基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真概要

1、TO嘩東交通大學(xué)現(xiàn)代通信仿真技術(shù)大作業(yè)報(bào)告題目基于 Matlab的2FSK調(diào)制與仿真 作者姓名： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師：時(shí)2011級通信工程間:20132014學(xué)年第一學(xué)期2以提現(xiàn)代通基于MATLAB 的2FSK調(diào)制及仿真現(xiàn)代通信仿真技術(shù)是對設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真的一門科學(xué)技術(shù)， 升系統(tǒng)的可用性。通信系統(tǒng)是用于完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱。 信系統(tǒng)分為無線通信和有線通信，它在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。MATLAB和System viewv Simulink是實(shí)現(xiàn)通信仿真的重要技術(shù)手段。MATLAB是商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù) 值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)

2、算語言和交互式環(huán)境， 主要包括MATLAB和Simulink兩大 部分。利用它們可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合通信系統(tǒng)和各種多速 率系統(tǒng)，也可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。它是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，可進(jìn)行包括數(shù)字信號處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系 統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的仿真分析。System View是一個(gè)用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)分析工具，它實(shí) 現(xiàn)了功能的軟件化，避開了復(fù)雜的硬件搭建，在不具備先進(jìn)儀器的條件下同樣也 能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真本文利用System view軟件設(shè)計(jì)模擬調(diào)制和解調(diào)電路，通過分析其輸入輸出波形驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確

3、性。本文通過分別用 Matlab、Simulink、System view設(shè)計(jì)2FSK調(diào)制與解調(diào)的仿 真，深入了解數(shù)字頻率調(diào)制2FSK的基本原理，掌握用現(xiàn)代通信仿真技術(shù)對解調(diào)與調(diào)制的實(shí)現(xiàn)，深刻理解 Matlab、Simulink以及System view軟件的使用方法 和設(shè)計(jì)方法。摘 要 數(shù)字調(diào)制2FSK原理1、數(shù)字調(diào)制2FSK原理2、數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(diào)方法Simuli nk 實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制、仿真原理圖、參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果用System view 實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通 、調(diào)制原理與解調(diào)原理、仿真圖與結(jié)果四、用Matlab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制、詳細(xì)設(shè)計(jì)過程、程序源代碼、仿真結(jié)果圖1

4、1五、總結(jié)12華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011級通信工程14、數(shù)字調(diào)制2FSK原理1、數(shù)字調(diào)制2FSK原理2FSK。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(yīng)于載頻f1，而符號“0對應(yīng)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(dá)式為:ACOS( « t + n ) e2FSK (t) = AcosOt 叫)典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號可以看作兩個(gè)不同載頻的DfskO)=藝nASK信號的疊加。因此

5、2FSK信號的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成:ang(t-nTs)cos©t + 日J(rèn) + E ang(t-nTs)cos®2'n)naks1(t)s2(t)cos (w1 t+0)AAAAA/WW >tcos (w2 t+ © n)XXts1(t) cos(w1t+ 0n)s 2 (t) cos (w2 t+ © n)2 FSK信號At數(shù)字調(diào)制2FSK原理框圖2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息 序列?？梢杂枚M(jìn)制“1 ”來對應(yīng)于載頻f1，而“ 0”用來對應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形, 同的獨(dú)立的頻率源而這個(gè)可以用受矩形

6、脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個(gè)不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:2、數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(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(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下：Simulink實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制1、仿真原理圖urtitied *RIe tdit Vier.' Simulation format TodIb H

7、elpD|昌H 唇 X IS > t a亠"-liD dDde45正弦波發(fā)生器15lnc V|i抽MReady2FSK調(diào)制仿真系統(tǒng)原理圖2、參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果本設(shè)計(jì)產(chǎn)生2FSK信號的方法采用的是鍵控法。正弦波發(fā)生器0Source Block Parameters： Sine WsweSource Block Parameter: Sine Wave1Si-Lhe 尹t prr Lcd = Jpa r扌l(wèi)a»KUlbtZ OflUfill-l = FbU4 r SUClfel ME* 4Tll>d CZSLIUu- tha lhb t jpa af nuu lcb

8、I Fucblui duH tc- riic-LnE for lul3Ml I*.斗 bh-H-JlM LD bgLul tLH- 2 亡 U£.ITct ttu EiBL4b4E4d Fju iJM- If iKiM='l<>L DFCibLm 創(chuàng)4 u> Tunnjr fw LazEt tilt* 4. E airCiw llj1 Jh) kcuj.Sini- tjpa. T:m biLi-lSLrn rTH： TIu bu*dIlM ijli . Ul* JLfeuUcLArt ELMAulStudt-Ba»F!f*vfl±r Iz

9、uI/lk):iDa.41TLh ti: '；E4 rinli;4n tjM-：iwJ沙如：DLu:巧 HUKKT (r-blj-'Ettk»flUEB 'iTid;:SUfdfe I Lu:a Di叵 I±T4pE-K V*E «J pUU*：.UI it DM In-tTOTT *w*:«r HrwttirF u I-flCinttlK4Ld鄧I l"fl-Lu開關(guān)設(shè)置:示波器設(shè)置ftFunction Block Parameters: Switch SJ 'Scope' parametersOflo

10、alrig-scopeMa-nAttiifautES"fW石iE for D*群M riTft inert-匕巾ThrtBicild.:d-T刨 Bn«bltd色tztlMSimple tix± (-1 for inherited)':CcncTfli II Hsiorv IT單：try H其 cickng on a曲sAkc5rtjrrbcr o1 amcs- 4Tima rwigE sJdTick Letters: txrttmi axH ontvEhm 頃 ngPKimaiigi vj 1ZancDl0KCancelH 曲Appiv仿真結(jié)果圖如下:X

11、的:用VWWWWWWWWWWWWWWWWVWVWWWWWWWiMWWWVWVVW./'WWWAWWWhn nrui 分析：圖中第4個(gè)波形為2FSK信號波形，本次設(shè)計(jì)產(chǎn)生2FSK波形的方法為鍵控法， 所 以其產(chǎn)生的波形相鄰碼元之間的相位不連續(xù)，由圖中可以看出，低頻代表碼元“1”，高頻 代表碼元“ 0 ”。、用System view實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通1、調(diào)制原理與解調(diào)原理圖FSK是用數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的頻率。因?yàn)閿?shù)字信號的電平是離散的，所以，載波頻率的變化也是離散的。在本實(shí)驗(yàn)中，二進(jìn)制基帶信號是用正負(fù)電平表示。對于 2FSK，載波頻率隨著調(diào)制信號1或-1而變，1對應(yīng)于載波頻率F

12、i，-1對應(yīng)于載頻F2。(1)調(diào)制部分：用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。且2FSK可以看作是兩個(gè)不同載頻的ASK已調(diào)信號之和。原理框圖:門一基帶信號a(n)Acos1t)申 Sfsk(t)Sfsk (t)T倒相#門二Acos 21)(2)解調(diào)部分：2FSK信號可看成是兩個(gè)載頻不同的 ASK信號，有相干和非相干兩種解調(diào)方式。這里采用相干方式。(LP指低通濾波* LP器)原理框圖Sfsk(t)相干載波Acos1t)*0廠LP相干載波Acos2 t)2、仿真圖與結(jié)果用Systemview軟件建立仿真電路如下:SystemVef* 5TLj二I二L f'' rni : FTTH :Syst

13、emV 曰v Snr點(diǎn) 195Me 30-50!>e 也.Q 5c315e-SSystemV er* Snr點(diǎn) 19L>-I宵 I1(IIIibI*Irr' TfTIIfIIII7 ln|-i>iBI-F K| :II II匚IIHtSI I? I 11 I iI44* A II. 1T丄T*i ifil角1角iJ.匹swO: Kirit 勺1 勺IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII!皿!轆!n!B!E!V.元件參數(shù)配置Token 0基帶信號-PN序列（頻率=500HZ,電平=2Level,0偏移）Token 2,18反相器；Token 1

14、,3半波整流器（門限=0V）;Token 4,5,13,14 乘法器；Token 8,17加法器;Token 6,7,11,12載波-正弦波(6,11=500HZ;7,12=1000HZ)Toke n 15,16模擬低通濾波器Token 9,10,19觀察點(diǎn)-分析窗3、用單刀雙擲開關(guān)控制完成調(diào)制Si! on ；!回；仿真波形圖如下:w2: Swk-fr3JnaTsTIw1:Sink5四j帚K "fnrranrLl, il>>! . M四、用Matlab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制1、詳細(xì)設(shè)計(jì)過程（1）、信號產(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1

15、0個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)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(jìn)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。2、程序源代碼clear allclose all i=10; %基帶信號碼元個(gè)數(shù)

16、j=5000;a=ro un d(ra nd(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)序列t=li nsp ace(0,5,j);f1=10; %載波1頻率f2=5; %載波2頻率fm=i/5;%基帶信號頻率B1=2*f1;%載波1帶寬B2=2*f2;%載波2帶寬%產(chǎn)生基帶信號G% st1=t;for n=1:10if a(n)v1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*( n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendendst2=t;%基帶信號求反%for n=1:j;if st1(n)>=1;st2( n)=0;elsest2(

17、n)=1;endend ; figure(1); sub plot(411); plot(t,st1);title('基帶信號）；axis(0,5,-1,2); sub plot(412); plot(t,st2);'基帶信號反碼);axis(0,5,-1,2);%載波信號%s1=cos(2* pi *f1*t); s2=cos(2* pi *f2*t); sub plot(413) plot(s1);title('載波信號1')；sub plot(414), plot(s2);title('載波信號2');%)%F1=st1.*s1;%加入載波

18、1F2=st2.*s2;%加入載波2figure (2);sub plot(311); plot(t,F1);title('s1*st1'sub plot(312); plot(t,F2);title('s2*st2'e_fsk=F1+F2;sub plot(313); plot(t,e_fsk);););title('2FSK 信號);3、仿真結(jié)果圖F'qLV> 16L 3ImJi Xkbap 立ndw J d i ft sa ns 口14££633504.50 &15ZES白b Ed* Jrwt Icok i

19、lLbap 立nilw ydp J tJ k凸 S匸上-3 口 B 口使我對Matlab、Simulink、System View并在實(shí)踐中對所學(xué)習(xí)的基本知識和原理方五、總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)給我很大的收獲， 操作系統(tǒng)的基本知識有了初步的認(rèn)識， 法有了進(jìn)一步的深化，和形象具體的理解。首先，我對Simulink和System View仿真系統(tǒng)進(jìn)行了了解和學(xué)習(xí)，在短時(shí)間 內(nèi)對其操作有了較為熟練的掌握。通過認(rèn)真老師給的System View系統(tǒng)的參考資 料,在學(xué)會(huì)AM,DSB,FM,的調(diào)制與解調(diào)原理基礎(chǔ)上，我能夠較為順利的建立好仿 真數(shù)字調(diào)制2FSK的模型圖。其次，能夠把調(diào)制解調(diào)的理論原理較好的在仿真系統(tǒng)中體現(xiàn)出來， 加以理解 和運(yùn)用，這樣更加深了我對課本所學(xué)只是的理解， 更具形象和生動(dòng)性，具體并容 易理解。但是，操作過程中也出現(xiàn)了一些問題。主要是對一些參數(shù)的設(shè)置以及由此引 起的波形失