2FSK的相干解调及其仿真

1、一、 设计任务及要求设计目的掌握2FSK相干解调的原理；熟练掌握相关软件的应用，懂得利用相关软件进行仿真设计。设计要求根据2FSK相干解调的原理，利用matlab编写程序，要求在设计中要加入模拟噪声信号，且要传送的数字信号是随机的数字信号。对于仿真结果要进行简要的分析。 指导教师签名： 2010年 月 日二、指导教师评语：指导教师签名： 2010年 月 日三、成绩 验收盖章 2010年 月 日 2FSK的相干解调及其仿真1 设计目的掌握2FSK相干解调的原理，熟练掌握相关软件的应用，懂得利用相关软件进行仿真设计。2 设计原理相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘。设原始

2、信号A与载频 cos(t + ) 调制后得到信号：Acos(t + ) (2.1)解调时引入相干（同频同相）的参考信号 cos(t + )，则得到：Acos(t+)cos(t+) (2.2)利用积化和差公式可以得到A*cos(t+t+)+cos(t+-t-) /2=A* cos(2t+2)+cos(0) /2=A*cos(2t+2)+1 /2=A/2+A*cos(2t+2) /2 (2.3)利用低通滤波器将高频信号cos(2t+2)滤除，即得原始信号 A。2FSK信号的解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK信号后分别解调，然后进行抽样判决输出信号。本设计对信号2FSK采用

3、相干解调进行解调。设“1”符号对应载波f1，“0”符号对应载波f2。在原理图中采用两个带通滤波器来区分中心频率分别为f1和f2的信号。中心频率为f1的带通滤波器允许中心频率为f1的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f2的信号频谱成分，中心频率为f2的带通滤波器允许中心频率为f2的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f1的信号频谱成分。其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。判决规制应与调制规制相呼应，本设计调制时规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的抽样较大，应判为“1”，反之则判为“0”。2FSK相干解调的原理方框图如图2.1所示。图2.1 2FSK相干解调的原理方

4、框图3 设计思路（1）首先要确定采样频率fs和两个载波f1，f2的值。（2）先产生一个随机的信号，写出输入已调信号的表达式是s(t)。由于s(t)中有反码的存在，则需要将信号先反转后在原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式s(t)。（3）在2FSK的解调过程中，根据解调的原理图，信号先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号s(t)的数据进行滤波处理。由于已调信号中有两个不同的载波，则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的波形H1，H2。（4）经过带通滤波器后的2FSK信号再分别经过相乘器，输出得到相乘后的两个不同的2FSK波形sw1，sw2

5、。（5）经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波函数filter对信号进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形st1，st2。（6）将信号st1和st2同时经过抽样判决器，其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i)>=st2(i)时，则st=1，否则st=0。4 设计程序fs=2000; %采样频率dt=1/fs;f1=50;f2=150; %两个信号的频率a=round(rand(1,10); %产生原始数字随机信号g1=a;g2=a; %将原始数字信号反转与g1反向g11=(ones

6、(1,2000)'*g1; %进行抽样g1a=g11(:)' %将数字序列变成列向量g21=(ones(1,2000)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:10-dt;t1=length(t);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t); %得到频率为f1的fsk1已调信号fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t); %得到频率为f2的fsk2已调信号fsk=fsk1+fsk2; %已产生2FSK信号figure(1) no=0.01*randn(1,t1); %产生的随机噪声sn=fsk+no;subplot(3,1,1);plot(t

7、,no); %随机噪声的波形title('噪声波形')ylabel('幅度')subplot(3,1,2);plot(t,fsk); %2FSK信号的波形title('2fsk信号波形') ylabel('幅度')subplot(3,1,3);plot(t,sn);title('经过信道后的2fsk波形')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')figure(2) %fsk的解调b1=fir1(101,48/1000 52/1000);b2=fir1(101,145/10

8、00 155/1000); %设置带通滤波器的参数H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号subplot(2,1,1);plot(t,H1); %经过带通滤波器1的波形title('经过带通滤波器f1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2); plot(t,H2); %经过带通滤波器2的波形title('经过带通滤波器f2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1; %经过相乘器1的信号sw2=

9、H2.*H2; %经过相乘器2的信号figure(3)subplot(2,1,1);plot(t,sw1); title('经过相乘器h1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,sw2);title('经过相乘器h2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,2/1000 52/1000); %设置低通滤波器的参数figure(4)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(2,1,

10、1);plot(t,st1); %经过低通滤波器1的波形title('经过低通滤波器sw1后的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,st2); %经过低通滤波器1的波形 title('经过低通滤波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=1; else st(i)=0;endendfigure(5)subplot(2,1,1);plot(t,st); %经过抽样判决

11、器后解调出的波形title('经过抽样判决器后解调出的波形')ylabel('幅度')subplot(2,1,2);plot(t,g1a); %原始的数字序列波形title('原始数字序列的波形')ylabel('幅度');xlabel('t');5 仿真结果及分析5.1仿真波形图如图5.1.1至图5.1.5所示图5.1.1 噪声波形、2FSK信号波形和经过信道后的2FSK波形图图5.1.2 经过带通滤波器的波形图图5.1.3 经过相乘器的波形图图5.1.4 经过低通滤波器后的波形图图5.1.5 经过相干解调后与原

12、始数字信号的波形的对比图5.2仿真结果的分析图为噪声的波形、2FSK信号的波形以及经过信道后噪声对2FSK信号的波形。从图可以看出噪声对2FSK信号波形产生了干扰作用。图说明经过带通滤波器后滤除了带外噪声，并且两个带通滤波器分别滤除了频率为f1和频率为f2的波形，从图可以看出由于反码的作用，频率为f1的波形与频率为f2的波形表现出反码的规律。由于经过相乘器后频率倍频了，且是与同频同相的载波相乘，所以幅度全为正，如图所示。信号再通过低通滤波器滤除高频成分后，只有频率分别为f1和f2的成分，从图的波形图即可看出频率为单一的频率。最后经过判决器后将频率为f1与频率为f2的进行大小比较，即频率为f1的

13、波形的幅度大于频率为f2的波形的幅度时，判决器输出“1”，否则输出“0”，从图知，解调波形与原始数字信号波形基本一致，所以成功的解调出原始数字信号。6 设计总结一周的课程设计很快就过去了，在这一周时间里我学到了很多的东西。刚开始时，我们头绪不是很清楚，不知道怎么做这个设计，但通过老师的耐心指导和自己的学习，设计中遇到的问题迎刃而解。在整个课程设计的过程中遇到的问题主要有以下两点，首先，就是对常用软件不熟悉，在画方框图和做仿真时显得很费力，浪费了很多时间。其次，对基础知识的掌握不是很牢固。以后学习中要注意加强这方面的能力。7 心得与体会这次课程设计使我学会了很多课堂上学不到的知识，提高了自己的动手能力。也使我懂得理论联系实际的重要性。就目前来说，我的动手能力虽然差一点，但我想，通过我的不懈努力，我在这方面一定会得到提高。