通信原理课设路基带的FSK信号传输系统的设计

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书绪论1.1任务要求1、设计复用信号的帧结构和帧同步码；2、设计发送、传输（无ISI）、接收和同步电路（小组成员分工）；3、确定部件类型、参数（电路放大倍数、带宽）等性能指标；4、连接部件组成系统，调试；5、仿真验证，要求收发信号波形基本一致并对结果进行分析；6、说明书撰写严格执行教务处文件。1.2FSK简述FSK（Frequency-shiftkeying）-中文全称频移键控，是利用载波的频率变化来传递数字信息。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。1.3时分复用简介时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。1.4频分复用简介频分复用(FDM，FrequencyDivisionMultiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。1.5systemview简介SystemView是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，SystemView在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)描述程序。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从SystemView配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

2实现方案2.1原理框图图1原理框图2.2总体思想我做的是发送模块，现在将整个发送模块进行论述。先将原始的1KHZ的基带信号/帧同步信号通过提速模块中的位移寄存器实现串并转换，然后通过锁存器和8选1数选将其提速4倍，则其变成4KHZ的信号，再将提速后的信号分别送入时分复用模块里4选1数选的通道，其中3通道接帧同步信号，2通道接第一路基带信号，1通道接第二路基带信号，0通道不传信号，故将其接地，则由数选输出的帧的格式为“帧同步信号（8bit）+第一路基带信号（8bit）+第二路基带信号（8bit）+00000000”。然后将帧送入2FSK调制模块中的电子开关作为开关的控制信号，在电子开关的输入端口分别接入频率为f1和f2的正弦波，由电子开关输出的即为经过2FSK调制后的信号。由于共有4路基带信号，而上述的是将2路基带信号通过时分复用成1路，故有另一个相同的电路将第三路基带信号和第四路基带信号也合成1路，其中的2FSK调制模块中的电子开关的输入端口分别接入频率为f3和f4的正弦波。f1和f2，f3和f4这四个频率要实现无码间串扰，需要满足|f1-f2|>=2Rb,|f3-f4|>=2Rb（Rb是码元速率，为4KHZ）。而要是这2路信号能够满足频分复用，要使（f1+f2）/2与（f3+f4）/2之间的频率尽量大一些，这样方便接受部分通过滤波器将2路信号分开，结合以上条件，我们设定f1=56KHZ,f2=72KHZ,f3=122KHZ,f4=138KHZ。然后将2路信号通过加法器即可实现频分复用，上述即为发送模块的设计思想。2.3仿真系统总图图2仿真系统总图

3发送部分各模块设计3.1基带/帧同步信号产生模块3.1.1基带/帧同步信号产生模块原理框图图3基带/帧同步信号产生模块原理框图3.1.2基带/帧同步信号产生模块仿真图图4基带/帧同步信号产生模块仿真图3.1.3基带/帧同步信号产生模块原理信号存放在定义信号custom（448）中，将信号输入到8选1数选中，打开数选使能，在数选的地址端分别接500HZ,250HZ,和125HZ的方波，则通道的扫描频率为125HZ,这样即可得输出的基带信号和帧同步信号速率为125*8=1000HZ。

1000101111010100 11010010 01010101 图54种基带信号 1011010000110101图62种帧同步信号

3.2提速模块3.2.1提速模块原理框图图7提速模块原理框图3.2.2提速模块仿真图图8提速模块仿真图3.2.3提速模块原理将基带信号/帧同步信号送入寄存器进行串并转换后，将并行数据送至锁存器，由于锁存器的使能端是高电平，故可以将频率为125HZ的方波用移位寄存器延迟5ms后的125HZ方波经过与门，输出一个频率为125HZ,占空比为12.5%的方波，将该方波接至8位锁存器的使能端，（图6中的sink599显示的是125Hz方波波形，sink600显示的是延迟后的方波波形，sink601显示的是两个信号经过与门后的波形）然后将锁存器中的数据输入8选1数选中，数选的地址端分别接2KHZ,1KHZ,和500HZ的方波，即可输出4KHZ的基带信号和帧同步信号。相比于最开始的1KHZ的基带信号/帧同步信号，经过提速模块后的信号平率提升了4倍。图9原信号和提速后的信号

3.3时分复用模块3.3.1时分复用模块原理框图图10时分复用模块原理框图3.3.2时分复用模块仿真图图11时分复用模块仿真图3.3.3时分复用模块原理将帧同步信号和基带信号分别接入到4选1数选的3，2，1通道，0通道接地，地址端分别接125HZ和250HZ的方波，即每个通道选通的时间是2ms，而基带信号/帧同步信号的速率是4000bps,则在选中通道的时间内传输了4000*0.002=8bit，刚好是一组需传送的数据长度。地址端数据循环一次后，输出的一帧信号里面的内容为“帧同步信号（8bit）+基带1信号（8bit）+基带2信号（8bit）+00000000”。图12经时分复用模块后输出的帧（10110100）（01010101）（11010010）（00000000）

3.42fsk调制模块3.4.12fsk调制模块原理框图图132fsk调制模块原理框图3.4.22fsk调制模块仿真图图142fsk调制模块仿真图3.4.32fsk调制模块原理2fsk调制模块原理：将时分复用模块输出的帧信号输出至电子开关作为控制信号，电子开关的input0和input1分别接入频率为f1和f2的正弦波,为了实现无码间串扰，应满足|f1-f2|>2Rb(8KHZ)。但为了接收端能通过带通滤波器将该信号选出，f1，f2也不能相差远，我做的方案一个2fsk调制模块中的两个频率为122KHZ和138KHZ,另一个2fsk调制模块中的两个频率为56KHZ和72KHZ。这样选的原因是122KHZ和138KHZ,56KHZ和72KHZ满足|f1-f2|=16KHZ>2Rb(8KHZ),中间保留一定的保护带，而且122KHZ和138KHZ,56KHZ和72KHZ的中心频率分别为130KHZ和64KHZ，所以很容易用滤波器把这两路信号分开。

4调试结果及结果分析4.1调试结果图15最终结果仿真图4.2结果分析由图15中的示波器可以看出，最终成功还原出了4路基带信号，只是有一定的时延，这是由于有些模块中运用了以为寄存器造成的。

5基于信道编码的基带信号传输系统的设计5.1原理框图图16基于信道编码的基带信号传输系统原理框图5.2仿真设计图17基于信道编码的基带信号传输系统仿真图5.3分析本设计存在的缺陷及修改方法:信号进过信道后没有衰减，这在实际情况中不合理，应该在加法器后面接如衰减。本设计是用的采样保持，这在实际中不可以，实际情况是要提取同步信号，然后根据同步信号去抽样判决，故应该加一个同步时钟提取模块去用于抽样判决。

6心得体会经过本次专业设计，自己对Systemview软件有了进一步的了解，并且又加深了自己对2FSK通信系统的理解。在做课程设计的过程中出现了很多问题，但通过自己对Systemview软件的学习，问题大多数被解决了。时分多路复用是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传送，将整个传输时间分为多时间间隔，即时隙。每个时间片被一路信号占用，通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。在设计过程中遇到了很多困难。开始以为不会很难，但是在自己实际去操作的时候才发现，书本上对于时分复用部分只是简单的提了一下它一帧里面是分成怎么样的，但是具体的要怎么将多路信号复用到一帧里面并没有提及，所以只自己去找资料看如何实现，后来发现要用到数选啊，寄存器之类的东西，这些都是在数电里面学的，但是这些知识都只是记得个大概，具体细节都忘了，就又回去找数电的书本来看。而当回顾起来这些必要的知识后，设计方案就渐渐浮现出来了。这次专业设计受获最大的我想是学会systemview软件的使用，对于2FSK通信系统也较以前有了更为深刻的理解。除此之外，也发现了书本上一些稍微提及一下的比较难的知识的重要性，因为在学习的时候学