调制解调实现通信原理专业课程设计.doc

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课 程 设 计 报 告

课程名称： 通信系统课程设计
设计名称： 2FSK调制解调仿真实现
姓 名：
学 号：
班 级：
指引教师：
起止日期：

课 程 设 计 任 务 书
学生班级： 学生姓名： 学号：
设计名称： 2FSK调制解调仿真实现
起止日期： 指引教师：

规定：
MATLAB编程实现2FSK调制解调。规定仿真输出：基带信号、2FSK信号和叠加噪声后2FSK信号波形、解调器各点信号波形

课 程 设 计 学 生 日 志

时间
设计内容
6.17—6.18
查看设计题目，对当代通信原理和数字信号解决有关内容进行复习
6.19—6.20
在已有知识基本上、查阅资料，设计出总体实现方案
6.21—6.22
编写、调试程序，并结合理论验证程序对的性
6.23
基于理论知识和实践成果写课程设计报告
6.25
答辩

课 程 设 计 考 勤 表

周
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五

课 程 设 计 评 语 表

指引教师评语：

成绩： 指引教师：

年 月 日

2FSK调制解调仿真实现

一、 设计目和意义
1、 纯熟地掌握matlab在数字通信工程方面应用。
2、 理解信号解决系统设计办法和环节。
3、 理解2FSK调制解调详细实现办法，加深对理论理解，并实现2FSK调制解调，画出各个阶段波形。
4、 学习信号调制与解调有关知识。
5、 通过编程、调试掌握matlab软件某些应用，掌握2FSK调制解调办法，激发学习和研究兴趣；
二、 设计原理
1．2FSK简介：
数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波频率来传送数字消息，即用所传送数字消息控制载波频率。2FSK信号便是符号“1”相应于载频f1，而符号“0”相应于载频f2（与f1不同另一载频）已调波形，并且f1与f2之间变化是瞬间完毕。
其表达式为：

典型波形如下图所示。由图可见,2FSK信号可以看作两个不同载频ASK信号叠加。因而2FSK信号时域表达式又可以写成：
z
图1 原理框图
2．2FSK调制原理
2FSK调制就是使用两个不同频率载波信号来传播一种二进制信息序列。可以用二进制“1”来相应于载频f1，而“0”用来相应于另一相载频w2已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制开关电路对两个不同独立频率源w1、f2进行选取通。本次课程设计采用是前面一种办法。如下原理图：

图2 调制原理框图
3．2FSK解调原理
2FSK解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用是相干解调方式。依照已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2带通滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后信号与相应载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下：

图3 相干解调原理框图
三、 详细设计环节
1．信号产生：二进制随机序列和两列频率不等载波
1)运用matlab 库函数产生10个二进制随机数，也就是咱们基波调制信号a。并画出其波形。
2)产生两列余弦波tuf1和tuf2，频率分别为f1=20hz,f2=100hz；并画出其波形。
2．信号调制：产生2FSK信号和加入高斯噪声后2FSK信号
1)用二进制序列a去调制f1和f2，产生2fsk信号，详细做法是用以a生成方波信号g1a直接与tuf1相乘，用a取反后方波g2a与tuf2相乘，再将两列信号相加。并画出其波形。
2)调用matlab 库函数产生高斯噪声no，并与2fsk信号相加得到加入噪声后sn信号。并画出其波形。
3．解调
1)对于两列让sn通过两个带通滤波器H1和H2，她们分别以f1和f2为中心频率，并画出通过带通滤波器后波形。
2)对这两列波形分别相干解调乘以与她们同频同相余弦波tuf1和tff2，画出此时波形。
3)让这两列波形再通过低通滤波器sw1和sw2得到这两列基带调制波形g1a和g2a.画出其波形。
4)最后将两列波g1a和g2a通过抽样判决器，画出其波形st，并与之前调制后波形sn做对比。
四、 设计成果及分析
1．信号产生
波形figure(1)
图4 figure(1)
figure(1)分析：第一幅图现实了此时产生二进制序列是，第二和第三幅图片是频率为20hz载波tuf1和频率为100hz载波tuf2波形。

2．信号调制

波形figure(2)
图5 figure(2)

figure(2)分析
由于产生随后序列是，对比上面figure2可以看出，波形较疏是tuf1，波形较密是tuf2，上图呈现序列是：，与调制波相符。

3. 信号解调
1) 波形figure(3)

图6 figure(3)
figure(3)分析：通过带通滤波器之后滤出了频率为f1和f2载波，从figure(2)和figure(3)对比可以看出这一步做对了。

2) 波形figure(4)

图7 figure(4)
figure(4)分析：这是两列信号通过相干解调乘以同频同相载波之后得到波形，可以看出figure(4)比figure(3)波形更密了。

3) 波形figure(5)

图8 figure(5)

figure(5)分析：通过低通滤波器之后，调制信号被滤出来了，第一幅为tuf1，滤波后序列为：，与之前调制信号相似。第二幅图为：，与调制信号相反，这是由于在程序中队调制信号取反之后才和tuf2相乘。

4) 波形figure(6)

图9 figure(6)
figure(6)分析：通过抽样判决之后，恢复出来基带信号是：，与调制信号同样，从原始波形也可以看出，解调后波形与调制信号相似。2FSK调制解调实现。

4. 课程设计程序：
fs=； %抽样频率
dt=1/fs;
f1=20； %定义两列载波频率
f2=100;
a=round(rand(1,10))； %产生二进制随机序列
g1=a;
g2=~a;
g11=(ones(1,))'*g1； %产生方波信号
g1a=g11(:)'；
g21=(ones(1,))'*g2;
g2a=g21(:)';
t=0:dt:10-dt;
t1=length(t);
tuf1=cos(2*pi*f1.*t)
tuf2=cos(2*pi*f2.*t)

subplot(311)
n=0:9;
x=square(1,50);
stem([0:9],a*x);
grid;
xlabel('二进制随机序列')
ylabel('幅度')

subplot(312);
plot(t,tuf1);
title('频率为f1余弦波')
ylabel('幅度')

subplot(313);
plot(t,tuf2);
title('频率为f2余弦波')
ylabel('幅度')

figure(2)
fsk1=g1a.*tuf1;
fsk2=g2a.*tuf2;
fsk=fsk1+fsk2;
no=0.01*randn(1,t1);%噪声
sn=fsk+no;
subplot(211);
plot(t,fsk);
title('2fsk波形')
ylabel('幅度')

subplot(212);
plot(t,sn);
title('加入高斯噪声后2fsk波形')
ylabel('幅度大小')
xlabel('t')

figure(3) %FSK解调
b1=fir1(101,[10/800 20/800]);
b2=fir1(101,[90/800 110/800])； %设立带宽参数
H1=filter(b1,1,sn)； %b1为分子，1为分母，sn为滤波器输入序列
H2=filter(b2,1,sn)； %噪声信号同步通过两个滤波器
subplot(211);
plot(t,H1);

title('通过带通滤波器H1后波形') %画出通过H1滤波器后波形
ylabel('幅度');
subplot(212);
plot(t,H2)； %画出通过滤波器二后波形
title('通过带通滤波器H2后波形')

ylabel('幅度')
xlabel('t')
sw1=H1.*H1； %相干解调乘以同频同相载波
sw2=H2.*H2;%通过相乘器

figure(4)
subplot(211);
plot(t,sw1);
title('通过相乘器h1后波形') %画出乘以同频同相载波后波形
ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,sw2);
title('通过相乘器h2后波形')
ylabel('.幅度')
xlabel('t')
bn=fir1(101,[2/800 10/800])； %通过低通滤波器

figure(5)
st1=filter(bn,1,sw1);
st2=filter(bn,1,sw2);
subplot(211);
plot(t,st1);
title('通过低通滤波器sw1后波形') %通过低通滤波器，滤出频率
ylabel('幅度') %为f1,f2基带调制信号波形
subplot(212);
plot(t,st2);
title('通过低通滤波器sw2后波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
%判决
for i=1:length(t)
if(st1(i)>=st2(i))
st(i)=0;
else st(i)=st2(i);
end
end

figure(6)
st=st1+st2;
subplot(211);
plot(t,st);
title('通过抽样判决器后波形') %画出通过抽样判决波形
ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,sn);
title('原始波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
五、 体会
通过这次课程设计，自己收获了诸多新知识；一方面让自己结识了matlab这个软件。它不但能做数学上计算、画图，还内置了诸多强大算法和某些集成工具，如：FFT，fir，hamming等等。而咱们在使用matlab时只需要调用简朴函数命令就可以实现诸多功能，用matlab可以大大简化诸多运算，同步咱们可以将书上理论知识用matlab去仿真和实现。如果让自己去实现这些功能，就很难想象了。
同步，这次课程设计让我对诸多理论知识有了更深理解，如：怎么用基带信号去调制载波，怎么将书上理论图变成程序，设计出系统等等。在做这次课程设计时候，为花了诸多时间去查阅matlab有关知识，她指令集，她函数库等等，后来做其她东西时候也可以用matlab来做。

六、 参照文献
[1] 程佩青. 数字信号解决教程. 清华大学出版社. .5
[2] 曹志刚. 当代通信原理. 清华大学出版社. .10
[3] 刘树棠. 信号与系统. 西安交通大学出版社. .4
[4] 刘卫国. MATLAB程序设计教程. 中华人民共和国水利水电出版社. .6
[5] 楼顺天. 基于MATLAB系统分析与设计.西安电子科技大学出版. .9
[6] 梁虹、梁洁、陈跃斌.信号与系统分析及MATLAB实现.电子工业出版. .2