1、郑州航空工业管理学院电子信息系统仿真课程设计2009 级 电子信息工程 专业 0913082 班级题 目 2FSK 调制解调系统设计与仿真 姓 名 金勇军 学号 091308211 指导教师 王丹 王娜 二 一一 年 十二 月 七 日内 容 摘 要本文主要是利用 MATLAB7.0 来实现 2FSK 数字调制解调系统的设计。对数字通信系统主要原理和技术进行研究，理解 2FSK 系统调制解调的基本过程和相关知识，该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、接受滤波器模块、解调以及信宿，并未各个模块进行相应的参数设置。在此基础上熟悉 MATLAB 的功能及操作，最后通过观察仿真图形进行波形分析及
2、系统的性能评价。关键词2FSK MATLAB 调制解调 系统性能 一、 MATLAB 软件简介MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备桌越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完相同的事情简捷得多.当前流行的 MATLAB 5.3/Simulink 3.0 包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox). 工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包
3、.功能工具包用来扩充 MATLAB 的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类.开放性使 MATLAB 广受用户欢迎.除内部函数外,所有 MATLAB 主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它有着不同于其他语言的特点，正如同 FORTRAN 和 C 等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的 MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程
4、人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB 最突出的特点就是简洁。 MATLAB 用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了 C 和 FORTRAN 语言的冗长代码。MATLAB 给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。二、 理论分析2FSK 信号的产生：2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如， 1 码用频率 f1 来传输， 0 码用频率 f2 来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为)cos()()cos()()( 2_12 nsnnsFSK tTtgatTtgats 式中，假设码元的初始相位分别为 n和 ； 和 为两个不同的12f2f码元的角频率；幅度为 A
5、为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种：模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。键控法，用数字基带信号 及其反 相分别控制两个开关门电路，以此对)(tg)(tg两个载波发生器进行选通。这两种方法产生的 2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的 2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。2FSK 的解调方式2FSK 的解调方法有非相干解调和相干解调：1 0 1 1 0 0 1tak s1(t)cos(w1t+n)s2(t) s1(
6、t) cos(w1t+n)cos(w2t+n) s2(t) cos(w2t+n)2FSK信信tttttt这里的抽样判决器与 2ASK 解调时不同 ，只需判断哪一个输入样值大，不专门设置门仿真图：参数设置：系统时钟：No. of Sample: 1001 ; Sample Rate:10000HzNo. of System Loop:1矩形脉冲序列和调制信号波形：绘制 2FSK 信号的功率谱密度图：由图可见 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 500Hz 和 1000Hz 两个载频位置。2、若两个载频之差|f1-f2|fs 功率谱
7、密度中的连续谱部分出现双峰，该实验中，fs 为 100Hz, |f1-f2|等于 500Hz，连续谱为双峰，若两个载频之差|f1-f2| fs，则出现单峰。3、所需传输带宽 BFSK=|f1-f2|+2 fs .输出信号和两种方法解调输出的波形：三、 Matlab 实现：生成 2FSK 的程序如下源程序代码：clear allclose alli=10;%基带信号码元数j=5000;a=round(rand(1,i);%产生随机序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%载波1频率f2=5;%载波2频率fm=i/5;%基带信号频率B1=2*f1;%载波1带宽B2=2*f2;%载波2带
8、宽%产生基带信号st1=t;for n=1:10if a(n)=1;st2(n)=0;elsest2(n)=1;endend;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title(基带信号);axis(0,5,-1,2);subplot(412);plot(t,st2);title(基带信号反码);axis(0,5,-1,2);%载波信号s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title(载波信号1);subplot(414),plot(s2);title(载波信号2);%调制F1=st1.*
9、s1;%加入载波1F2=st2.*s2;%加入载波2figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title(s1*st1);subplot(312);plot(t,F2);title(s2*st2);e_fsk=F1+F2;subplot(313);plot(t,e_fsk);title(2FSK信号)Matlab 程序运行结果：2FSK 调制解调系统进行设计和仿真：Fc=10; %载频Fs=40; %系统采样频率Fd=1; %码速率N=Fs/Fd; df=10;numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数M=2; %进制数SNRpBit=60;%信噪比SNR=SNR
10、pBit/log2(M);%60seed=12345 54321;numPlot=15; 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);%显示15个码元，杆图，从x的前十五个随机数中选取title(二进制随机序列)xlabel(Time);ylabel(Amplitude); %调制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);%数字带通调制numModPlot=numPlot*Fs; %15*40t=0:numModPlot-1./Fs;%数组除法（仿真时间）fig
11、ure(2)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randn(state,seed(2); %生成-2到+2之间的随机数矩阵y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),measured,dB);%在已调信号中加入高斯白噪声figure(3)plot(t,y(1:length(t),b-);%画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)z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye,M,df);title(相干解调后的信号的眼图)%带输出波形的相干M元频移键控解调figure(5)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);
