=0.01*randn(1,t1);%噪聲sn=fsk+no;subplot(211);plot(t,fsk);title(2fsk波形)ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sn);title(加入高斯噪聲后的2fsk波形)ylabel(幅度的大小)xlabel(t)figure(3) %FSK解調(diào)b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(1

11、01,90/800 110/800); %設置帶寬參數(shù)H1=filter(b1,1,sn); %b1為分子，1為分母，sn為濾波器輸入序列H2=filter(b2,1,sn); %噪聲信號同時通過兩個濾波器subplot(211);plot(t,H1);title(經(jīng)過帶通濾波器H1后的波形) %畫出經(jīng)過H1濾波器后的波形ylabel(幅度);subplot(212);plot(t,H2); %畫出經(jīng)過濾波器二后的波形title(經(jīng)過帶通濾波器H2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)sw1=H1.*H1; %相干解調(diào)乘以同頻同相的載波sw2=H2.*H2;%經(jīng)過相乘器 figure

12、(4)subplot(211);plot(t,sw1);title(經(jīng)過相乘器h1后的波形) %畫出乘以同頻同相載波后的波形ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sw2);title(經(jīng)過相乘器h2后的波形)ylabel(.幅度)xlabel(t)bn=fir1(101,2/800 10/800); %經(jīng)過低通濾波器figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title(經(jīng)過低通濾波器sw1后的波形) %經(jīng)過低通濾波器，濾出頻率ylabel(幅度) %為f1,f2的

13、基帶調(diào)制信號波形subplot(212);plot(t,st2);title(經(jīng)過低通濾波器sw2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)%判決for i=1:length(t) if(st1(i)=st2(i) st(i)=0; else st(i)=st2(i); end endfigure(6)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title(經(jīng)過抽樣判決器后的波形) %畫出經(jīng)過抽樣判決的波形 ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sn);title(原始的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)五、 體會通過這次課程設計

14、，自己收獲了很多新的知識；首先讓自己結識了matlab這個軟件。它不僅能做數(shù)學上的計算、畫圖，還內(nèi)置了很多強大的算法和一些集成的工具，如：FFT，fir，hamming等等。而我們在使用matlab時只需要調(diào)用簡單的函數(shù)命令就可以實現(xiàn)很多功能，用matlab可以大大簡化很多運算，同時我們可以將書上的理論知識用matlab去仿真和實現(xiàn)。如果讓自己去實現(xiàn)這些功能，就很難想象了。同時，這次課程設計讓我對很多理論知識有了更深的了解，如：怎么用基帶信號去調(diào)制載波，怎么將書上的理論圖變成程序，設計出系統(tǒng)等等。在做這次課程設計的時候，為花了很多時間去查閱matlab的相關知識，他的指令集，他的函數(shù)庫等等，以后做其他東西的時候也可以用matlab