(完整word版)基于MATLAB的FSK调制解调实现完整版

1、一.FSK理论知识1.1FSK概念1.22FSK信号的波形及时间表示式1.32FSK言号的产生方法1.42FSK信号的功率谱密度1.52FSK信号的解调1.6FSK的误码性能二.用MATLAB进行FSK原理及误码性能仿真三、结论四、参考文献五、源程序1、FSK理论知识频率调制的最简单形式是二进制频率键控 (FSK, frequency-shiftkeying)。FSK是调制解调器通过电话线路发送比特的方法。每个比特被转换为一个频率，0由较低的频率表示，1由较高的频率表示。1.1、FSK概念传“0”信号时，发送频率为fl的载波；传“ 1”信号时，发送频率为f2的载波。可见，FSK是用不同频率的载

2、波来传递数字消息的。实现模型如下图:载波1.2、2FSK信号的波形及时间表示式根据上图模型的实现可以得到 2FSK的信号波形如图:2FSK信号的时间表达式为磁三工口脂£-用7；）皿仙£ +叭）+UOS(岐上+日(6.2 - 6)其中=ro槪率为P为空号 gp概率为1-P为传号 召是务的反码。临和是第起个码元的初相位。由以上表达式可见，2FSK信号由两个2ASK言号相加构成。注意：2FSK有两种形式：（1）相位连续的2FSK（2）相位不连续的2FSK在这里，我们只讨论相位不连续的频移键控信号，这样更具有普遍性。1.3、2FSK信号的产生方法2FSK信号的产生方法：2FSK信号

3、可以两类方法来产生。一是采用模拟调频的方法来产生（图1）；另一种方法是采用键控法（图2）；s(t)M)eg却下©5图 1.3-1图 1.3-21.4、2FSK信号的功率谱密度这里我们仅介绍一种常用的近似方法，即把二进制频移键控信号看成是两个 幅移键控信号相叠加的方法£畋0=工签或“旳爲）C0S(£2Jif + (pJ +工爲炎-吃）Z（呼+ q） =&1（£兀0£仙1£ +俣J）+说G）匚6（少2+兔） 其中叼G）=工耳典"吃）fl旳（0 =工疗詬（f-忆）如果Sl（t）的功率谱密度为Ps1（f） ； S2（t）的功

4、率谱密度为Ps2（f），利用平稳 随机过程经过乘法器的结论，上式可以整理为如下形式，核心问题：Psi（f）= ? 7 qQ）二工钿或iTJn与2ASK言号表达式中的s（t）相同,&(/) = £P(1 -列GF + /? (-M 伍0)卩访(力古戸（1-旳 pC/）f+（1-尸£（了）,'：乜（0 M工為典7忑）H_（1 概率为戸为空号口 = i"V概率为1-F为传号二 % =-鬥口（力F +孑'" 当0三丄时"2+勻十舟%/-历）十另（/"） +制/-力）+死/+力）根据上面的公式，2FSK信号的功率谱密度如

5、图下图所示。根据以上总结：2FSK功率谱密度的特点如下,1）、2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,?离散谱出现在fi和f2位 置；2）、功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差|fi-f 2| <fs,则出现单峰。3）、所需传输带宽&SH=| f 1 -f 2|+2 f s2FSK信号的解调2FSK信号的解调方法有很多，如鉴频器法、相干法、包络检波法、过零检测 法等等。根据要求这里我将用相干解调的方法对其进行解调。FSK在 MATLAB境下过程与结果FSK的模拟仿真是采用的MATLAB件，其在电脑运行环境如图 3-1所示。实验过程是在窗口点击MATLA快捷

6、方式，使其运行，将FSK调制与解调的程序输入框中，点击回车即可运行，运行结果后面进行分析。； KATLAif口石冈Fil* Edit Viaw W*h Window H»LpD bJ I *'I 科 7 Current Directory: | 打:谢ATLABEfil VworkLEEommarfcd ViAndowl+-MATLJkBtCDBrnuni cati oils ToDlbaxCsntrfl-l System TqgIIq# la AcQiii 31 li TflclbeKToolbox.JDiltftcd. ToolboxI;二 L 破j;Fin-bJiei

7、aJ. D»ri viti vice Toolh口筑FpFinuic-i al Ti4 Siri «s ToolboxCommand hiJtccyhold on;pl 也 I Ct*£.旳;hold ftf£：CEO 33 -1.5 1.5）:兀1心TimJ ）：加入面蔚白嘿乏后的已调広号舉过升余弦碗 Li Qe f升藕赵i®就后派宠比较） eydi 扫ffi* ®应.H）;li I"匸加入訥白噪丙后的已调信号的諷）Fc=10：ReadyCommand HkWry Currem DtifmctorynwPlQt -0. 5

8、 1 5 J. title r非ffi干解调启的涪1 “"赧£原输人二ffl韦疏机序列曲自干解调后的信号) ildcl C Tin* ); yltLtil C Ajwplitudc' J;IfljrrQrSym irati 口3河=¥的尊rr 妆丿 il)： fiswrete)=imbs-s-c-bmhdex. (0'1 ： 5)： 相干解凋后误玛率斯计) lirrorSym riti oEyml-symrr;fipu-afg) fimt-4iE-4'buda：(0 I ：5 J j Tely=3.E=0. 5,Pr«pD=0：

9、Iy£, t£l=rc<j = ine (Pi F耳'f ir , K Del-ay) y虑t<j£=co3£l-t (y.J 耳"fiLtir* 丿 yi");t=0：nTimMiKlFlot-|. /K = ;fipurcClO)tlol Ct, y Cl Ifixeth Ct)L "holdploiCto£. T打乙b-J；hold off:giitiD 3Q -1 5 I. 5:NlabdfT 诂寸)；Aj>plilad+")-lecendCWAfi斯自噪斧后的Giffl

10、后号'.餐过升承藍鴻波品后的巳凋恒号； 覚讥“ C升余茏iff波前后波老比较-igr 5 (yo2j N> :tituCinAmRff白g樂丙后的己调信号的眼的-JFc=10:»图 1.5-1在MATLA环境下调制与解调的程序如下（百分号后为程序注释）fun ctio n FSKFc=10;载频Fs=40;系统米样频率Fd=1;码速率N=Fs/Fd;df=10;nu mSymb=25;进行仿真的信息代码个数M=2;进制数SNR pBit=60;信噪比SNR=SNR pBit/log2(M);seed=12345 54321;numP lot=15;产生25个二进制随机码

11、x=randsrc(numSymb,1,0:M-1);%产生 25 个二进制随机码figure(1) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),'bx');title（' 二进制随机序列 '）调制xlabel('Time');ylabel('Amplitude');y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;figure(2)plot(t,y(1:length(t),'b-');画

12、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'); %相干解调figure(4) 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');在已调信号中加入高斯白噪声在已 调信ran

13、dn('state',seed(2);y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured','dB');%号中加入 高斯白噪figure(3) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),'bx');hold on;士 P IfiCEf- H口nBBSstem(O: numP Iot-1,z2(1: numP lot),'ro');hold off;axis(0 num Plot -0.5 1.5);titleC 非相干解调后的信号'）legen

14、d（'原输入二进制随机序列,非相干解调后的信号'）误码率统计xlabel('Time');ylabel('Am plitude');errorSym ratioSym=symerr(x,z1);figure(8)程序的运行过程是：首先产生25个随机序列码（如图1.5-1所示 注：此序列为随机序列，每一次运行程序所产生的序列都不同），然后通过调用函数对该序列进行调制（如图1.5-2所示）。相干解调后的误码率统计（如图1.5-3所示）。在通过调用函数让函数通过相干解调方式进行解调，解调信号与原信号的比较（如图1.5-4所示）。在通过调用函数让调制信号

15、上 Fiu.rc Rd. I9 a o oI I I I ' ' D 7 G s J- 3 2 1 o o o D Q D D道 Q-nuJy曹壬dujv相干W谓馬的僧号怎序列比怨&QpiU 14ih VHf IrairL loilitklp L± B d k A » / 農倉二相干解ars邊码率境计ThEOiWtSBfl THeartctsi BER DSER SnxJeled BER三j4R4y 一* - P; _ 二匚、三工 U电9三覽 - - - 匸 -a _ -、 - - - - _ - X _ f - - - _ 二-二三工"-

16、z .rj J.r _1 - -"-"-:-F - 、 - - f- ” r : : f - - 亠“更：咻：!0 - ” -b - -0 - - Lt - _- -J - -乐：.8汪建主-k - -LJB 11 X 1+ FIJI 11 I.- - n -n 、- -V - - r - -h -1.&3253 as5MR/bt dB)图 1.5-3图 1.5-4（注释： 图1.5-3中右上角的意思为，Theoretical SER理论软件错误率TheoreticalBER理论二进制误码率Simulated SER模拟软件错误率；Simulated BER 模拟二进制误码率。）下图为用MATLA进行FSK原理及误码性能仿真图:三. 心得体会通过本次专业课程设计，进一步加深了我对FSK方面知识的理解，也更深刻 的体会到MATLA在信号与先行系统等方面的应用的重要性。由于设计时间较短，在设计过程考虑问题不全面，专业知识水平不足，编程 工具MATLA是英文版，帮助系统也全是英文，对有些函数在功能和使用还不是 特别的清楚， 也只能是别学习边实践， 以至在设计过程中出现了不少问题， 这只是一个开