2FSK数字通信系统课程设计

数字通信系统的设计与实现

摘要：数字频带系统作为一切数字通信传输的基础，无论在多么复杂的数字通信传输中数字频带系统永远都会存在，2FSK是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息，是数字通信中使用较早的一种调制方式。本设计为实现2FSK数字通信系统，设计中利用SystemView仿真软件，采用2FSK的设计方法对基带信号进行调制解调，完成整个传输系统仿真。仿真过程旨在对传输系统各模块的参数设置包括码速率，滤波器的截止频率等，观察并分析波形。最后达到对该传输系统的一个全面性能分析。

关键词：2FSK；SystemView；系统仿真

目录

第1章引言 (1)

1.1背景和意义 (1)

1.2本课程设计的主要内容及结构安排 (2)

1.2.1主要内容 (2)

1.2.2本次设计的结构安排 (2)

第2章2FSK基本原理 (3)

2.12FSK的基本原理 (3)

2.22FSK的调制原理 (4)

2.32FSK的解调原理 (4)

2.3.12FSK相干解调 (5)

2.3.22FSK非相干解调 (5)

第3章2FSK系统设计 (6)

3.1基于SYSTEMVIEW的2FSK信号系统仿真设计 (6)

3.22FSK调制部分仿真设计 (7)

3.32FSK解调部分仿真设计 (10)

3.4仿真结果 (14)

3.5系统性能分析 (14)

第4章结束语 (15)

参考文献 (16)

第1章引言

1.1 背景和意义

随着科学技术的发展，信息时代快速的来到了人们的生活中了，而实现这一切的信息靠的都是通信系统的。通信系统的设计已经成为当今社会一门非常重要的学科，其带动了信息社会的发展，在电话通信、军事、航天等众多领域起着无比重要的作用，已经于人们的生活息息相关，可以说离开了通信系统，社会将无法正常运行。在通信系统中分为模拟通信和数字通信，模拟通信系统传输的是状态连续变化的模拟信号，数字通信系统传输的是状态离散的数字信号。目前，不论是模拟通信还是数字通信，在实际的通信业务总都得到了广泛的应用。不过，近年来随着数字通信的迅速发展，数字通信在整个通信领域中所占的比重日益增长。与模拟通信相比，数字通信有许多优点，归纳起来主要有以下几点：

（1）抗噪声性能好。数字通信传送的信号时数字信号，它的取值有限，因此，在有噪声的情况下，接收端易于识别。尤其在远距离传输过程中，各中继站可以对数字信号波形进行整形再生儿消除噪声的积累。此外，还可以采用各种差错控制编码方法，使抗噪声性能进一步得到提高。

（2）便于使用现代计算机技术对所传输的信息进行处理，接口问题也容易解决。

（3）数字信号易于进行加密，有利于实现通信保密。

（4）数字通信可以传递各种消息，使通信系统变得通用、灵活。

（5）数字通信系统中绝大部分部件采用数字电路，而近年来，由于生产技术的迅速发展，大规模集成电路已被广泛应用，因而数字通信设备容易做到体积小，功耗低，制造简单，可靠性高。

数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输，然而，实际信道很多是带通型的，数字基带信号无法直接通过带通型信道。因此，在发送端需要把数字基带信号的频谱搬移到带通信道的通带范围内，以便信号在带通型信道中传输，这个频谱的搬移过程称为数字调制，相应地，在接受端需要将已调信号搬回来，还原为基带信号，这个反搬移过程叫数字解调。本课程设计目的在于熟悉2FSK调制及相干解调过程，通过SystemView软件予以仿真测试验证，并作一定的误码分析。

1.2 本课程设计的主要内容及结构安排

1.2.1 主要内容

本次课程设计主要研究内容如下：

(1) 设计出2FSK数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿；

(2) 根据通信原理，设计出各个模块的参数；

(3) 用SystemView 实现该数字通信系统；

(4) 观察仿真并进行波形分析；

(5) 系统的性能评价。

1.2.2 本次设计的结构安排

第1章是引言部分，介绍本次设计的背景、意义和主要内容。

第2章是介绍2FSK的调制和解调原理。

第3章是2FSK的设计内容、设计步骤及设计结果。

第4章是对本次课程设计的总结。

第2章 2FSK 基本原理

2.1 2FSK 的基本原理

频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。2FSK 信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟电咱来实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关对两个不同的独立源进行先通，使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。这两种方法产生2FSK 信号的差异在于：由调频法产生的2FSK 信呈在相邻码元之间的相位是连续变化的，而键控法产生的2FSK 信号，是邮电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一不定期连续。频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。故其表达式为：

122cos()()cos()n FSK n A t t A t e ωϕωϕ+⎧⎫=⎨⎬+⎩

⎭ (2-1) 典型波形如图2-1所示。

1011001t

ak

s 1(t)cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t+θn )cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn)2FSK 信号t

t

t

t

t

t

图2-1 2FSK 信号的时间波形

由图可见，2FSK 信号的波形可以分解成两个波形，也就是说，一个2FSK 信号可以看成是两

发送“1”时

发送“0”时