2FSK通信原理课程设计资料

1、1 / 13一、课程设计目的：通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用， 学会应用Matlab Simulink或SystemView等工具对通信系统进行仿真。二、课程设计时间安排：课程设计时间为第一周。首先查找资料，掌握系统原理，熟悉仿真软件，然后编写程序 或构建仿真结构模型，最后调试运行并分析仿真结果。三、课程设计内容及要求：1设计任务与要求1.1设计要求(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 对于实用通讯系统的基本理论、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勺基本实用方法，学

2、会使用这软件解决实 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，拓展知识面，激发学习和研究的兴趣；(4)用MATLAB7.股计一种2FSK数字调制解调系统；1.2设计任务根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下；(1)信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形；(2)调制：采用二进制频移键控(2FSK对数字基带信号进行调制，使用键控法产生 2FSK 信号；(3)信道：属于加性高斯信道；(4)解调：采用相干解调；(5)性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出 SNR(信 噪比)和误码率的曲线图；2

3、方案设计与论证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2 / 13号在fl和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK中，载波的频率随基带信号在fl和f2两个频率点间变化。故其表达式为：A COS ( ，1 t n )e 2 FSK (,)=,1、A COS ( , 2 t - n )典型波形如下图所示。由图可见。2FSK信号可以看作两个不同载频的 ASK信号的叠加。因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：S2FSK(t)=ag(t-nTs)cos(，)3ng(t - nT；)cos( tn)nnak1011001s

4、1 (t)III-II> ts 2 (t)I IIItcos (w1 t+ n) A tcos (w2 t+(|)n)s 1(t) co s(w1t + 0n ). rxfj9 二2.1 2FSK数字系统的调制原理2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1 ,而“0”用来对应于另一相载频 w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。如下原理图:二进制数据2FS K输出信号2FS K的调制原理图2.2 2FSK的解调方式2FSK的解调方式有两种：相干解调方式和非相干解调方

5、式.下面我们将详细的介绍3 / 132.2.1非相干解调经过调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器 fl、f2滤出不需要的信号， 然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样 判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如下图所 示：H带通滤波翻 *包络检波, 输入I抽样脉，_J抽样;I决*输出）A一带通滤波器2包络检波>一非相干方式原理图2.2.2相干解调根据已调信号由两个载波fl、f2调制而成，则先用两个分别对fl、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号 分别低通滤波、用抽样信号进行抽

6、样判决器即可厂带通滤波器F1 输入L带通滤波器F2相本次课设中采用键控法产生 2FSK调制信与相应的载波 fl、f2相乘进行相干解调，再0原理图如下：cos2 兀 fit-相乘器低通滤波器抽样脉冲> 抽样判决器也%z一相乘器低通滤波器一/cos2 兀 f2t干方式原理图号，在接收端采用相干解调法解调。4 / 13四、系统仿真详细设计:系统设计全貌5 / 13M85名一当口居 营营用u君高一再.枭昌虐籥邕昼 P5皂居昌 亶|HI豆茸星SKIP1皂昙患Mu no县巴氏0专用-i<£县温in pH超限3岂，把巴后口S目巴一宓S露星JAI 各居曼dltf 4Frt2善用普 鳖MW

7、 ffwMyt善品亡霍山-snp 屋>J-1M5制邕管5里黑登S1 2FSK调制信号的产生BernoulliBinaryBernoulli BinaryGeneratorSource Block Parameters: Bernoulli Binary Gener. _ _Bernoulli Binary GeneratorGenerarte a Bernoulli random binary number* To generate a vector outputj specify the probability as a vector.ParametersProbability of

8、a zero: 0.5Initial seed: 50Sanple tinve： 0. 005| Frame-based outputs| Interpret vector parameters as HDOutput data type: double，UE Cancel Help上边左图为2FSK信号键控法产生原理图，右图是贝努力基带数字信号参数设置截图，可以看出基带信号频率为200Hz,这些参数将在后面设计滤波器时应用到载波fl和载波f2参数设计如下，可以看出频率分别为1000Hz和3000Hz: .1e = =» 5 1_0| Source Block Parameters:

9、： Sine Wavel "1.* Source Block Parameters; Sine Wave2Parajuet 8E.sSine type: Tijne basedTine (t) : Use simulation 1 imeAmplitude:1Bias:0Frequency (rad/sec);1000*2*piPhase (rad):0Sample t ime*0. 00001川 Interpret vector parama-ters as 1-D| 卜| -ancHl H.lp两种载波信号和基带数字信号波形如下图,6 / 132 2FSK调制信号与加性高斯噪声的

10、叠加ScopelGaussianGaussian NoseGenerator上边左图为2FSK调制信号与加性高斯噪声的叠加设计图，右图为加性高斯噪声参数设置下图为2FSK调制信号、加性高斯噪声信号和叠加后信号波形图:7 / 133解调模块带通滤波器的设计Q Block ParaTiEters: Bandpass.lfh Edit Analyst Targas Viffw Window Hdp口字口自位图西ex o肛Ee回恕吉田eghq因团用l Cuired Filer h'tnTHtiin.klggu* 崎M便湖jSlKtUffiCder3怕比Sciitn沿加印Q而加B5Yes res

11、ignedF国Uanei产户附附守阳外FDATCOIL ReapirM Type1_口，区酹Hqh型霹如如胡4即蚓叩DfcrenliahrDe 痢 n UEtTicd®良rttarwcirthriBrunlErL frequency £明匚广由0百 广 SpecritiijorrsUnis: HzFs拗 OUTh 电 HftKJualun r cutnffMnirum 口限Banc!pa&s2R 的 ify基带数字信号取样周期是0.005S,频率为200Hz,则其带宽是400Hz,滤波器的是根据载 波中心频率和基带信号带宽设计的，上图为对对应于载波 fl的带通滤波器

12、，Fc1为带通起始 频率，Fc2为截至频率。8 / 13下图为对对应于载波f2的带通滤波器设计:经过带通滤波器出来的波形如下图所示:9 / 13Product5解调模块低通滤波器的设计此处两个低通滤波器的设置参数一致，具体的如下图:AnalogLowpass Filter0 二unction Block Parameters: Analog Lowpass Filter ,公Analog Filter Design (mask) (link)Design one of several standard analog filtersj implemented in state-space for

13、m.ParametersDesign jaethod: ButterworthFilter type: LowpafsFilter order:8Passband edge frequency (rad/s): 3000*2#piOK Cancel Help Apply10 / 134解调模块相乘器的设计相乘器的设计，实则为一乘法器，将带通滤波器出来的信号与本地载波相乘，具体设计 如下图：经过低通滤波器滤波后出来的信号波形如下图:6解调模快抽样判决和眼图误码率分析的设计具体的设计如下：Qua后 rocRatsed CosineTransmit FitterDiscrete-TimeEye Dt

14、agramScopeRelational RelayOperator型Scope5Efiar RateCalculationRxError RateCaLulation抽样判决模块采用Relational Operator模块，后接一延时模块，出来的信号分别进行眼图11 / 13分析和误码率分析，下面具体介绍和两个部分眼图分析部分，采用升余弦滚降接受滤波器，滤波后进入眼图分析，二者参数设置如下:I Sink Block Parameters Discrete-Time Eye DidMU V1- J- -L mLL L*-.X. L-L L> V J- LA-UXLiJ* U J- CT

15、TsigrrnalThe signal is divided into traces with length F Sa*ples per symbol1 * P Symbols' per trace" st art ing by skipping P Offset? samples at the bBEiming.Plotting Properties Rendering PropartiesSamples per symbol:150Offset (samples):0Symbols per trace;1Traces displayed:50New traces per

16、disjlayt10* Iai +OK Cancel Help Jpply眼图波形如下图:File Axes Channels WindowEye Diagram00.511.522.53Time (ms)3.544.55(Dpn 芸 dE4EmEpeno5口12 / 1300,511.522.533.544.55Time (ms)五、课设心得:在这次课程设计过程中，我获益匪浅。通过这个实验，让我清楚地了解和掌握了 Simulink 的功能，实现了所学2FSK调制解调的仿真，对2FSK的原理更加熟悉了，并巩固了数字调 制系统的相关知识点。体会到理论和实际是有好大不同的，实践离不开理论，理论只有应用 于实践才能发挥其作用。学过的东西，只有自己实际去做了才能更熟悉，才能对其本质更了 解。在将理论用各种方法实现的同时，我们也在不断的搜集资料，不断的学习，获得更多的 相关知识。在对MATLAB的应用中和学习别人的程序时，我体会到MATLAB的功能之强大， 应用之广泛，任何一件作品都是没有最好，只有更好，但是无论通过怎样的途径，我们都能 表达出理论的成果。因此对其产生了更大的兴趣，很有感觉。总之这