基于MATLAB的2FSK数字通信系统设计
2FSK调制与解调系统设计与仿真

2FSK调制与解调系统设计与仿真一、引言2FSK(两频移键控)调制与解调是一种基于频率变化的数字调制与解调技术,常用于数字通信系统中。
本文将介绍2FSK调制与解调系统的设计与仿真过程。
1.系统原理a)数字信号生成:生成要传输的数字信号,可通过随机产生0和1的序列或者由外部输入得到。
b) 载波信号生成:生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。
c)数字信号与载波信号调制:将数字信号与载波信号进行调制,根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率。
2.仿真步骤在MATLAB等仿真软件中,可以进行2FSK调制系统的仿真:a)生成数字信号:生成一定长度的随机01序列或者由外部输入得到的数字信号。
b) 生成载波信号:生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。
c)数字信号与载波信号调制:根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率进行调制。
d)绘制调制后的信号波形。
1.系统原理2FSK解调系统将2FSK调制的信号转换为数字信号,实现数字信号与模拟信号的转换。
具体设计如下:a)接收信号:接收被调制的信号。
b) 与载波信号相乘:将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。
c)预处理:去除直流分量。
d)低通滤波:通过低通滤波器滤除高频成分。
e)匹配滤波:利用匹配滤波器,分别滤出与两个载波频率相关的信号。
f)判决:根据滤波后的信号幅值大小进行判决,得到数字信号。
2.仿真步骤在MATLAB等仿真软件中,可以进行2FSK解调系统的仿真:a)接收信号:接收被调制的信号。
b) 与载波信号相乘:将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。
c)预处理:去除直流分量。
d)低通滤波器设计:设计一个合适的低通滤波器以滤除高频成分。
e)匹配滤波器设计:设计两个匹配滤波器,使其与对应载波频率相匹配。
f)与滤波后信号进行判决:根据滤波后的信号幅值大小进行判决,得到数字信号。
g)绘制解调后的信号波形。
四、总结2FSK调制与解调系统可以将数字信号转换为模拟信号进行传输,并将模拟信号解调为数字信号。
重修基于MATLAB的simulink对2fsk调制与解调的仿真设计

通信原理课程设计报告题目基于MATLAB—Simulink的2FSK仿真学院电子信息工程学院专业通信工程(本)学生勇学号 200910315103 年级 2009级指导教师宋刚职称副教授二〇一二年一月课程设计的任务说明课程设计的目的(1)通过利用matlab simulink,熟悉matlab simulink仿真工具。
(2)通过课程设计来更好的掌握课本相关知识,熟悉2FSK的调制与解调。
(3)更好的了解通信原理的相关知识,磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。
课程设计的要求(1)掌握课程设计涉汲到的相关知识,相关概念、原理清晰,明了。
(2)仿真图设计合理、能够正确运行。
(3)按照要求撰写课程设计报告。
摘要 :Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
本文主要是以simulink为基础平台,对2FSK信号的仿真。
文章第一章容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望;第二章是对2FSK信号调制及解调原理的详细说明;第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要容,第三章是2FSK信号的仿真部分,调制和解调都是simulink建模的的方法,在解调部分2fsk信号采用相干解调的方法,而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。
关键词:2FSK;simulink调制;相干解调目录第一章绪论 (1)1.1 MATLAB/Smulink的简介 (1)1.2 通信发展简史 (2)1.2.1通信的概念 (2)1.2.2通信的发展史简介 (3)1.3 通信技术的现状和发展趋势 (4)第二章数字频带传输系统 (5)2.1二进制移频键控(2FSK) (5)2.2 2FSK 信号的功率谱密度 (8)第三章调制与解调仿真 (10)3.1 2FSK的调制与解调仿真 (10)3.1.1调制仿真 (10)3.1.2.解调仿真 (14)总结 (20)参考文献•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21第一章绪论1.1MATLAB/Simulink的简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”(缩写为Matlab)这就是Matlab最早的雏形。
通信原理课程设计基于MATLAB的2PSK和2FSK调制仿真

通信原理A课程设计报告题目:基于MATLAB的2PSK和2FSK调制仿真院系:自动化与信息工程学院专业:通信工程班级:学号:姓名:指导教师:职称:讲师2012年12月24日-2012年12月28日一、设计任务编写2PSK和2FSK调制程序,任意给定一组二进制数,计算经过这两种调制方式的输出信号。
程序书写要规范,加必要的注释;经过程序运行的调制信号波形要与理论计算出的波形一致。
分步实施:1 )熟悉2PSK和2FSK调制原理;2 )编写2PSK和2FSK调制程序;3 )画出原信号和调制信号的波形图。
课程设计的最后成果是提交一份实验报告,内容包括:1)2PSK和2FSK调制原理;对给定信号画出理论调制波形;2)程序设计思想,画出流程图;3)源程序代码(需打印);4)测试结果(需打印)和理论计算结果对比是否一致;5)小结。
六、参考文献【1】冯象初,甘小冰. 数值泛函与小波理论西安:西安电子科技大学出版社,2003.5【2】樊昌信,曹丽娜. 通信原理(第六版)北京:国防工业出版社, 2010.6【3】罗建军,扬琦.精讲多练MATLAB(第2版)西安:西安交通大学出版社,2009.7附录:源程序代码clear allclose alli=10; %基带信号码元数j=5000;a=round(rand(1,i)); %产生随机序列t=linspace(0,5,j);f1=4; %2FSK载波1频率 2PSK载波频率f2=8; %2FSK载波2频率fm=i/5; %基带信号频率%%%%%%%%%%产生基带信号st1=t;for n=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endend如有你有帮助,请购买下载,谢谢!endfigure(1);subplot(311);plot(t,st1);title('基带信号st1');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%基带信号求反st2=t;for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;elsest2(n)=1;endend;%%%%%%%%%%构成双极性码st3=st1-st2;%%%%%%%%%%载波信号s1=sin(2*pi*f1*t)s2=sin(2*pi*f2*t)%subplot(312),plot(s1);%title('载波信号s1');%subplot(313),plot(s2);%title('载波信号s2');%%%%%%%%%%%调制%figure(2);F1=st1.*s1; %加入载波1 (2FSK)F2=st2.*s2; %加入载波2 (2FSK)e_fsk=F1+F2;subplot(312);plot(t,e_fsk);title('2FSK调制信号');e_psk=st3.*s1; %加入载波 (2PSK)subplot(313);plot(t,e_psk);title('2PSK调制信号');如有你有帮助,请购买下载,谢谢!四、程序运行结果及分析00.51 1.52 2.53 3.54 4.55-112基带信号st100.51 1.52 2.53 3.54 4.55-112FSK 调制信号00.51 1.52 2.53 3.54 4.55-1012PSK 调制信号。
基于MATLAB的2FSK调制系统的设计课程设计

课程设计(论文)题目名称2FSK 调制系统的设计与仿真摘要2FSK 是信息传输中使用得较早的一种调制方式.本文主要简述了2FSK的设计原理,设计步骤和设计结果及分析.设计原理包括了2FSK 的介绍,调制原理和解调原理设计步骤包括了2FSK 信号的产生,调制和解调;设计结果及分析则包括了2FSK 信号产生,调制和解调每一步的结果分析和用matlab实现上述的结果. 2FSK 在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
所谓FSK 就是用数字信号去调制载波的频率。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键字: 2FSK;载波;调制解调目录第 1 章课程设计的任务与要求........... ..... 1. 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
1.1 2FSK 简介............................... 1.. 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
1.2 课程设计的任务............... ........ 1. 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
1.3 课程设计的要求............... ......... 1. 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
第 2 章课程设计的研究基础............ ...... 2. 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
2.1 数字通信系统的基本模型.......... ..... 2. 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
2.2 2FSK 调制解调基本原理.......... ....... 2. 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
第 3 章2FSK 调制解调系统方案设计 ....... ... 4. 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
3.1 方案提出................... ...........4.. 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
3.2 方案比较................... ........... 5.. 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
第 4 章2FSK 调制解调系统设计 ......... ..... 6. 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
2FSK--调制与解调

再次在 simulink 中连接电路时设置的参数一开始是根据网上的参数设置 的,后来对各种元件有所了解之后,设置的参数也能根据自己的判断做决定。 电路图是参考书上的原理图并与同学一起摸索并完成的。实验中的讨论总会帮 助自己找到一种解决办法,解决当前的问题,所以要经常的请教会的同学。
10
图6
两个低通滤波器(Analog Filter Design2 和 3)的参数设置 Filter type(滤 波器类型)选 Lowpass(低通),Filter order(滤波器系数)为 2,Passband enge frequency(通频带频率)为π。(如图 7 和图 8)
图7 11
14
五、心得体会
到现计,是我 获得了主要有以下几点的体会和认识:
首先,是我对 2fsk 的调制和解调原理有了一个比较全面和具体的认识,因 为要完成这个设计,必须要对 2fsk 的原理有一个深入的了解,在仿真的时候遇 到问题才能够做到心中有数,知道错误出现在哪里,究竟该如何改正,哪里需 要可以进行优化,使得仿真的结果更接近于理论上的值。通过这次的课程让我 明白了要学好理论知识,武装好自己,才能够有余力进行下一步实际上的学习, 探索。理论基础知识就像是打房基。所谓“工欲善其事,必先利其器”,掌握 到好的资料素材是对前期的工作很重要的。刚接触的软件还是有一些困难,熟 练是慢慢培养起来的,如一些元件的调用在 simulink 中的实现需要慢慢了解, 又如滤波器的选择都不是刚接触就能掌握的。充分的利用好网络资源应该是完 成这次课程设计的关键。
图8
抽样判决器 Relation Operator 的参数设置 Relational operator(关系操 作符)选“>”,Sample time(采样时间)从-1 开始。(如图 9):
基于MATLABsimulink的2FSK系统的仿真课程设计报告

1
1.1
通信就是克服距离上的障碍,从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的,是信息的物理表现,例如,语音、文字、数据、图形和图像等都是消息。消息有模拟消息(如语音、图像等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。所以,信号是传输消息的手段,信号是消息的物质载体。
课程设计
基于MATLABsimulink的2FSK系统的仿真
课程设计评分标准
评分项目
得分
报告书写
及格式
具有题目、摘要、目录、正文、参考文献(5分)
正文格式,图、表、参考文献引用等正确,排版美观(5分)
基础原理
报告中是否体现被仿真系统的原理以及原理框图(5分)
仿真目的,仿真方法,仿真结果的意义表述清楚(5分)
M文件仿真
做出信源,调制信号,解调信号波形(10分)
仿真参量丰富(如对频谱,信噪比,误码率等的分析),仿真波形直观。(10分)
Simulink仿真
是否实现设计功能,各个模块的设计参数是否清晰(10分)
框图直观,有对不同参数条件下的仿真对比及结论(10分)
仿真参量丰富(如对频谱,信噪比,误码率等的分析),仿真波形直观。(10分)
图3模拟通信系统模型
数字通信系统较模拟通信系统而言,具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而,数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来,数字通信发展十分迅速,在整个通信领域中所占比重日益增长,在大多数通信系统中已代替模拟通信,成为当代通信系统的主流。
在当前飞速发展的信息时代,随着数字通信技术计算机技术的发展,以及通信网络与计算机网络的相互融合,信息技术已成为21世纪社会国际化的强大动力。信息作为一种资源,只有通过广泛的传播与交流,才能差生利用价值,促进社会成员之间的合作,推动社会生产力的发展,创造巨大的经济效益。而信息的传播和交流,是依靠各种通信方式和技术来实现的。学习和掌握现代通信理论和技术是信息社会每一位成员,尤其是未来通信工作着的迫切要求。
(完整版)基于MATLAB的2FSK数字通信系统设计
基于MATLAB的2FSK数字通信系统设计一、课程设计目的本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。
通过这次课程设计,使同学认识和理解通信系统,掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。
要求学生掌握通信原理的基本知识,运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。
能够根据设计任务的具体要求,掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。
对一个实际课题的软件设计有基本了解,能进一步掌握高级语言程序设计基本概念,掌握基本的程序设计方法,拓展知识面,激发在此领域中继续学习和研究的兴趣,为学习后续课程做准备。
二、课程设计内容在信道中,大多数具有带通传输特性,必须用数字基带信号对载波进行调制,产生各种已调数字信号。
可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数,产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。
也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数,产生新型的数字调制。
本课程设计旨在根据所学的通信原理知识,并基于MATLAB软件,设计一2FSK 数字通信系统。
2FSK数字通信系统,即频移键控的数字调制通信系统。
可以基于MATLAB 仿真软件以及Simulink仿真环境设计该系统。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
因此,一个2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
可以利用频率的变化传递数字基带信号,通过调制解调还原数字基带信号,实现课程设计目标。
三、设计原理在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。
二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。
然后在MATLAB中产生高斯白噪声,这非常方便,可以直接应用两个函数,一个是WGN,另一个是AWGN。
通信原理课程设计基于Matlab的2FSK调制及仿真
课程设计课程名称通信原理系别:运算机科学系专业班级:通信一班目录一、设计题目 (3)2、设计原理 (3)3、实现方式 (4)4、设计结果及分析 (7)五、参考文献 (10)Ⅰ.设计题目基于Matlab 的2FSK 调制及仿真Ⅱ.设计原理数字频率调制又称频移键控,记作FSK ;二进制频移键控记作2FSK 。
2FSK 数字调制原理:一、2FSK 信号的产生:2FSK 是利用数字基带信号操纵在波的频率来传送信息。
例如,1码用频率f1来传输,0码用频率f2来传输,而其振幅和初始相位不变。
故其表示式为{)cos()cos(21122)(θωθωϕ++=t A t A FSK t时发送时发送"1""0"式中,假设码元的初始相位别离为1θ和2θ;112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率;幅度为A 为一常数,表示码元的包络为矩形脉冲。
2FSK 信号的产生方式有两种:(1)模拟法,即用数字基带信号作为调制信号进行调频。
如图1-1(a )所示。
(2)键控法,用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相别离操纵两个开关门电路,以此对两个载波发生器进行选通。
如图1-1(b )所示。
这两种方式产生的2FSK 信号的波形大体相同,只有一点不同,即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是持续的,而键控法产生的2FSK 信号,那么别离有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不必然是持续的。
(a) (b)图1-1 2FSK 信号产生原理图由键控法产生原理可知,一名相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和,即)cos(])([)cos(])([)cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθωϕ+-++-=+++=∑∑∞-∞=∞-∞=t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。
基于Matalab的2FSK数字调制解调系统仿真
《通信原理》课程设计题目:基于Matalab的2FSK数字调制解调系统学院(部):电子信息工程学院专业:电子信息工程学生姓名:学号:年级 2007 指导教师:职称副教授2010 年 07 月 01日目录摘要 (2)一、引言 (2)1、设计目的及任务要求 (2)2、课程设计内容 (2)二、绪论 (3)2.1通信技术的历史和发展 (3)2.1.1通信的概念 (3)2.1.2通信的发展史简介 (3)2.2数字调制技术 (3)2.3数字调制的发展现状和趋势 (4)三、2FSK数字系统的调制和解调的原理图. (6)3.12FSK数字系统的调制原理图 (6)3.22FSK的解调方式 (6)3.2.1 非相干解调 (6)3.2.2 相干解调 (7)四、2FSK的的调制与解调过程的MATLAB 仿真原理图及其分析 (8)4.1利用MATLAB建立系统的仿真图。
(8)4.2系统中仿真模块的作用及主要参数的设置分析 (8)4.2.1 Bernoulli Binary Generator模块 (8)4.2.2 M-FSK Modulator Baseband 模块 (8)4.2.3 M-FSK Demodulator Baseband模块 (9)4.2.4 Channels模块 (9)4.2.5 Error rate Calculation模块 (9)4.2.6 Scope模块 (9)4.2.7 Display模块 (9)4.2.8 Relational Operator模块 (9)4.2.9 Dlay模块 (9)4.2.10 Eye diagram scope模块 (9)五、 2FSK的的调制与解调过程的MATLAB仿真结果波形图及分析 (10)5.1眼图的定义、模块、波形及其分析 (10)5.1.1眼图的定义 (10)5.1.2眼图的模块 (10)5.1.3眼图的波形 (10)5.1.4眼图波形的分析 (11)5.2S COPE端的最终波形图 (12)六、总结 (15)七、参考文献 (16)摘要本文主要是利用MATLAB7.0来实现2FSK数字调制系统解调器的设计.该设计模块包含信源,调制,发送滤波器模块,信道,接收滤波器模块,解调以及信宿.并为各个模块进行相应的参数设置在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作,最后通过观察仿真图形进行波形分析(眼图)及系统的性能评价(分析误码率).关键词:2FSK MATLAB 调制解调噪声一、引言1、设计目的及任务要求1.学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能,学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证;2.学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本使用方法,学会使用这些软件解决实际系统出现的问题;3.通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。
基于MATLAB的2ASK和2FSK调制仿真(通信原理实验报告)
实验报告信息学院(院、系) 电子信息工程 专业 班 通信原理教程 课学号 姓名 指导老师 实验时间一、实验名称:基于MATLAB 的2ASK 和2FSK 调制仿真二、实验目的:(1)熟悉2ASK 和2FSK 调制原理。
(2)学会运用Matlab 编写2ASK 和2FSK 调制程序。
(3)会画出原信号和调制信号的波形图。
(4)掌握数字通信的2ASK 和2FSK 的调制方式。
三、实验原理分析1、二进制振幅键控(2ASK )频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“0”或“1”。
二进制振幅键控的表达式为:s(t) = A(t)cos(w 0+θ) 0<t ≤T式中,w 0=2πf 0为载波的角频率;A(t)是随基带调制信号变化的时变振幅,即A(t) = ⎩⎨⎧ 0A 典型波形如图1所示:图12ASK 信号的产生方法通常有两种:相乘法和开关法,相应的调制器如图2。
图2(a )就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图2(b )是一种数字键控当发送“1”时 当发送“0”时法,其中的开关电路受s(t)控制。
在接收端,2ASK 有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:2、二进制频移键控(2FSK )二进制频移键控信号码元的“1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波形来传送,而其振幅和初始相位不变。
故其表达式为:=)(s t ⎪⎩⎪⎨⎧++时发送“”时发送“"0),cos(1),cos 21(ϕωϕωn n t A t A图4 2FSK信号时间波形由图可见,2FSK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是说,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
2FSK信号的调制方法主要有两种。
第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,使其能够输出两个不同频率的码元。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基于MATLAB的2FSK数字通信系统设计一、课程设计目的本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。
通过这次课程设计,使同学认识和理解通信系统,掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。
要求学生掌握通信原理的基本知识,运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。
能够根据设计任务的具体要求,掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。
对一个实际课题的软件设计有基本了解,能进一步掌握高级语言程序设计基本概念,掌握基本的程序设计方法,拓展知识面,激发在此领域中继续学习和研究的兴趣,为学习后续课程做准备。
二、课程设计内容在信道中,大多数具有带通传输特性,必须用数字基带信号对载波进行调制,产生各种已调数字信号。
可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数,产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。
也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数,产生新型的数字调制。
本课程设计旨在根据所学的通信原理知识,并基于MATLAB软件,设计一2FSK 数字通信系统。
2FSK数字通信系统,即频移键控的数字调制通信系统。
可以基于MATLAB 仿真软件以及Simulink仿真环境设计该系统。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
因此,一个2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
可以利用频率的变化传递数字基带信号,通过调制解调还原数字基带信号,实现课程设计目标。
三、设计原理在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。
二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。
然后在MATLAB中产生高斯白噪声,这非常方便,可以直接应用两个函数,一个是WGN,另一个是AWGN。
WGN用于产生高斯白噪声,AWGN则用于在某一信号中加入高斯白噪声。
高斯白噪声,是指噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性,同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。
这里值得注意的是,高斯型白噪声同时涉及到噪声的两个不同方面,即概率密度函数的正态分布性和功率谱密度函数均匀性,二者缺一不可。
其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号,分别进行相干解调,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号,并与原信号进行对比统计。
基本的系统原理图如下:四、实现方法通过在Matlab环境下利用相关程序对二进制信号进行抽样产生二进制随机序列,并在此时确定抽样间隔、抽样个数,进行显示。
然后对二进制信号进行2FSK调制,利用Matlab函数库中awgn函数在信道中加入高斯白噪声,并对此时的信号进行显示,接着进行相干解调,输出显示解调后序列,对比信号调制前后的变化,统计误码率,并分析调制优劣。
以下为详细过程:a)调整模块使用键控法产生2FSK信号,即由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,这样的相邻码元之间相位不一定连续。
产生2FSK调制信号原理图:Fc=10; %载频Fs=40; %系统采样频率Fd=1; %码速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25; %进行仿真的信息代码个数M=2; %进制数SNRpBit=60; %信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=[12345 54321];numPlot=25;如上图,使用产Bernoulli Binary Generator 模块生二进制随机比特流,通过键控法进行2FSK 调制。
figure(1)%产生25个二进制随机码x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%产生25个二进制随机码subplot(2,2,1)stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');title('二进制随机序列')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');2、 传输模块(1)2FSK 调制阶段在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK 信号)。
二进制移频键控信号的时间波形如下图所示:a a k t s (t )t s (t )b t tc d e tt f g t 2F SK 信图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。
若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为:%调制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=[0:numModPlot-1]./Fs;subplot(2,2,2)plot(t,y(1:length(t)),'b-');axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);title('调制后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');(2)在已调信号中加入高斯白噪声在二进制数字调制系统抗噪声性能分析中,假设信道特性是恒参信道,在信号的频带范围内其具有理想矩形的传输特性(可取传输系数为K)。
噪声为等效加性高斯白噪声,其均值为零,方差为σ2。
加入高斯噪声信道的总图如下其中,Scope图为原随机二进制比特流图形,Scope3图为高频率f1信号调制后的波形,Scope2图为低频率f2信号调制后的波形,Scope14图为经过2FSK调制后未加高斯白噪声前的波形图,Scope13为经过加有高斯白噪声信道后的波形图,Scope5图为经过解调抽样判决后的波形信号。
%在已调信号中加入高斯白噪声randn('state',seed(2));y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB'); %在已调信号中加入高斯白噪声subplot(2,2,4)plot(t,y(1:length(t)),'b-'); %画出经过信道的实际信号axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);title('加入高斯白噪声后的已调信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');3、解调模块(1)解调输出本设计使用相干解调。
其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调,然后进行判决。
抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小,判决规则应与调制规则相呼应,调制时若规定“1”符号对应载波频率f1,则接收时上支路的样值较大,应判为“1”;反之则判为“0”。
将加入的高斯白噪声滤除,并抽样判决出解调后的信号:调制后的信号经过带通滤波器和低通滤波器解调出不同频率的两路信号,通过抽样判决器,解调出原信号。
%相干解调z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye',M,df);%带输出波形的相干M元频移键控解调subplot(2,2,3)stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');hold on;stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');hold off;axis([0 numPlot -0.5 1.5]);title('相干解调后的信号原序列比较')legend('原输入二进制随机序列','相干解调后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude')(2)、误码率统计在数字通信系统中,信号的传输过程会受到各种干扰,从而影响对信号的恢复。
通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。
衡量数字通信系统抗噪声性能的重要指标是误码率.分析二进制数字调制系统的抗噪声性能,得出误码率与信噪比之间的数学关系。
%误码率统计z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye',M,df);[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);figure(2)simbasebandex([0:1:5]);title('相干解调后误码率统计')五、总结与体会通过本次课程设计,我对课本上数字通信传输系统特别是二进制频移键控(2FSK)有了重新的认识。
对2FSK调制数字基带信号加深了理解。
对于使用键控法产生2FSK 信号、添加高斯白噪声、使用相干解调、抽样判决等,我比较系统地认识了数字通信传输系统。
本课程设计使用的MATLAB仿真软件和Simulink仿真环境,通过写其源程序代码,加深了我对每一步进行的理解,即要明白每一步都是怎么来的。
通过使用Simulink仿真环境,我可以直观地放置相应的模块,搭建通信系统,并能够动态的显示仿真结果,使学习设计不再枯燥1、程序设计与系统实施。
MATLAB提供了程序设计仿真环境,可以通过编写代码完成某些模块的仿真。
同时利用其提供的画图功能,可以使人直观地观察程序设计及调试的结果。
每一步都得十分细心,需要具体到一个小小的标点符号,否则程序就会在调试中出错。
本设计中,根据设计规划包括基带信号的产生和调制、加入高斯白噪声、带通滤波和低通滤波、相干解调、计算误码率等。
本过程使我将学习过但并不熟练的MATLAB软件重新学习和使用了一下,并通过查阅和引用相关资料学习使用其相关的函数功能。
MATLAB中的画图功能是本课程设计的亮点,将结果直观地表现出来。
2、理论模糊造成设计困难。
通过进行设计我发现,没有熟悉的理论知识搞设计是困难的。
在设计每一步时,必须搞清楚每一步是干什么的,怎么进行,这些都需要理论进行指导。
当哪一步不会弄时,我就去查书,将书中的理论细细研读,这样通过本课程设计我又把书中相关的部分细细看了几遍,对书中的理论有了更深的认识。
因为多次调试,结果越来越接近理论情况下的结果,可见实验其实就是对理论的验证。
所以,清楚地掌握理论是进行设计的关键步骤。
本课程设计只是在通信理论下的软件系统仿真,若放在实际环境中肯定有许多需要改进的地方,甚至根本行不通。
因为理论下的设计是基于理想的环境中的,现实中的环境充满干扰因素,如噪声并非理想化的高斯白噪声、信源及信道本身存在系统误差、滤波器不可能实现理想化等等。