基于Simulink的2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

1、 /14 /14二O二二O三學(xué)年第二學(xué)期電子信息工程系課程設(shè)計(jì)計(jì)劃書(shū)班級(jí)：課程名稱：學(xué)時(shí)學(xué)分：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：二O三年六月一日一、課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，鞏固已經(jīng)學(xué)過(guò)的有關(guān)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用學(xué)會(huì)應(yīng)用MatlabSimulink或SystemView等工具對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排：課程設(shè)計(jì)時(shí)間為第一周。首先查找資料，掌握系統(tǒng)原理，熟悉仿真軟件，然后編寫(xiě)程序或構(gòu)建仿真結(jié)構(gòu)模型，最后調(diào)試運(yùn)行并分析仿真結(jié)果。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)要求（1）學(xué)習(xí)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)用通訊系統(tǒng)的

2、基本理論、基本算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證；（2）學(xué)習(xí)現(xiàn)有流行通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB7.0的基本實(shí)用方法，學(xué)會(huì)使用這軟件解決實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題；（3）通過(guò)系統(tǒng)仿真加深對(duì)通信課程理論的理解，拓展知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣；（4）用MATLAB7.0設(shè)計(jì)一種2FSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)題目實(shí)現(xiàn)某種數(shù)字傳輸系統(tǒng)，具體要求如下；（1）信源：產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)比特流，數(shù)字基帶信號(hào)采用單極性數(shù)字信號(hào)、矩形波數(shù)字基帶信號(hào)波形；（2）調(diào)制：采用二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)；（3）信道：屬于加性高斯信道；（4）解調(diào)：采用相干解調(diào)；（5）性能分析：仿

3、真出該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)，即該系統(tǒng)的誤碼率，并畫(huà)出SNR（信噪比）和誤碼率的曲線圖； /14 /142方案設(shè)計(jì)與論證頻移鍵控是利用載波的頻率來(lái)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fl和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：e(t)=Acos(1t+en)2FSKacos(t+0)2n典型波形如下圖所示。由圖可見(jiàn)。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(xiě)成：1nnn2ns(t)=工ag(t-nT)cost+0)+工a

4、g(t-nT)cost+Q)2FSKaks2(t)cos(w1t+0n/WVWntcos(w2t+pn)s1(t)cos(w1t+0n)AWs2(t)cos(w2t+pn)2FSK信號(hào)2.12FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制原理2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來(lái)傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列。可以用二進(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻f1,而“0”用來(lái)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(kāi)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。如下原理圖:2FSK輸出信號(hào)二進(jìn)制數(shù)據(jù)2FSK的調(diào)制原理圖2FSK的解調(diào)方式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.下面我們將詳細(xì)的

5、介紹：2.2.1非相干解調(diào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器fl、f2濾出不需要的信號(hào),然后再將這兩種經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)分別通過(guò)包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來(lái)的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如下圖所示：T帶通濾波器）包絡(luò)檢波扌一-輸入I抽樣脈沖_計(jì)抽樣判決器輸出帶通濾波器I9包絡(luò)檢波器非相干方式原理圖2.2.2相干解調(diào)根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(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)行抽樣判決器即可

6、。原理圖如下：cos2nfitcos2nf2t相干方式原理圖本次課設(shè)中采用鍵控法產(chǎn)生2FSK調(diào)制信號(hào)，在接收端采用相干解調(diào)法解調(diào)系統(tǒng)仿真詳細(xì)設(shè)計(jì):系統(tǒng)設(shè)計(jì)全貌直譬冒l(fā)卷d呂sTJ呈爲(wèi)w&fenSaEl-alabacuasno-oqfn-n-uluUG4EI2J3spajoigMl壘匚FMUE3utrt5PSWEH7ft1口jojajadci花豈3SSVHS益三u-ssnois&so昌T曹tee曙dwoqgEU5IV2LBsnsu首芽崔s /14 /1412FSK調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生”SourceBlockParameters:BemocilliBinaryGener.I羽B(yǎng)ernoulliBinar

7、yGeneratorGenerateaBernoullirandombinaryrLumber.Togenerateavectoroutputspecifytheprobabilityasavector.ParajnetersFrame-basedoutputsInterpretvectorparametersas1-DOutputdatatype:doubleCancelHelp上邊左圖為2FSK信號(hào)鍵控法產(chǎn)生原理圖，右圖是貝努力基帶數(shù)字信號(hào)參數(shù)設(shè)置截圖，可以看出基帶信號(hào)頻率為200Hz，這些參數(shù)將在后面設(shè)計(jì)濾波器時(shí)應(yīng)用到。載波fl和載波f2參數(shù)設(shè)計(jì)如下，可以看出頻率分別為1000Hz和30

8、00Hz：SourceBlockParameters:SineWavelL埜.1FaxajTLetersSinetype:TimebasedAmplitude:Time(t):Usesingulationtime-SourceBlockParameters;SineWave2OK兩種載波信號(hào)和基帶數(shù)字信號(hào)波形如下圖,22FSK調(diào)制信號(hào)與加性高斯噪聲的疊加Generat口上邊左圖為2FSK調(diào)制信號(hào)與加性高斯噪聲的疊加設(shè)計(jì)圖，右圖為加性高斯噪聲參數(shù)設(shè)置下圖為2FSK調(diào)制信號(hào)、加性高斯噪聲信號(hào)和疊加后信號(hào)波形圖:3解調(diào)模塊帶通濾波器的設(shè)計(jì)基帶數(shù)字信號(hào)取樣周期是0.005S,頻率為200Hz,則其帶寬

9、是400Hz,濾波器的是根據(jù)載波中心頻率和基帶信號(hào)帶寬設(shè)計(jì)的，上圖為對(duì)對(duì)應(yīng)于載波fl的帶通濾波器，F(xiàn)cl為帶通起始頻率，F(xiàn)c2為截至頻率。下圖為對(duì)對(duì)應(yīng)于載波f2的帶通濾波器設(shè)計(jì):IflBlc-ckPflrarnrter;Bandpass?FileEditAnialysisTaigrtsViWindowtlulp二金口呂召妙0n：、：鬥召KT0田點(diǎn)令百?gòu)S鯛U陽(yáng)1-1眠lCurrentFilerInfurrrejlinn-lbrDQnrtL4sRjEapan-ss|nBStructure:Direct-FanmFRCrdBr:9SStable:VcisSource:DeaaneidSidte-Fl

10、her1Fite-rManajar.-401015Fraquency(kHzLRjtspanscTypcLo客HjghpnM唾Band(MM-Fits-OrderaSpadtycrjlar:B：5MhinuimorderBsrHSopDrTrerantislJcrDe&ignMethodOniK3n&71ScalePabandVindcw:Hamniingi!FrequencySpecmGatorsMiagntjdeSpeGific-olDns-TIigailenuiSfticnaicutefftrecuBnceE-ibiixedatEdB(hartrinaH3B曲皿qen|IIRQFRBut

11、lerwortTWindow經(jīng)過(guò)帶通濾波器出來(lái)的波形如下圖所示:4解調(diào)模塊相乘器的設(shè)計(jì)相乘器的設(shè)計(jì)，實(shí)則為一乘法器，將帶通濾波器出來(lái)的信號(hào)與本地載波相乘，具體設(shè)計(jì)如下圖：ProductlLdbScopeS=|回5解調(diào)模塊低通濾波器的設(shè)計(jì)此處兩個(gè)低通濾波器的設(shè)置參數(shù)一致，具體的如下圖:b-utt&rrAnalogLowpsssFitterJ1*Sccpa4butterAnalogLcwvpass尸牡&呂FunctionBlockParameters:AnalogLowpassFilterAnalagFil丈呂匸Design(mask)(link)Designoneofseveralstandar

12、danalogfilterimplementedin.statespaceformPAKsma+口T2OK匚ancelHelpApply經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后出來(lái)的信號(hào)波形如下圖:6解調(diào)模快抽樣判決和眼圖誤碼率分析的設(shè)計(jì)具體的設(shè)計(jì)如下：抽樣判決模塊采用RelationalOperator模塊，后接一延時(shí)模塊，出來(lái)的信號(hào)分別進(jìn)行眼圖分析和誤碼率分析，下面具體介紹和兩個(gè)部分。眼圖分析部分，米用升余弦滾降接受濾波器，濾波后進(jìn)入眼圖分析，二者參數(shù)設(shè)置如下:FunctionBlockParameters:RaisedCosineTran.SnkBlockParametersDiscrete-TimeEye

13、Did”，S3RaisedCosineTraitsmilFilter*Ups：diLpleandfiltertheinputsignalusin?aiFIRfilter.MainDataTypesParajTietersFiliertype:SquarerootCrcmpdelayt.nujTLtiorcfsyTTLbols.J:5Rollofffactor(0to1H11Ups:mp1ingfactur(H):L50Inputprocessing:匚oLunrnsascharmels(frameRateoptions:Enforcesingle-rateprocessingFiliergai

14、n:Worntalized1EsportfiltercoefficientstoorksuaceCancelApplysignalTh.esignalisdividedirdzcitracesvith.length?S：iTipiespersjTibor*Syntiolsperlrace?startirtgbyskipping?Offaet?samplessrtthebeginning-FlijtTiTLgPiupertiesRendsnngPropertiesSanKplespersynbol:150Offset(sanples.):0Symbolspertracee1Tracesdispl

15、ayed:50Newiracespu匸display/;ib屮腐卜|UK|匚ancelHJpApply眼圖波形如下圖:廣JkesheGC26/Discret?-TiineEyeDiagramScopeFileAx&sChannelsWindowBpnl_-duLIBnlEPE&EyeDiagram0.10.05000.511522.533.544.55Time(ms)00.511.522.533.544.56Time(rris)解調(diào)出來(lái)的波形與信源波形比較如下圖:誤碼率分析模塊顯示誤碼率為0.04478,這個(gè)值在合理的范圍里，說(shuō)明該系統(tǒng)工作正常。五、課設(shè)心得：在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我獲益匪淺。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓我清楚地了解和掌握了Simulink的功能，實(shí)現(xiàn)了所學(xué)2FSK調(diào)制解調(diào)的仿真，對(duì)2FSK的原理更加熟悉了，并鞏固了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。體會(huì)到理論和實(shí)際是有好大不同的，實(shí)踐離不開(kāi)理論，理論只有應(yīng)用于實(shí)踐才能發(fā)揮其作用。學(xué)過(guò)的東西，只有自己實(shí)際去做了才能更熟悉，才能對(duì)其本質(zhì)更了解。在將理論用各種方法實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，我們也在不斷的搜集資料，不斷的學(xué)習(xí)，獲得更多的相關(guān)知識(shí)。在對(duì)MATLAB的應(yīng)用中和學(xué)習(xí)別人的程序時(shí)，我體會(huì)到MATLAB的功能之強(qiáng)大,應(yīng)用之廣泛，任何一件作品都是沒(méi)有最好，只有更好，但是無(wú)論通過(guò)怎樣的途徑，我們都能表達(dá)出理論的成果。因此對(duì)其產(chǎn)生了更大的興趣，很有