通信原理课设FSK非相干解调

1、通信原理课设FSK非相干解调SANY 标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#1. 设计平台Simulink介绍Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、 仿真和综合分析的集成环境，在该环境中，无需大量书写程序，而只需 要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适 应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优 点，并基于以上优点Simulink己被广泛应用与控制理论和数字信号处理 复杂仿真和设计。Sinulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种 基于MATLAB的框图设计环境，是

2、实现动态系统建模、仿真和分析的一个 软件包，被广泛应用与线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处 理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两 种混合的釆样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不 同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了 一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI），这个创建过程只需单击和 拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且 用户可以立即看到系统的仿真结果。2. 课程设计的目的本次课程设计主要运用MATLAB软件，在simulink平台下建立仿真 模型。实现模拟基带信号经2FSK调制

3、与非相干解调的传输过程，通过分 析比较调制解调输出波形以及功率谱特征，理解2FSK调制原理。加深对 所学的通信原理知识理解，培养专业素质，提高利用通信原理知识处理 通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下 良好的基础。能比较扎实地学握本专业的基础知识和基本理论，学握数 字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能。3. 课程设计的要求用simulink对系统建模输入数字信号已调波形并进行接收判决，观察各点相应输出波形通过多次输入输出对所设计的系统性能进行分析对解调原理进行分析4. 课程设计的原理2FSK的调制4. 1. 1 2FSK基本原理2FSK是利用数字基带信号控制在波

4、的频率来传递信息，在2FSK中, 载波的频率随二进制基带信号在fl和f2两个频率点间变化表达式为1,岀现槪率为P,对应于co$仙#+久)D* = <0,岀现慨率(1-?),对应于c屈如+叭)一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。4. 1.2 2FSK产生方法2FSK信号的产生方法主要有两种，一种可以釆用模拟调频电路來实 现，另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩阵脉冲序列的控 制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码 元Tb期间输出fl或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信号在相邻码元之间的相

5、位是连续变化 的，这是一类特殊的FSK,成为连续相位FSK (SPFSK);而键控法产生的 2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码 元之间的相位不一定连续。图4. 1. 2-1键控法产生2FSK信号的原理图»ks 1(01 0 1 10 0 1111111> IsNl)1111>(c«(wl l+<h)wwwvwv »cos(u-2t+(pii)7、1Xx/XXXXA51(t) ©MMAI<x 丄<x 丄>.s2(t)c<K(w2t *<pn)乓7VX2FSK信号图4.1. 2-

6、2二进制移频键控信号的时间波形2FSK解调2FSK信号的常用解调方法是采用的非相干解调和相干解调，解调原 理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分別进行解调，然后进行判 决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设 置门限。判决规则与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波 频率fl,则接收时上支路的样值较大，应判为“1” ；反之则判为"0” OAAM WW AA M图4.1. 3-2非相干解调时间波形图Simulink工作环境 4. 2. 1 Simulink 模型库在MATLAB命令窗口输入"simulink”按回午，就可进入Simulin

7、k 模型库。Simulink模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous （连续模 块）、Discrete （离散模块）、Function&Tables （函数和平台模块）、Math（数学模块）、Nonlinear（非线性模块）、Signals&Systerns （信号和系 统模块）、Sinks （接收器模块）、Sources （输入源模块）；用户可以 根据需要混合使用模型库中的模块来组合系统，也可以封装H己的模 块，自定义模块库从而实现全图形化仿真。4. 2. 2设计仿真模型在MATLAB子窗口或simulink模型库的菜单栏依次选择 File»New&#

8、187;Model,即可生成空白仿真模型窗口。5设计步骤2FSK的调制部分打JF simulink匚具箱，点击file»modeL新建一个仿真空白模 型，将2FSK信号调制所需要的模块拖入空白模型中。下图中的Bernoulli Binary Genertor模块为数字基带信号源模块、Sine Wave模块为频率为fl和f2载波模块、Switch模块为选择开关模块、Scope模块为示波器模块。n图2FSK信号调制部分的simulink模型方框图2FSK的调制部分参数设置Source Block Parameters: Sine WaveNumber of offset samples

9、= Phase * Samples per period / (2*pi)Use the sample-based sine type if numerical problems due t running for large tim.es (e g overrflow in absolute occurParajmet ersSine type: Time basedTime (t): Use simulation timeAmplitude:5Bias:0Frequency:100Phase (rad):0Sample time:1/5000 Interpret vector parame

10、ters as 1 一D1 |川 卜 QK CancM 耳电邛 | Apply图5. 1. 1-1载波sine wave的参数设置其中fl幅度为5；频率为100HZ；采样时间为1/500的信号。图5. 1. 1-2载波sine wave的参数设置其中fl幅度为5；频率为50HZ；采样时间为1/500.2FSK的调制部分仿真经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形 如下:图2FSK调制波形图其中第1个图形为载波fl的波形图；第2个图形为信号源的波形 图；第3个图形为载波f2的波形图；第4个图形为fl和f2的调制波 形。2FSK信号的非相干解调5. 2. 1 2FSK的非相干解调

11、部分打JF simulink匚具箱，点击file»model,新建一个仿真空白模 型，将2FSK信号解调所需的模块拖入空白模型中。下图中的Analog Filter Design模块为带通滤波器模块、Abs模块 为绝对值，起作用等同于包络检波器、Scope模块为示波器、Subtract 模块为对信号进行加法或减法运算、Zero order hold模块的功能为零阶 保持模块、Quantizing Encoder为量化编码器模块、Zero order hold和Quantizing Encoder的作用等同于在定时脉冲下的抽样判决器。$如图5.2.1 2FSK的非相干解调部分5.2.2

12、 2FSK解调部分参数设置 QK Help 纫 ply% Function Block Parameters: Analog Filter DesignAnalog Filter Design, (mask) (link)Design one of several standard analog filters implemented in st at e-space formLower passband edge frequency (rad/s):90Upper passband edge frequency (rad/s):120 QK J Canuml | Help Apply图5.

13、2. 2-1带通滤波器1参数设置Pal Function Block Parameters; Analog Filter DesignlAnalog Filter Design (mask) (Link)Design one of several standard. analog filters, ijuplemented in state-space formLover passband edge frequency (ra.d/s):40Upper passband edge frequency (rad/s):70图5. 2. 2-2带通滤波器2参数设置151 Function Bloc

14、k Parameters; Zero-Order HoldZero-Order Hold2ero-order holdParameterrSample time (-1 for inherited):DOKCancelHelpApply图5. 2. 2-3零阶保持模块参数的设置5. 2.3 2FSK非相干解调部分的仿真图5. 2. 32FSK非相干解调波形第一个图形为fl经过带通滤波器后的图形，第二个图形为f2经过带通滤波器后的图形，第三个图形fl经过解调后的图形，第四个图形为f2经过解调后的图形，第五个图形为fl和f2经过解调后的图形，第六个是经过零阶保持模块后的图形，第七个是解调出现的波形图，出现延 时，符合实验要求。6. 设计总结经过两周的时间，课程设计顺利完成，期间少不了老师和同学的帮 助。在课设过程中，是以所学理论为基础，自己查阅资料和动脑思考、 动手操作完成整个课