實(shí)驗(yàn)三--基于simulink的2FSK數(shù)字調(diào)制與解調(diào)仿真(共12頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上河北北方學(xué)院信工學(xué)院數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)（2013/2014學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱 ： 數(shù)據(jù)通信原理 題 目 ：基于Simulink的2FSK數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 專業(yè)班級(jí) ： 信息工程三班 學(xué)生姓名 ： 王璐偉 宋帥楠 指導(dǎo)教師 ： 劉鈺 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 1周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2014年11月22日第1章 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉2FSK系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)原理2、 進(jìn)一步熟悉MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)3、 鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力第2章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及要求2.1 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型圖2-1 數(shù)字通信系統(tǒng) 典型的數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、信道及信宿等環(huán)

2、節(jié)構(gòu)成，如圖 1-1所示，數(shù)字調(diào)制是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的輸入端是經(jīng)編碼器編碼后適合在信道中傳輸?shù)幕鶐盘?hào)。對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，我們并不關(guān)心基帶信號(hào)的碼型，因此，我們?cè)诜抡娴臅r(shí)候可以給數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)直接輸入數(shù)字基帶信號(hào)，不用在經(jīng)過(guò)編碼器。2.2 項(xiàng)目目的基于Simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真采用2FSK調(diào)制技術(shù)2.2.1技術(shù)要求及原始數(shù)據(jù)(1)對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)主要原理和技術(shù)進(jìn)行研究，包括二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）及解調(diào)技術(shù)和高斯噪聲信道原理等； (2)建立數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型； (3)建立完整的基于2FSK的模擬通信系統(tǒng)仿真模型； (4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、分析。 2.2.2

3、主要任務(wù) (1)建立模擬通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型； (2)利用Simulink的模塊建立模擬通信系統(tǒng)的仿真模型； (3)對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間流上的仿真，得到仿真結(jié)果； (4)將仿真結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行比較、分析。第3章3.1 2FSK調(diào)制解調(diào)基本原理3.1.1 2FSK調(diào)制原理二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以采用數(shù)字鍵控的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩種FSK信號(hào)的調(diào)制方法的差異在于：由直接調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的（這一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK（Continous-Phase FSK，CPFSK），而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開(kāi)關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻

4、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)。圖2-2是數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖，圖中兩個(gè)振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)控制，在一個(gè)碼元Ts期間輸出f或f兩個(gè)載波之一。圖3-1 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的原理圖3.1.2 2FSK解調(diào)原理圖3-2 2FSK相干檢測(cè)方框圖數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方法很多，如相干檢測(cè)法、包絡(luò)檢波法、過(guò)零檢測(cè)法、差分檢測(cè)法等。下面就相干檢測(cè)法進(jìn)行介紹。相干檢測(cè)的具體解調(diào)電路是同步檢波器，原理方框圖如圖2-3所示。圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號(hào)，取出含基帶

5、數(shù)字信息的低頻信號(hào)，抽樣判決器在抽樣脈沖到來(lái)時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)的抽樣值、進(jìn)行比較判決，即可還原出基帶數(shù)字信號(hào)。3.2 2FSK信號(hào)的表達(dá)式和波形圖在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f和f兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK信號(hào))。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形如圖2 -1 所示，圖中波形g可分解為波形e和波形f，即二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 (2-1-1) (2-1-2) (2-1-3)圖3-3 二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的波形

6、由圖2-1可看出b是a的反碼，即若a=1，則b=0，若a=0，則b=1；兩個(gè)相角分別代表第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。在二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)中 ，均不攜帶信息，通常令其為零。因此，二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡(jiǎn)化為 （2-1-4）第4章Simulink模型建立及仿真4.1模型建立2FSK調(diào)制與解調(diào)及誤碼分析的總體仿真模型：圖4-1 2FSK調(diào)制與解調(diào)及誤碼分析的總體仿真模型4.2參數(shù)設(shè)置4.2.1載波（Sine Wave1）參數(shù)設(shè)置：圖4-2 載波1參數(shù)設(shè)置載波頻率：2HZ，幅度為+1設(shè)置依據(jù)：載波頻率本來(lái)應(yīng)該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設(shè)為2HZ。4.2.2載波（Sine Wave2）參

7、數(shù)設(shè)置：圖4-3 載波2參數(shù)設(shè)置載波頻率：10HZ，幅度為+1設(shè)置依據(jù)：要求兩載波相角均為0，幅度相同，所以幅度設(shè)為+1，又載波頻率本來(lái)應(yīng)該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設(shè)為10HZ。 4.2.3伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器（Bernoulli Binary Generator）參數(shù)設(shè)置：圖4-4 伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器參數(shù)設(shè)置伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器：幅度為1,周期為1s,占0比為1/2。4.2.4選通開(kāi)關(guān)（Switch）參數(shù)設(shè)置:圖4-5 選通開(kāi)關(guān)參數(shù)設(shè)置設(shè)置依據(jù)：當(dāng)大于0.5時(shí)，載波1導(dǎo)通；當(dāng)小于0.5時(shí)，載波2導(dǎo)通。4.2.5帶通濾波器（上）參數(shù)設(shè)置：圖4-6帶通濾波器參數(shù)設(shè)置帶

8、通濾波器參數(shù)：帶通范圍為15HZ設(shè)置依據(jù)：載波頻率為2HZ，考濾到濾波器的邊沿緩降，故設(shè)置為15HZ。4.2.6帶通濾波器（下）參數(shù)設(shè)置：圖4-7 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置帶通濾波器參數(shù)：帶通范圍為913HZ設(shè)置依據(jù)：載波頻率為10HZ，考濾到濾波器的邊沿緩降，故設(shè)置為913HZ。4.2.7低通濾波器（Digital Filter Design1）參數(shù)設(shè)置:圖4-8 低通濾波器參數(shù)設(shè)置低通濾波器參數(shù)：截止頻率為2HZ4.2.8低通濾波器（Digital Filter Design2）參數(shù)設(shè)置：圖4-9 低通濾波器參數(shù)設(shè)置低通濾波器參數(shù)：截止頻率為10HZ4.2.9取樣判決器（relay）參數(shù)設(shè)置：圖

9、4-10取樣判決器參數(shù)設(shè)置設(shè)置依據(jù)：當(dāng)大于0.5時(shí)輸出1，當(dāng)小于0.5時(shí)輸出0，能達(dá)到在0變1不變的取樣規(guī)則下正確解碼的目的。4.2.10 Zero-Order Hold參數(shù)設(shè)置：圖4-11 Zero-Order Hold參數(shù)設(shè)置抽樣時(shí)間：1s設(shè)置依據(jù)：經(jīng)查閱資料可知，其抽樣時(shí)間應(yīng)與伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器的抽樣時(shí)間一致，故設(shè)為1s。4.3仿真波形4.3.1調(diào)制波形圖4-12 調(diào)制波形圖中第一個(gè)圖為隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制序列的波形，第二個(gè)圖為頻率為f1的載波波形，第三圖為頻率為f2的載波波形，最后一個(gè)圖為調(diào)制后的2FSK信號(hào)。4.3.2 解調(diào)波形圖4-13 解調(diào)波形圖中第一個(gè)圖為收到的2FSK波形，第二個(gè)圖為高斯噪聲的波形，第三個(gè)圖為加入高斯噪聲后的的波形，最后一個(gè)圖為解調(diào)后的二進(jìn)制序列。4.3.3頻譜圖圖4-14 頻譜圖4.3.4加入高斯噪聲后的誤碼率圖4-15 誤碼率第5章 項(xiàng)目總結(jié)及分析通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。