基于MATLAB的FSK調制解調實現完整版

1、 目 錄一. FSK理論知識1.1 FSK概念1.2 2FSK信號的波形及時間表示式1.3 2FSK信號的產生方法1.4 2FSK信號的功率譜密度1.5 2FSK信號的解調 1.6 FSK的誤碼性能二. 用MATLAB進行FSK原理及誤碼性能仿真三、結論四、參考文獻、五、源程序1、FSK理論知識頻率調制的最簡單形式是二進制頻率鍵控(FSK，frequency-shift keying)。FSK是調制解調器通過電話線路發(fā)送比特的方法。每個比特被轉換為一個頻率，0由較低的頻率表示，1由較高的頻率表示。1.1、FSK概念傳“0”信號時，發(fā)送頻率為f1的載波; 傳“1”信號時，發(fā)送頻率為f2的載波。

2、可見，FSK是用不同頻率的載波來傳遞數字消息的。 實現模型如下圖：1.2、 2FSK信號的波形及時間表示式 根據上圖模型的實現可以得到2FSK的信號波形如圖：2FSK信號的時間表達式為 ：由以上表達式可見，2FSK信號由兩個2ASK信號相加構成。注意：2FSK有兩種形式: （1）相位連續(xù)的2FSK； （2）相位不連續(xù)的2FSK。 在這里，我們只討論相位不連續(xù)的頻移鍵控信號，這樣更具有普遍性。1.3、2FSK信號的產生方法 2FSK信號的產生方法：2FSK信號可以兩類方法來產生。 一是采用模擬調頻的方法來產生（圖1）；另一種方法是采用鍵控法（圖2）； 圖1.3-1 圖1.3-21.4、2FSK信

3、號的功率譜密度 這里我們僅介紹一種常用的近似方法，即把二進制頻移鍵控信號看成是兩個幅移鍵控信號相疊加的方法如果s1(t)的功率譜密度為Ps1(f)；s2(t)的功率譜密度為Ps2(f)，利用平穩(wěn)隨機過程經過乘法器的結論,上式可以整理為如下形式， 核心問題：Ps1(f)=? 與2ASK信號表達式中的s(t)相同， 根據上面的公式，2FSK信號的功率譜密度如圖下圖所示。 圖1.4-1根據以上總結：2FSK功率譜密度的特點如下， 1)、2FSK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分構成,離散譜出現在f1和f2位置； 2)、功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現雙峰。若兩個載頻之差|f1 -f2|fs，則出現單

4、峰。 3）、所需傳輸帶寬BFSK=|f1 -f2|+2 fs 。 二 2FSK信號的解調 2FSK信號的解調方法有很多,如鑒頻器法、相干法、包絡檢波法、過零檢測法等等。根據要求這里我將用相干解調的方法對其進行解調。FSK在MATLAB環(huán)境下過程與結果FSK的模擬仿真是采用的MATLAB軟件，其在電腦運行環(huán)境如圖3-1所示。實驗過程是在窗口點擊MATLAB快捷方式，使其運行，將FSK調制與解調的程序輸入框中，點擊回車即可運行，運行結果后面進行分析。圖1.5-1 在MATLAB環(huán)境下調制與解調的程序如下: （百分號后為程序注釋）function FSKFc=10; %載頻Fs=40; %系統采樣頻

5、率Fd=1; %碼速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25; %進行仿真的信息代碼個數M=2; %進制數SNRpBit=60; %信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=12345 54321;numPlot=15; %產生25個二進制隨機碼x=randsrc(numSymb,1,0:M-1); %產生25個二進制隨機碼figure(1)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);title(二進制隨機序列)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %調制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numMo

6、dPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;figure(2)plot(t,y(1:length(t),b-); %畫出經過信道的實際信號axis(min(t) max(t) -1.5 1.5);title(加入高斯白噪聲后的已調信號)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %相干解調figure(4)plot(t,y(1:length(t),b-);axis(min(t) max(t) -1.5 1.5);title(調制后的信號)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %在已調信號中加入高斯白噪聲randn(s

7、tate,seed(2);y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),measured,dB);%在已調信號中加入高斯白噪聲figure(3)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);hold on;stem(0:numPlot-1,z2(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot -0.5 1.5);title(非相干解調后的信號)legend(原輸入二進制隨機序列,非相干解調后的信號)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %誤碼率統計errorSym ratioSym=s

8、ymerr(x,z1);figure(8) 程序的運行過程是：首先產生25個隨機序列碼（如圖1.5-1所示 注：此序列為隨機序列，每一次運行程序所產生的序列都不同），然后通過調用函數對該序列進行調制（如圖1.5-2所示）。相干解調后的誤碼率統計（如圖1.5-3所示）。在通過調用函數讓函數通過相干解調方式進行解調，解調信號與原信號的比較（如圖1.5-4所示）。在通過調用函數讓調制信號 圖1.5-1 圖1.5-2 圖1.5-3 圖1.5-4 (注釋： 圖1.5-3中右上角的意思為，Theoretical SER 理論軟件錯誤率;Theoretical BER 理論二進制誤碼率 ;Simulated

9、 SER 模擬軟件錯誤率; Simulated BER 模擬二進制誤碼率。)下圖為用MATLAB進行FSK原理及誤碼性能仿真圖：圖1.5-5三.心得體會通過本次專業(yè)課程設計，進一步加深了我對FSK方面知識的理解，也更深刻的體會到MATLAB在信號與先行系統等方面的應用的重要性。 由于設計時間較短，在設計過程考慮問題不全面，專業(yè)知識水平不足，編程工具MATLAB是英文版，幫助系統也全是英文，對有些函數在功能和使用還不是特別的清楚，也只能是別學習邊實踐，以至在設計過程中出現了不少問題，這只是一個開始，只要有更多的時間，相信我能見任務完成得更好。以至于仿真出來的圖象沒有打點，這是這次課程設計出現的不足之處。四.參考文獻1、通信原理 樊昌信 主編 國防工業(yè)出版社 2001年6月2、移動通信 覃團發(fā)等編 重慶大學出版社 2005年5月3、MATLAB圖