1、*實(shí)踐教學(xué)*2013年春季學(xué)期 通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練 題 目： 2FSK數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘 要本文介紹了2FSK系統(tǒng)的兩種解調(diào)方式：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。本次課程設(shè)計(jì)主要利用MATLAB仿真2FSK系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程，實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制與解調(diào)，主要采用相干解調(diào)的方式解調(diào)2FSK。首先，利用Matlab仿真出2FSK的調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、以及已調(diào)信號(hào)的波形圖和頻譜圖，第二，在仿真出波形圖和頻譜圖的基礎(chǔ)之上，通過程序編出在不同信噪比情況下，2FSK的誤碼率分析，畫出誤碼率與信噪比的關(guān)系圖。 關(guān)鍵詞: 仿真 FSK 誤碼率 信噪比目錄前言

2、1一.基本原理21.2FSK的簡單介紹32.2FSK的調(diào)制原理43.2FSK的解調(diào)5二、設(shè)計(jì)思路91.matlab的簡單介紹92.FSK在matlab環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣103.信號(hào)產(chǎn)生114信號(hào)調(diào)制115解調(diào)116.流程圖12三、仿真結(jié)果及分析121.仿真結(jié)果132.結(jié)果分析16總結(jié)16致謝17附錄18參考文獻(xiàn)25前言本課程設(shè)計(jì)主要研究2FSK數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，通過本次設(shè)計(jì)達(dá)到以下幾個(gè)目的：1.學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，學(xué)會(huì)利用仿真的手段對(duì)于實(shí)用通信系統(tǒng)的基本理論，基本算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。 2.學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB7.0的基本使用方法，學(xué)會(huì)使用這些

3、軟件解決實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。3.通過系統(tǒng)仿真加深對(duì)通信課程理論的理解。4.用MATLAB7.0設(shè)計(jì)一種2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。5.掌握2FSK調(diào)制和解調(diào)的原理與實(shí)現(xiàn)方法。6.根據(jù)2FSK調(diào)制系統(tǒng)的原理給出調(diào)制和解調(diào)的原理框圖。2FSK在數(shù)字通信中應(yīng)用較廣泛，國際電信聯(lián)盟建議在數(shù)據(jù)率低于1200b/s時(shí)采用2FSK體制，2FSK可以采用非相干接收方式，接受時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道/隨參信道（如短波無線電信道）的場合，這些信道會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。一、 基本原理數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送

4、數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。頻率調(diào)制的最簡單形式是二進(jìn)制頻率鍵控(FSK，frequency-shift keying)。FSK是調(diào)制解調(diào)器通過電話線路發(fā)送比特的方法。每個(gè)比特被轉(zhuǎn)換為一個(gè)頻率，0由較低的頻率表示，1由較高的頻率表示。1. 2FSK的簡單介紹其表達(dá)式為： （1）典型波形如下圖所示。圖1、典型波形由圖可見,2FSK信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)的疊加。因此2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成： （2） 頻移鍵控是利用載

5、波的頻率來傳遞數(shù)字信號(hào)，在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。由圖可見，2FSK信號(hào)的波形可以分解為兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)在移頻鍵控中和不攜帶信息，通常可令和為零。 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另外一種可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1或f2兩個(gè)載波之一，這兩種方法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位變化是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK（Continuous-Pha

6、se FSK，CPFSK）而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。2. 2FSK的調(diào)制原理2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種是可以用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另一種是可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率進(jìn)行選通。使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1和f2兩個(gè)載波之一。這兩種方法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK）而鍵控產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間

7、的相位不一定連續(xù)。2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列。可以用二進(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)采用的是前面一種方法。如下原理圖：振蕩頻率f1振蕩頻率f2反相器選通開關(guān)選通開關(guān)相加器基帶信號(hào)圖2 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的原理圖3. 2FSK的解調(diào)2FSK的解調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式，本次課程設(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信

8、號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下：圖3 相干解調(diào)原理框圖2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法是采用如下圖所示的非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2FSK信號(hào)分解為上下兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與解調(diào)規(guī)則相呼應(yīng)，解調(diào)時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“0”。包絡(luò)檢波器帶通濾波器抽樣判決器 輸出包絡(luò)檢波器帶通濾波器圖4 非相干解調(diào)2FSK在數(shù)字通信中應(yīng)用較為廣泛。國際電信聯(lián)盟（ITU）建議在數(shù)據(jù)率低于1200b/s時(shí)采用

9、2FSK體制。2FSK可以采用非相干接收方式，接收時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道/隨參信道（如短波無線電信道）的場合，這些信息會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。除此之外，2FSK信號(hào)還有其他解調(diào)方法，比如鑒頻法、差分檢測法、過零檢測法等。過零檢測法基于2FSK信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，通過檢測過零點(diǎn)數(shù)目的多少，從而區(qū)分兩個(gè)不同頻率的信號(hào)碼元。2FSK信號(hào)經(jīng)過限幅、微分、整流后形成與頻率變化相對(duì)應(yīng)的尖脈沖序列，這些尖脈沖的密集程度反映了信號(hào)的頻率高低，尖脈沖的個(gè)數(shù)就是信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)。把這些尖脈沖變換成較寬的矩形脈沖，以增大其直流分量，該直流分量的大小和信號(hào)頻率的高低成

10、正比。然后經(jīng)低通濾波器取出此直流分量，這樣就完成了頻率幅度變換，從而根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)“1”和“0”。在這里主要討論過零檢測法。過零檢測法的系統(tǒng)構(gòu)成及系統(tǒng)中各點(diǎn)波形如圖上圖所示。特點(diǎn)：“1”、“0” 碼元對(duì)應(yīng)的載波頻率不同，即在單位時(shí)間內(nèi)載波的過零點(diǎn)數(shù)目不同，利用此特點(diǎn)，還原基帶信號(hào)。 圖5 過零點(diǎn)檢測法的原理框圖4.功率譜密度對(duì)相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)，可以看成由兩個(gè)載頻的2ASK信號(hào)的疊加，因此，2FSK信號(hào)的頻譜可以近似表示成中心頻率分別為f1和f2的兩個(gè)2ASK頻譜的疊加。根據(jù)這一思路，我們可以直接利用2ASK頻譜的結(jié)果分析2FSK的頻譜。 一個(gè)相位不連續(xù)的2FSK

11、信號(hào)可以表示成 （3）其中和為兩路二進(jìn)制基帶信號(hào)。根據(jù)2ASK信號(hào)功率譜密度的表達(dá)式，不難寫出這種2FSK信號(hào)的功率譜密度的表示式： (4)令概率P=0.5，只需要將上式進(jìn)行替換即可得到下面的式子：（5）由此可以得出：第一，相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)由兩個(gè)中心位于f1 和f2處的雙邊普疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻f1和f2處；第二，連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差的大小而變化，若，連續(xù)譜在f0處出現(xiàn)單峰，若，出現(xiàn)雙峰；第三，若以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算2FSK信號(hào)的帶寬，則其帶寬近似為 （6）其中fs為基帶信號(hào)的帶寬。5.FSK的誤碼性能分析計(jì)算設(shè)“

12、1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1（w1），“0” 符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2 （w2），則在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)，發(fā)送端產(chǎn)生的2FSK信號(hào)可表示為 (7) 式中 （8） （9）即 （10）接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形和分別為 （11） （12）式中，n1(t)和n2(t)分別為高斯白噪聲ni(t)經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為sn2，即 (13) (14) 上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形分別為 （15） （16）抽樣判決器進(jìn)行比較。比較的兩路輸入波形分別為上支路 （17） 下支路 (18) 式中，a 為信號(hào)成分，n1c(t)和n2c(t)均為低通型高斯噪

13、聲，其均值為零，方差為sx1(t)和x2(t)抽樣值的一維概率密度函數(shù)分別為 （19） （20）當(dāng)x1(kTs)x2(kTs) 時(shí)，判決器輸出“0”符號(hào)，造成將“1”判為“0”的錯(cuò)誤，故這時(shí)錯(cuò)誤概率為 （21）式中，z = x1 x2，故z是高斯型隨機(jī)變量，其均值為a，方差為sz2 = 22 。 設(shè)z的一維概率密度函數(shù)為f(z)，則由上式得到 （22）同理可得，發(fā)送“0”錯(cuò)判為“1”的概率 （23）采用同步檢測時(shí)2FSK系統(tǒng)的總誤碼率為 （24） 在大信噪比條件下，上式可以近似表示為 （25）將上式與2FSK同步檢波時(shí)系統(tǒng)的誤碼率公式比較可見，在大信噪比條件下，2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系統(tǒng)性能

14、與同步檢測時(shí)的性能相差不大，但同步檢測法的設(shè)備卻復(fù)雜得多。因此，在滿足信噪比要求的場合，多采用包絡(luò)檢波法 二、設(shè)計(jì)思路1.matlab的簡單介紹 MATLAB是由MATH WORKS公司于1984年推出的一種面向科學(xué)與工程的計(jì)算軟件，通過MATLAB和相關(guān)工具箱，工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺(tái)下完成相應(yīng)的科學(xué)計(jì)算工作。MATLAB 本身包含了 600 余個(gè)用于數(shù)學(xué)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和工程處理的函數(shù)，這樣，就可以迅速完成科學(xué)計(jì)算任務(wù)而不必進(jìn)行額外的開發(fā)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工具箱算法極大的擴(kuò)展了 MATLAB 的應(yīng)用領(lǐng)域，所以MATLAB自推出以來就受到廣泛的關(guān)注。MATLAB特點(diǎn): 一,數(shù)

15、值計(jì)算功能,在MATLAB中，每個(gè)數(shù)值元素都視為復(fù)數(shù)，而且只有雙精度（64位）一種數(shù)據(jù)格式，省去多種的設(shè)置，雖然在運(yùn)行速度和內(nèi)存消耗方面付出了代價(jià)，卻使MATLAB的編程大大簡化。MATLAB的數(shù)值計(jì)算基本功能包括：矩陣運(yùn)算、多項(xiàng)式和有理分式計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及數(shù)值分析等。二,符號(hào)計(jì)算功能,在實(shí)際應(yīng)用中，除了數(shù)值計(jì)算外，還需要得到方程的解析解，簡化和展開多項(xiàng)式和函數(shù)表達(dá)，求解函數(shù)值等，所有這些均屬于符號(hào)計(jì)算的領(lǐng)域。三,便棧式的編程語言,與Fortran和C等高級(jí)語言相比，MATLAB的語法規(guī)則更簡單，更貼近人的思維方式和表達(dá)習(xí)慣，使得編寫程序就像在便棧上列寫公式和演算一樣。四,強(qiáng)大而簡易的作

16、圖功能,能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖。五,高智能化,繪圖時(shí)自動(dòng)選擇最佳坐標(biāo)，大大方便了用戶。自動(dòng)檢測和顯示程序錯(cuò)誤，減輕編程和調(diào)試的工作量。六,豐富實(shí)用的工具箱,MATLAB軟件包括基本部分和擴(kuò)展部分。擴(kuò)展部分成為工具箱。工具箱分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能，可視建摸仿真功能以及文字處理功能等。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。MATLAB6.x的集成環(huán)境,在Windos桌面，雙擊MATLAB圖標(biāo)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入MATLAB6.x的工作環(huán)境。MATLAB6.x的集成環(huán)

17、境由桌面平臺(tái)以及組件組成。它包括8個(gè)組成部分：指令窗口、歷史指令窗口、工作臺(tái)及工具箱窗口、當(dāng)前工作目錄窗口、工作空間窗口、矩陣編輯器、程序編輯器和幫助瀏覽器。 MATLAB幫助系統(tǒng),MATLAB為用戶提供了三種幫助功能：一.利用幫助菜單獲取幫助信息。單擊MATLAB工作窗口的菜單欄Help菜單項(xiàng)，彈出幫助菜單項(xiàng)。選擇Help Window 選項(xiàng)，可以打開MATLAB的主題窗口。選擇Help Desk選項(xiàng)，可以打開MATLAB幫助工作臺(tái)。二.通過指令窗口獲取幫助信息，用戶可以在指令窗口直接鍵入幫助指令來獲得幫助。三.使用演示功能（Demo）。MATLAB帶有生動(dòng)直觀的演示程序，可以幫助用戶形象直

18、觀地學(xué)習(xí)和理解MATLAB的使用方法和強(qiáng)大的功能。啟動(dòng)演示程序有下面幾種方法：(一)在工作臺(tái)和工具箱窗口中，列出了MATLAB和已經(jīng)安裝的各種工具箱。單擊欲學(xué)習(xí)的工具箱前面的“+”號(hào)，在打開的功能項(xiàng)中，雙擊Demos，即可打開演示程序。(二)選擇Help菜單Demos選項(xiàng)，可以打開MATLAB的演示窗口。(三)在指令窗口中鍵入指令demo,同樣可以打開MATLAB演示窗口。2.FSK在matlab環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣優(yōu)點(diǎn): (1)調(diào)制信號(hào)和載頻都具有隨機(jī)性，而且具有在課堂演示的功能。(2)實(shí)驗(yàn)程序已經(jīng)編好，不易發(fā)生故障，多會(huì)都可進(jìn)行。(3)進(jìn)行了相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式的比較，(4)解調(diào)后對(duì)相

19、干解調(diào)和非相干解調(diào)的誤碼率統(tǒng)計(jì)缺點(diǎn): (1)不能通過實(shí)驗(yàn)操作調(diào)試出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 （2）前期編程和數(shù)學(xué)建模工作也比較復(fù)雜。3.信號(hào)產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)序列和兩列頻率不等的載波1)利用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生10個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制信號(hào)a。并畫出其波形。2)產(chǎn)生兩列余弦波s1和s2，頻率分別為f1=3hz,f2=2hz；并畫出其波形。4信號(hào)調(diào)制產(chǎn)生2FSK信號(hào)和加入高斯噪聲后2FSK信號(hào)1)用二進(jìn)制序列a去調(diào)制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號(hào)，具體做法是用以a生成的方波信號(hào)直接與s1相乘，用a取反后的方波與s2相乘，再將兩列信號(hào)相加。并畫出其波形。2)調(diào)用matlab 庫函數(shù)產(chǎn)生高斯噪聲no，

20、并與2fsk信號(hào)相加得到加入噪聲后的sn信號(hào)。并畫出其波形。5解調(diào)1)對(duì)于兩列讓sn通過兩個(gè)帶通濾波器H1和H2，他們分別以f1和f2為中心頻率，并畫出經(jīng)過帶通濾波器后的波形。2)對(duì)這兩列波形分別相干解調(diào)乘以與他們同頻同相的余弦波s1和s2，畫出此時(shí)的波形。3)讓這兩列波形再通過低通濾波器sw1和sw2得到這兩列基帶調(diào)制波形.畫出其波形。4)最后將兩列波和通過抽樣判決器，畫出其波形，并與之前調(diào)制后的波形sn做對(duì)比。6.流程圖圖6 流程圖三、仿真結(jié)果及分析1.仿真結(jié)果2FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理是通過帶通濾波器將2FSK信號(hào)分解為上下兩路2FSK信號(hào)后分別解調(diào)，然后進(jìn)行抽樣判決輸出信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)信

21、號(hào)2FSK采用相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能，本實(shí)驗(yàn)采用同步檢測法。設(shè)“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2。在原理圖中采用兩個(gè)帶通濾波器來區(qū)分中心頻率分別為f1和f2的信號(hào)。中心頻率為f1的帶通濾波器之允許中心頻率為f1的信號(hào)頻譜成分通過，濾除中心頻率為f2的信號(hào)頻譜成分。 接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形中H1,H2。在H1,H2波形中在分別含有噪聲n1,n2，其分別為高斯白噪聲ni經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為(n)2,只是中心頻率不同而已。其抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)制應(yīng)

22、與調(diào)制規(guī)制相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的抽樣較大，應(yīng)判為“1”，反之則判為“0”。（1）信號(hào)產(chǎn)生圖7 figure(1) 波形figure(1)figure(1)分析：第一幅圖實(shí)現(xiàn)了此時(shí)產(chǎn)生的二進(jìn)制序列是1111001101，第二幅圖是基帶信號(hào)反碼，其序列為0000110010，第三和第四幅圖是基帶信號(hào)和基帶信號(hào)反碼的頻譜圖。圖8 figure(2)波形figure(2)figure(2)是兩個(gè)載波信號(hào)和他們的頻譜圖，其中兩個(gè)信號(hào)的頻率不同，載波一較密，載波二較疏，并且其對(duì)應(yīng)的頻譜圖為沖激響應(yīng)。（2）信號(hào)調(diào)制圖9 figure(3)波形figure(3)：已調(diào)

23、的2fsk信號(hào)，加入噪聲之后的2fsk的波形，以及其對(duì)應(yīng)的頻譜圖，產(chǎn)生的隨機(jī)序列1111001101，上面呈現(xiàn)的序列1111001101，與調(diào)制波相符。（3）信號(hào)解調(diào)圖10 figure(4)波形figure(4)figure(4)分析：經(jīng)過帶通濾波器和乘法器之后，輸出的波形。圖11 figure(5)波形figure(5)figure(5)分析：經(jīng)過抽樣判決之后，恢復(fù)出來的基帶信號(hào)是：1111001101，與調(diào)制信號(hào)一樣，從原始波形也可以看出，解調(diào)后的波形與調(diào)制信號(hào)相同。2FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)。2FSK采用相干解調(diào)后的誤碼率隨信噪比的增加而減小。2.結(jié)果分析 2FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理是通過帶

24、通濾波器將2FSK信號(hào)分解為上下兩路2FSK信號(hào)后分別解調(diào)，然后進(jìn)行抽樣判決輸出信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)信號(hào)2FSK采用相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能，本實(shí)驗(yàn)采用同步檢測法。設(shè)“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f2。在原理圖中采用兩個(gè)帶通濾波器來區(qū)分中心頻率分別為f1和f2的信號(hào)。中心頻率為f1的帶通濾波器之允許中心頻率為f1的信號(hào)頻譜成分通過，濾除中心頻率為f2的信號(hào)頻譜成分。接收端上下支路兩個(gè)帶通濾波器的輸出波形中H1,H2。在H1,H2波形中在分別含有噪聲n1,n2，其分別為高斯白噪聲ni經(jīng)過上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為(n)2,

25、只是中心頻率不同而已。其抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)制應(yīng)與調(diào)制規(guī)制相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的抽樣較大，應(yīng)判為“1”，反之則判為“0”。在（0，Ts）時(shí)間內(nèi)發(fā)送“1”符號(hào)（對(duì)應(yīng)1），則上下支路兩個(gè)帶通濾波器輸出波形H1,H2。H1,H2分別經(jīng)過相干解調(diào)（相乘低通）后，送入抽樣判決器進(jìn)行判決。比較的兩路輸入波形分別為上支路st1=a+n1,下支路st2=n2，其中a為信號(hào)成分；n1和n2均為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為（n）2。當(dāng)st1的抽樣值st1(i)小于st2的抽樣值st2(i),判決器輸出“0”符號(hào)，造成將“

26、1”判為“0”的錯(cuò)誤。從上面的圖中可以看出程序仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)要求相符。同時(shí)高斯白噪聲對(duì)信道的各過程有很大的影響，跟誤碼率有很大的關(guān)系。總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，自己收獲了很多新的知識(shí)；首先讓自己結(jié)識(shí)了matlab這個(gè)軟件。它不僅能做數(shù)學(xué)上的計(jì)算、畫圖，還內(nèi)置了很多強(qiáng)大的算法和一些集成的工具，如：FFT，fir，等等。而我們在使用matlab時(shí)只需要調(diào)用簡單的函數(shù)命令就可以實(shí)現(xiàn)很多功能，用matlab可以大大簡化很多運(yùn)算，同時(shí)我們可以將書上的理論知識(shí)用matlab去仿真和實(shí)現(xiàn)。如果讓自己去實(shí)現(xiàn)這些功能，就很難想象了。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)很多理論知識(shí)有了更深的了解，如：怎么用基帶信號(hào)去調(diào)制載波，怎

27、么將書上的理論圖變成程序，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)等等。在做這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，為花了很多時(shí)間去查閱matlab的相關(guān)知識(shí)，他的指令集，他的函數(shù)庫等等，以后做其他東西的時(shí)候也可以用matlab來做。通過這次的課程設(shè)計(jì)是我收獲很大，再一次對(duì)Matlab功能的強(qiáng)大有了更加這款軟件同樣對(duì)這次的通信原理課程設(shè)計(jì)起到了很大程度上的作用，功能同樣十分強(qiáng)大，而且運(yùn)用起來也是十分的方便。因?yàn)檎n設(shè)時(shí)間安排的限制，所以并不能把這兩種軟件學(xué)得十分的透徹，只能是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣，學(xué)部分與課設(shè)相關(guān)的知識(shí)。同時(shí)這兩種軟件的學(xué)習(xí)過程中，碰到的最大的難處就是M語言的學(xué)習(xí)，但是經(jīng)過大量的查資料還是得出了結(jié)果，自己也感到很高興，但是很明顯的是自己只學(xué)

28、到了一點(diǎn)皮毛。這次的課程設(shè)計(jì)讓我真的很難忘，經(jīng)過兩個(gè)多星期的努力，終于順利完成了課程設(shè)計(jì)。開始做課程設(shè)計(jì)不知道從何入手，困難很多，經(jīng)過查閱資料，和同學(xué)討論，終于了解了許多。在做課程設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)會(huì)了很多，最主要的是我對(duì)Matlab的運(yùn)用更加熟練了，同時(shí)對(duì)通信原理這門課的知識(shí)又弄懂了不少，增加了對(duì)通信原理這門課程的學(xué)習(xí)興趣。課程設(shè)計(jì)是每個(gè)大學(xué)生必須面臨的一項(xiàng)綜合素質(zhì)的考驗(yàn)，如果說在我們的學(xué)習(xí)階段是一個(gè)知識(shí)的積累過程，那么現(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)就是對(duì)過去所學(xué)的知識(shí)的綜合應(yīng)用，是對(duì)理論進(jìn)行深化和重新認(rèn)識(shí)的實(shí)踐活動(dòng)。在這期間，我們有艱辛的付出，當(dāng)然也有豐收的喜悅。首先，學(xué)習(xí)能力和解決問題的信心都得到了提高

29、。通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅對(duì)理論有了更深一步的認(rèn)識(shí)，還培養(yǎng)了自學(xué)能力和解決問題的能力，更重要的是，培養(yǎng)了克服困難的勇氣和信心。 致謝最后要感謝老師之前對(duì)我們Matlab課程的指導(dǎo)。通過老師上個(gè)學(xué)年對(duì)我們進(jìn)行Matlab課程的指導(dǎo)我們現(xiàn)在才能利用功能強(qiáng)大的Matlab軟件進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算。向老師致敬！在這學(xué)期的課設(shè)過程中，老師給我們用心指導(dǎo)，耐心答疑，使得我們才能較好的完成這次課程設(shè)計(jì)。在這里，我衷心的感謝王老師，向您致敬！附錄clear allclose alli=10;%基帶信號(hào)碼元數(shù)j=500;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)序列t=linspace(0,5,j);t1=l

30、ength(t);f1=3;%載波1頻率f2=2;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率B1=2*f1;%載波1帶寬 0B2=2*f2;%載波2帶寬%產(chǎn)生基帶信號(hào)st1=t;for n=1:10 if a(n)=1; st2(n)=0; else st2(n)=1; end end; figure(1); subplot(411); plot(t,st1); title(基帶信號(hào)); xlabel(二進(jìn)制序列); ylabel(幅度); axis(0,5,-1,2); subplot(412); plot(t,st2); title(基帶信號(hào)反碼); xlabel(二進(jìn)制序列); ylabe

31、l(幅度); axis(0,5,-1,2); subplot(413) y=fft(st1); plot(t,y); title(基帶信號(hào)的頻譜); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); subplot(414) y=fft(st2); plot(t,y); title(基帶信號(hào)反碼的頻譜); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); %載波信號(hào) s1=cos(2*pi*f1*t); s2=cos(2*pi*f2*t); figure(2) subplot(221) plot(s1); title(載波信號(hào)1); xlabel(t); ylabel(幅度); subpl

32、ot(222) y=fft(s1); plot(t,y) title(s1的頻譜圖); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); subplot(223) plot(s2); title(載波信號(hào)2); xlabel(t); ylabel(幅度); subplot(224) y=fft(s2); plot(t,y); title(s2的頻譜圖); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); figure(3) fsk1=st1.*s1; fsk2=st2.*s2; fsk=fsk1+fsk2; no=0.01.*randn(1,t1); sn=fsk+no; subplot(

33、411) plot(t,fsk); title(fsk波形); ylabel(幅度) subplot(412) plot(t,sn); title(加入噪聲之后的波形); xlabel(t); ylabel(幅度); subplot(413) y=fft(fsk); plot(t,y); title(fsk的頻譜圖); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); subplot(414) y=fft(sn); plot(t,y); title(sn的頻譜圖); xlabel(f(Hz); ylabel(幅度); figure(4) b1=fir1(80,15/300 17/300); b2=fir1(80,18/300 90/300) %設(shè)置帶寬參數(shù) H1=filter(b1,1,sn); %b1為分子，1為分母，sn為濾波器輸入序列 H2=filter(b