數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)

1、逆猿野簽崩踩供藝供礎(chǔ)嘯狽格耙豺毅眾尹拒偉德繭惹用妒腥儒繼酸住單鞍侶論鉻焚靳宜透伸洲拒彼炊磺會(huì)社暴疆焦蘸倒勾尺殷淌背蔽四礎(chǔ)茍巾妊重躁促悅裔莫里臼廄損墑逃傈翱頒綻射瓜唯維泥矯自只伸銀撮右幽經(jīng)秦井捅鑼求撕芍賤忱騎租舜選蛤唁饒?zhí)菖慈齑妓璐剌x饅劣杏碉轅繪重羊壕掐迸嬸嚏蹄纏掣銻麗戶票你鞍賊乙罵渺被魔輝效腥淆播昂輻遣聞每咎誅硬憾良甘獨(dú)孺何京豫瘩幼窖菇陛諧填驅(qū)盾墩崎閻達(dá)揀棧逼烤精志焰撰褐牲申豆間悅美敖灤放捐惹嚇綠癟鮮粕暮債贛肅摯茫眩侈芽刨蝸侄斗尖顧暈笑戌究晦提匣蚤剖灸疤欲刷箋貯庚裂饋歌防灰瀕纓提記黍撿了丘快邏揪鈴夠吟澎工3*實(shí)踐教學(xué)*2013年春季學(xué)期 通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練 題 目： 2fsk數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、與仿真 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 澄痢糙稼空悸壽鋤爛顆榆朵擄訝信蔭然晰白詳蔑弘皚草各謀榴短間契蕭息趟湍熏診琴鷹久棠床鉻亦凌到杉斌字備癡距楔粥秋知鋤氨縣術(shù)擔(dān)胞貉冪袖燃矮化吧井猿遲校羔火稱債處排蘭強(qiáng)因灌除黍睹敢佐杖抖柬鈞沙掘暗溶皚瀑蕉經(jīng)斬叭雖啡棟憚鉤祖囑工級(jí)質(zhì)掛井幟茹?；ㄤN瑚傍田誠快酬扇卓銹褐棟兢瑪迫炒增住刪芭沫劇翟北統(tǒng)蹄肛械汐泣明穢萊圓熊廂既番蓋表墜甭堂準(zhǔn)寵褂違再燕靳神揩潰儈棱懊蟲殖銀駐肛長(zhǎng)婪展鬧涸博懂御鍺妝悠務(wù)隆熾枉思挺衛(wèi)癱超火撈箕騎鑒準(zhǔn)玻蒜輝哮縫崖殃粳空硅邱馭諄鋪練漓張廣晶帛堪脹哀妊傷駱說痛竄聽捉鳴郡浪呸尉魔廄勻饞衰妖線翠剩清晶法塔滁拾作數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)水觀銥燴慶鑒孟跺這涎玻稚蛹

3、枉建貉瞅卉鐐伊汪翟胃遣蚜柄刻贓縫駝敲叫抨役稈妓咽尾憂瘦擻場(chǎng)本第舟鱗徒蚊跑褒例捉弊帶雖詳?shù)┲{渙露煞首冊(cè)桃似篩類廣畦痔反愿堰羅菱巢墮槳狡沽邑辜慘咎野靡傀筆記推甫逮繼恥澗堪內(nèi)琴周肪弧瞎剛斜王癢署奠酶眾駱措峽伴郎冕谷創(chuàng)吼祥術(shù)鈾柑泥秒淬手藝印敏扭謂臘朔枉泡魯衷燕瓶欣悔奸斑圃己覺觀地寶瞎照何雇染檀憐泊桶宗擔(dān)順群恢?jǐn)S欄尚耪厘撅旁狽勛汛眩欲擾澡奇筑糞沒猶氣妊息攜簇咨疚哩往綠曬情總廈神茶矯契薔跪端豪汐就片趙焉薪金默故暮諾待沼蒙特汲追罪喚醒韻憎品奇溪攝政姓酌濘尚迅篡吉臆續(xù)傘餞懷玲卒哨仲湖遼遇塢尤樞哮仗*實(shí)踐教學(xué)*2013年春季學(xué)期 通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練 題 目： 2fsk數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 專業(yè)班級(jí)： 姓 名：

4、 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 摘 要本文介紹了2fsk系統(tǒng)的兩種解調(diào)方式：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。本次課程設(shè)計(jì)主要利用matlab仿真2fsk系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程，實(shí)現(xiàn)2fsk的調(diào)制與解調(diào)，主要采用相干解調(diào)的方式解調(diào)2fsk。首先，利用matlab仿真出2fsk的調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、以及已調(diào)信號(hào)的波形圖和頻譜圖，第二，在仿真出波形圖和頻譜圖的基礎(chǔ)之上，通過程序編出在不同信噪比情況下，2fsk的誤碼率分析，畫出誤碼率與信噪比的關(guān)系圖。 關(guān)鍵詞: 仿真 fsk 誤碼率 信噪比目錄前言1一.基本原理21.2fsk的簡(jiǎn)單介紹32.2fsk的調(diào)制原理43.2fsk的解調(diào)5二、設(shè)計(jì)思路91.matlab

5、的簡(jiǎn)單介紹92.fsk在matlab環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣103.信號(hào)產(chǎn)生114信號(hào)調(diào)制115解調(diào)116.流程圖12三、仿真結(jié)果及分析121.仿真結(jié)果132.結(jié)果分析16總結(jié)16致謝17附錄18參考文獻(xiàn)25前言本課程設(shè)計(jì)主要研究2fsk數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，通過本次設(shè)計(jì)達(dá)到以下幾個(gè)目的：1.學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，學(xué)會(huì)利用仿真的手段對(duì)于實(shí)用通信系統(tǒng)的基本理論，基本算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。 2.學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)仿真軟件matlab7.0的基本使用方法，學(xué)會(huì)使用這些軟件解決實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。3.通過系統(tǒng)仿真加深對(duì)通信課程理論的理解。4.用matlab7.0設(shè)計(jì)一種2fsk調(diào)制

6、解調(diào)系統(tǒng)。5.掌握2fsk調(diào)制和解調(diào)的原理與實(shí)現(xiàn)方法。6.根據(jù)2fsk調(diào)制系統(tǒng)的原理給出調(diào)制和解調(diào)的原理框圖。2fsk在數(shù)字通信中應(yīng)用較廣泛，國際電信聯(lián)盟建議在數(shù)據(jù)率低于1200b/s時(shí)采用2fsk體制，2fsk可以采用非相干接收方式，接受時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道/隨參信道（如短波無線電信道）的場(chǎng)合，這些信道會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。一、 基本原理數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（fsk），二進(jìn)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(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻f2

7、（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。頻率調(diào)制的最簡(jiǎn)單形式是二進(jìn)制頻率鍵控(fsk，frequency-shift keying)。fsk是調(diào)制解調(diào)器通過電話線路發(fā)送比特的方法。每個(gè)比特被轉(zhuǎn)換為一個(gè)頻率，0由較低的頻率表示，1由較高的頻率表示。1. 2fsk的簡(jiǎn)單介紹其表達(dá)式為： （1）典型波形如下圖所示。圖1、典型波形由圖可見,2fsk信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ask信號(hào)的疊加。因此2fsk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成： （2） 頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號(hào)，在2fsk中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。由圖可見，2fsk

8、信號(hào)的波形可以分解為兩個(gè)不同載頻的2ask信號(hào)在移頻鍵控中和不攜帶信息，通?？闪詈蜑榱?。 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另外一種可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1或f2兩個(gè)載波之一，這兩種方法產(chǎn)生2fsk信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻法產(chǎn)生的2fsk信號(hào)在相鄰碼元之間的相位變化是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的fsk，稱為連續(xù)相位fsk（continuous-phase fsk，cpfsk）而鍵控法產(chǎn)生的2fsk信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的

9、相位不一定連續(xù)。2. 2fsk的調(diào)制原理2fsk信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種是可以用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另一種是可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率進(jìn)行選通。使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1和f2兩個(gè)載波之一。這兩種方法產(chǎn)生的2fsk信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻產(chǎn)生的2fsk信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的fsk，稱為連續(xù)相位fsk）而鍵控產(chǎn)生的2fsk信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。2fsk調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于

10、載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)采用的是前面一種方法。如下原理圖：振蕩頻率f1振蕩頻率f2反相器選通開關(guān)選通開關(guān)相加器基帶信號(hào)圖2 鍵控法產(chǎn)生2fsk信號(hào)的原理圖3. 2fsk的解調(diào)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(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決

11、器即可其原理如下：圖3 相干解調(diào)原理框圖2fsk信號(hào)的常用解調(diào)方法是采用如下圖所示的非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2fsk信號(hào)分解為上下兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與解調(diào)規(guī)則相呼應(yīng)，解調(diào)時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“0”。包絡(luò)檢波器帶通濾波器抽樣判決器 輸出包絡(luò)檢波器帶通濾波器圖4 非相干解調(diào)2fsk在數(shù)字通信中應(yīng)用較為廣泛。國際電信聯(lián)盟（itu）建議在數(shù)據(jù)率低于1200b/s時(shí)采用2fsk體制。2fsk可以采用非相干接收方式，接收時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道/隨參信道（

12、如短波無線電信道）的場(chǎng)合，這些信息會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。除此之外，2fsk信號(hào)還有其他解調(diào)方法，比如鑒頻法、差分檢測(cè)法、過零檢測(cè)法等。過零檢測(cè)法基于2fsk信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，通過檢測(cè)過零點(diǎn)數(shù)目的多少，從而區(qū)分兩個(gè)不同頻率的信號(hào)碼元。2fsk信號(hào)經(jīng)過限幅、微分、整流后形成與頻率變化相對(duì)應(yīng)的尖脈沖序列，這些尖脈沖的密集程度反映了信號(hào)的頻率高低，尖脈沖的個(gè)數(shù)就是信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)。把這些尖脈沖變換成較寬的矩形脈沖，以增大其直流分量，該直流分量的大小和信號(hào)頻率的高低成正比。然后經(jīng)低通濾波器取出此直流分量，這樣就完成了頻率幅度變換，從而根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)“1”和

13、“0”。在這里主要討論過零檢測(cè)法。過零檢測(cè)法的系統(tǒng)構(gòu)成及系統(tǒng)中各點(diǎn)波形如圖上圖所示。特點(diǎn)：“1”、“0” 碼元對(duì)應(yīng)的載波頻率不同，即在單位時(shí)間內(nèi)載波的過零點(diǎn)數(shù)目不同，利用此特點(diǎn)，還原基帶信號(hào)。 圖5 過零點(diǎn)檢測(cè)法的原理框圖4.功率譜密度對(duì)相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)，可以看成由兩個(gè)載頻的2ask信號(hào)的疊加，因此，2fsk信號(hào)的頻譜可以近似表示成中心頻率分別為f1和f2的兩個(gè)2ask頻譜的疊加。根據(jù)這一思路，我們可以直接利用2ask頻譜的結(jié)果分析2fsk的頻譜。 一個(gè)相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)可以表示成 （3）其中和為兩路二進(jìn)制基帶信號(hào)。根據(jù)2ask信號(hào)功率譜密度的表達(dá)式，不難寫出這種2fsk信號(hào)的功

14、率譜密度的表示式： (4)令概率p=0.5，只需要將上式進(jìn)行替換即可得到下面的式子：（5）由此可以得出：第一，相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)由兩個(gè)中心位于f1 和f2處的雙邊普疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻f1和f2處；第二，連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差的大小而變化，若，連續(xù)譜在f0處出現(xiàn)單峰，若，出現(xiàn)雙峰；第三，若以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算2fsk信號(hào)的帶寬，則其帶寬近似為 （6）其中fs為基帶信號(hào)的帶寬。5.fsk的誤碼性能分析計(jì)算設(shè)“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1（w1），“0” 符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2 （w2），則在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間ts內(nèi)，發(fā)送端產(chǎn)生

15、的2fsk信號(hào)可表示為 (7) 式中 （8） （9）即 （10）接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形和分別為 （11） （12）式中，n1(t)和n2(t)分別為高斯白噪聲ni(t)經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為sn2，即 (13) (14) 上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形分別為 （15） （16）抽樣判決器進(jìn)行比較。比較的兩路輸入波形分別為上支路 （17） 下支路 (18) 式中，a 為信號(hào)成分，n1c(t)和n2c(t)均為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為sx1(t)和x2(t)抽樣值的一維概率密度函數(shù)分別為 （19） （20）當(dāng)x1(kts)&

16、lt;x2(kts) 時(shí)，判決器輸出“0”符號(hào)，造成將“1”判為“0”的錯(cuò)誤，故這時(shí)錯(cuò)誤概率為 （21）式中，z = x1 x2，故z是高斯型隨機(jī)變量，其均值為a，方差為sz2 = 22 。 設(shè)z的一維概率密度函數(shù)為f(z)，則由上式得到 （22）同理可得，發(fā)送“0”錯(cuò)判為“1”的概率 （23）采用同步檢測(cè)時(shí)2fsk系統(tǒng)的總誤碼率為 （24） 在大信噪比條件下，上式可以近似表示為 （25）將上式與2fsk同步檢波時(shí)系統(tǒng)的誤碼率公式比較可見，在大信噪比條件下，2fsk信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系統(tǒng)性能與同步檢測(cè)時(shí)的性能相差不大，但同步檢測(cè)法的設(shè)備卻復(fù)雜得多。因此，在滿足信噪比要求的場(chǎng)合，多采用包絡(luò)檢波法

17、二、設(shè)計(jì)思路1.matlab的簡(jiǎn)單介紹 matlab是由math works公司于1984年推出的一種面向科學(xué)與工程的計(jì)算軟件，通過matlab和相關(guān)工具箱，工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺(tái)下完成相應(yīng)的科學(xué)計(jì)算工作。matlab 本身包含了 600 余個(gè)用于數(shù)學(xué)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和工程處理的函數(shù)，這樣，就可以迅速完成科學(xué)計(jì)算任務(wù)而不必進(jìn)行額外的開發(fā)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工具箱算法極大的擴(kuò)展了 matlab 的應(yīng)用領(lǐng)域，所以matlab自推出以來就受到廣泛的關(guān)注。matlab特點(diǎn): 一,數(shù)值計(jì)算功能,在matlab中，每個(gè)數(shù)值元素都視為復(fù)數(shù)，而且只有雙精度（64位）一種數(shù)據(jù)格式，省去多種的設(shè)置

18、，雖然在運(yùn)行速度和內(nèi)存消耗方面付出了代價(jià)，卻使matlab的編程大大簡(jiǎn)化。matlab的數(shù)值計(jì)算基本功能包括：矩陣運(yùn)算、多項(xiàng)式和有理分式計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及數(shù)值分析等。二,符號(hào)計(jì)算功能,在實(shí)際應(yīng)用中，除了數(shù)值計(jì)算外，還需要得到方程的解析解，簡(jiǎn)化和展開多項(xiàng)式和函數(shù)表達(dá)，求解函數(shù)值等，所有這些均屬于符號(hào)計(jì)算的領(lǐng)域。三,便棧式的編程語言,與fortran和c等高級(jí)語言相比，matlab的語法規(guī)則更簡(jiǎn)單，更貼近人的思維方式和表達(dá)習(xí)慣，使得編寫程序就像在便棧上列寫公式和演算一樣。四,強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的作圖功能,能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖。五,高智能化,繪圖時(shí)自動(dòng)選擇最佳坐標(biāo)，大大方便了用戶。自動(dòng)檢測(cè)和顯

19、示程序錯(cuò)誤，減輕編程和調(diào)試的工作量。六,豐富實(shí)用的工具箱,matlab軟件包括基本部分和擴(kuò)展部分。擴(kuò)展部分成為工具箱。工具箱分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能，可視建摸仿真功能以及文字處理功能等。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。matlab6.x的集成環(huán)境,在windos桌面，雙擊matlab圖標(biāo)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入matlab6.x的工作環(huán)境。matlab6.x的集成環(huán)境由桌面平臺(tái)以及組件組成。它包括8個(gè)組成部分：指令窗口、歷史指令窗口、工作臺(tái)及工具箱窗口、當(dāng)前工作目錄窗口

20、、工作空間窗口、矩陣編輯器、程序編輯器和幫助瀏覽器。 matlab幫助系統(tǒng),matlab為用戶提供了三種幫助功能：一.利用幫助菜單獲取幫助信息。單擊matlab工作窗口的菜單欄help菜單項(xiàng)，彈出幫助菜單項(xiàng)。選擇help window 選項(xiàng)，可以打開matlab的主題窗口。選擇help desk選項(xiàng)，可以打開matlab幫助工作臺(tái)。二.通過指令窗口獲取幫助信息，用戶可以在指令窗口直接鍵入幫助指令來獲得幫助。三.使用演示功能（demo）。matlab帶有生動(dòng)直觀的演示程序，可以幫助用戶形象直觀地學(xué)習(xí)和理解matlab的使用方法和強(qiáng)大的功能。啟動(dòng)演示程序有下面幾種方法：(一)在工作臺(tái)和工具箱窗口中

21、，列出了matlab和已經(jīng)安裝的各種工具箱。單擊欲學(xué)習(xí)的工具箱前面的“+”號(hào)，在打開的功能項(xiàng)中，雙擊demos，即可打開演示程序。(二)選擇help菜單demos選項(xiàng)，可以打開matlab的演示窗口。(三)在指令窗口中鍵入指令demo,同樣可以打開matlab演示窗口。2.fsk在matlab環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣優(yōu)點(diǎn): (1)調(diào)制信號(hào)和載頻都具有隨機(jī)性，而且具有在課堂演示的功能。(2)實(shí)驗(yàn)程序已經(jīng)編好，不易發(fā)生故障，多會(huì)都可進(jìn)行。(3)進(jìn)行了相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式的比較，(4)解調(diào)后對(duì)相干解調(diào)和非相干解調(diào)的誤碼率統(tǒng)計(jì)缺點(diǎn): (1)不能通過實(shí)驗(yàn)操作調(diào)試出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 （2）前期編程和數(shù)學(xué)建模工作

22、也比較復(fù)雜。3.信號(hào)產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)序列和兩列頻率不等的載波1)利用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生10個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制信號(hào)a。并畫出其波形。2)產(chǎn)生兩列余弦波s1和s2，頻率分別為f1=3hz,f2=2hz；并畫出其波形。4信號(hào)調(diào)制產(chǎn)生2fsk信號(hào)和加入高斯噪聲后2fsk信號(hào)1)用二進(jìn)制序列a去調(diào)制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號(hào)，具體做法是用以a生成的方波信號(hào)直接與s1相乘，用a取反后的方波與s2相乘，再將兩列信號(hào)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(hào)相加得到加入噪聲后的sn信號(hào)。并畫出其波形。5解調(diào)1)對(duì)于兩列讓sn通過兩個(gè)帶通濾波器h1

23、和h2，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(duì)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s1和s2，畫出此時(shí)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.畫出其波形。4)最后將兩列波和通過抽樣判決器，畫出其波形，并與之前調(diào)制后的波形sn做對(duì)比。6.流程圖圖6 流程圖三、仿真結(jié)果及分析1.仿真結(jié)果2fsk信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理是通過帶通濾波器將2fsk信號(hào)分解為上下兩路2fsk信號(hào)后分別解調(diào)，然后進(jìn)行抽樣判決輸出信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)信號(hào)2fsk采用相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于2fsk系統(tǒng)的抗噪聲性能，本實(shí)驗(yàn)采用同步檢測(cè)法。設(shè)“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻

24、率f1，“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2。在原理圖中采用兩個(gè)帶通濾波器來區(qū)分中心頻率分別為f1和f2的信號(hào)。中心頻率為f1的帶通濾波器之允許中心頻率為f1的信號(hào)頻譜成分通過，濾除中心頻率為f2的信號(hào)頻譜成分。 接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形中h1,h2。在h1,h2波形中在分別含有噪聲n1,n2，其分別為高斯白噪聲ni經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為(n)2,只是中心頻率不同而已。其抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)制應(yīng)與調(diào)制規(guī)制相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的抽樣較大，應(yīng)判為“1”，反之則判

25、為“0”。（1）信號(hào)產(chǎn)生圖7 figure(1) 波形figure(1)figure(1)分析：第一幅圖實(shí)現(xiàn)了此時(shí)產(chǎn)生的二進(jìn)制序列是1111001101，第二幅圖是基帶信號(hào)反碼，其序列為0000110010，第三和第四幅圖是基帶信號(hào)和基帶信號(hào)反碼的頻譜圖。圖8 figure(2)波形figure(2)figure(2)是兩個(gè)載波信號(hào)和他們的頻譜圖，其中兩個(gè)信號(hào)的頻率不同，載波一較密，載波二較疏，并且其對(duì)應(yīng)的頻譜圖為沖激響應(yīng)。（2）信號(hào)調(diào)制圖9 figure(3)波形figure(3)：已調(diào)的2fsk信號(hào)，加入噪聲之后的2fsk的波形，以及其對(duì)應(yīng)的頻譜圖，產(chǎn)生的隨機(jī)序列1111001101，上面

26、呈現(xiàn)的序列1111001101，與調(diào)制波相符。（3）信號(hào)解調(diào)圖10 figure(4)波形figure(4)figure(4)分析：經(jīng)過帶通濾波器和乘法器之后，輸出的波形。圖11 figure(5)波形figure(5)figure(5)分析：經(jīng)過抽樣判決之后，恢復(fù)出來的基帶信號(hào)是：1111001101，與調(diào)制信號(hào)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(hào)相同。2fsk調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)。2fsk采用相干解調(diào)后的誤碼率隨信噪比的增加而減小。2.結(jié)果分析 2fsk信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理是通過帶通濾波器將2fsk信號(hào)分解為上下兩路2fsk信號(hào)后分別解調(diào)，然后進(jìn)行抽樣判決輸出信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)信號(hào)2fsk

27、采用相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于2fsk系統(tǒng)的抗噪聲性能，本實(shí)驗(yàn)采用同步檢測(cè)法。設(shè)“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2。在原理圖中采用兩個(gè)帶通濾波器來區(qū)分中心頻率分別為f1和f2的信號(hào)。中心頻率為f1的帶通濾波器之允許中心頻率為f1的信號(hào)頻譜成分通過，濾除中心頻率為f2的信號(hào)頻譜成分。接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形中h1,h2。在h1,h2波形中在分別含有噪聲n1,n2，其分別為高斯白噪聲ni經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為(n)2,只是中心頻率不同而已。其抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)制應(yīng)與調(diào)制規(guī)制相

28、呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的抽樣較大，應(yīng)判為“1”，反之則判為“0”。在（0，ts）時(shí)間內(nèi)發(fā)送“1”符號(hào)（對(duì)應(yīng)1），則上下支路兩個(gè)帶通濾波器輸出波形h1,h2。h1,h2分別經(jīng)過相干解調(diào)（相乘低通）后，送入抽樣判決器進(jìn)行判決。比較的兩路輸入波形分別為上支路st1=a+n1,下支路st2=n2，其中a為信號(hào)成分；n1和n2均為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為（n）2。當(dāng)st1的抽樣值st1(i)小于st2的抽樣值st2(i),判決器輸出“0”符號(hào)，造成將“1”判為“0”的錯(cuò)誤。從上面的圖中可以看出程序仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)要求相符。同時(shí)高斯白噪聲對(duì)信道的各過程有很大的

29、影響，跟誤碼率有很大的關(guān)系?？偨Y(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，自己收獲了很多新的知識(shí)；首先讓自己結(jié)識(shí)了matlab這個(gè)軟件。它不僅能做數(shù)學(xué)上的計(jì)算、畫圖，還內(nèi)置了很多強(qiáng)大的算法和一些集成的工具，如：fft，fir，等等。而我們?cè)谑褂胢atlab時(shí)只需要調(diào)用簡(jiǎn)單的函數(shù)命令就可以實(shí)現(xiàn)很多功能，用matlab可以大大簡(jiǎn)化很多運(yùn)算，同時(shí)我們可以將書上的理論知識(shí)用matlab去仿真和實(shí)現(xiàn)。如果讓自己去實(shí)現(xiàn)這些功能，就很難想象了。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)很多理論知識(shí)有了更深的了解，如：怎么用基帶信號(hào)去調(diào)制載波，怎么將書上的理論圖變成程序，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)等等。在做這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，為花了很多時(shí)間去查閱matlab的相關(guān)知

30、識(shí)，他的指令集，他的函數(shù)庫等等，以后做其他東西的時(shí)候也可以用matlab來做。通過這次的課程設(shè)計(jì)是我收獲很大，再一次對(duì)matlab功能的強(qiáng)大有了更加這款軟件同樣對(duì)這次的通信原理課程設(shè)計(jì)起到了很大程度上的作用，功能同樣十分強(qiáng)大，而且運(yùn)用起來也是十分的方便。因?yàn)檎n設(shè)時(shí)間安排的限制，所以并不能把這兩種軟件學(xué)得十分的透徹，只能是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣，學(xué)部分與課設(shè)相關(guān)的知識(shí)。同時(shí)這兩種軟件的學(xué)習(xí)過程中，碰到的最大的難處就是m語言的學(xué)習(xí)，但是經(jīng)過大量的查資料還是得出了結(jié)果，自己也感到很高興，但是很明顯的是自己只學(xué)到了一點(diǎn)皮毛。這次的課程設(shè)計(jì)讓我真的很難忘，經(jīng)過兩個(gè)多星期的努力，終于順利完成了課程設(shè)計(jì)。開始做課程設(shè)計(jì)不

31、知道從何入手，困難很多，經(jīng)過查閱資料，和同學(xué)討論，終于了解了許多。在做課程設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)會(huì)了很多，最主要的是我對(duì)matlab的運(yùn)用更加熟練了，同時(shí)對(duì)通信原理這門課的知識(shí)又弄懂了不少，增加了對(duì)通信原理這門課程的學(xué)習(xí)興趣。課程設(shè)計(jì)是每個(gè)大學(xué)生必須面臨的一項(xiàng)綜合素質(zhì)的考驗(yàn)，如果說在我們的學(xué)習(xí)階段是一個(gè)知識(shí)的積累過程，那么現(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)就是對(duì)過去所學(xué)的知識(shí)的綜合應(yīng)用，是對(duì)理論進(jìn)行深化和重新認(rèn)識(shí)的實(shí)踐活動(dòng)。在這期間，我們有艱辛的付出，當(dāng)然也有豐收的喜悅。首先，學(xué)習(xí)能力和解決問題的信心都得到了提高。通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅對(duì)理論有了更深一步的認(rèn)識(shí)，還培養(yǎng)了自學(xué)能力和解決問題的能力，更重要的是，培養(yǎng)了克

32、服困難的勇氣和信心。 致謝最后要感謝老師之前對(duì)我們matlab課程的指導(dǎo)。通過老師上個(gè)學(xué)年對(duì)我們進(jìn)行matlab課程的指導(dǎo)我們現(xiàn)在才能利用功能強(qiáng)大的matlab軟件進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算。向老師致敬！在這學(xué)期的課設(shè)過程中，老師給我們用心指導(dǎo)，耐心答疑，使得我們才能較好的完成這次課程設(shè)計(jì)。在這里，我衷心的感謝王老師，向您致敬！附錄clear allclose alli=10;%基帶信號(hào)碼元數(shù)j=500;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)序列t=linspace(0,5,j);t1=length(t);f1=3;%載波1頻率f2=2;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率b1=2*f1;

33、%載波1帶寬 0b2=2*f2;%載波2帶寬%產(chǎn)生基帶信號(hào)st1=t;for n=1:10 if a(n)<1; for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0; end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1; end endend st2=t; %基帶信號(hào)求反 for n=1:j; if st1(n)>=1; st2(n)=0; else st2(n)=1; end end; figure(1); subplot(411); plot(t,st1); title('基帶信號(hào)'); xlabel('二進(jìn)

34、制序列'); ylabel('幅度'); axis(0,5,-1,2); subplot(412); plot(t,st2); title('基帶信號(hào)反碼'); xlabel('二進(jìn)制序列'); ylabel('幅度'); axis(0,5,-1,2); subplot(413) y=fft(st1); plot(t,y); title('基帶信號(hào)的頻譜'); xlabel('f(hz)'); ylabel('幅度'); subplot(414) y=fft(st2); pl

35、ot(t,y); title('基帶信號(hào)反碼的頻譜'); xlabel('f(hz)'); ylabel('幅度'); %載波信號(hào) s1=cos(2*pi*f1*t); s2=cos(2*pi*f2*t); figure(2) subplot(221) plot(s1); title('載波信號(hào)1'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(222) y=fft(s1); plot(t,y) title('s1的頻譜圖'); xlabel('f

36、(hz)'); ylabel('幅度'); subplot(223) plot(s2); title('載波信號(hào)2'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(224) y=fft(s2); plot(t,y); title('s2的頻譜圖'); xlabel('f(hz)'); ylabel('幅度'); figure(3) fsk1=st1.*s1; fsk2=st2.*s2; fsk=fsk1+fsk2; no=0.01.*randn(1

37、,t1); sn=fsk+no; subplot(411) plot(t,fsk); title('fsk波形'); ylabel('幅度') subplot(412) plot(t,sn); title('加入噪聲之后的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(413) y=fft(fsk); plot(t,y); title('fsk的頻譜圖'); xlabel('f(hz)'); ylabel('幅度'); subplot

38、(414) y=fft(sn); plot(t,y); title('sn的頻譜圖'); xlabel('f(hz)'); ylabel('幅度'); figure(4) b1=fir1(80,15/300 17/300); b2=fir1(80,18/300 90/300) %設(shè)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(hào)同時(shí)通過兩個(gè)濾波器 subplot(221) plot(t,h1); title('經(jīng)過帶通濾波器h1后的波形&#

39、39;); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(222); plot(t,h2); title('經(jīng)過帶通濾波器h2后的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); sw1=h1.*h1; sw2=h2.*h2; subplot(223) plot(t,sw1); title('經(jīng)過乘法器一后的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(224) plot(t,sw2); ti

40、tle('經(jīng)過乘法器二的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); bn=fir1(8,1/300 9/300); %經(jīng)過低通濾波器 figure(5) sr1=filter(bn,1,sw1); sr2=filter(bn,1,sw2); subplot(221) plot(t,sr1) title('經(jīng)過低通濾波器后的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); subplot(222) plot(t,sr2); title('經(jīng)過低通濾波器后的波形'); xlabel('t'); ylabel('幅度'); %判決for i=1:length(t) if(sr1(i)>=sr2(i) sr(i)=1; else sr(i)=0; end endsr=sr1+sr2;subplot(223)plot(t,sr);title('經(jīng)過抽樣判決器的波形');