通信原理课设FSK非相干解调.docx

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通信原理课设FSK非相干解调

1.设计平台Simulink介绍

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用与控制理论和数字信号处理复杂仿真和设计。

Sinulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用与线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI）,这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

2.课程设计的目的

本次课程设计主要运用MATLAB软件，在simulink平台下建立仿真模型。

实现模拟基带信号经2FSK调制与非相干解调的传输过程，通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱特征，理解2FSK调制原理。

加深对所学的通信原理知识理解，培养专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。

能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能。

3.课程设计的要求

用simulink对系统建模

输入数字信号已调波形并进行接收判决，观察各点相应输出波形

通过多次输入输出对所设计的系统性能进行分析

对解调原理进行分析

4.课程设计的原理

2FSK的调制

4.1.12FSK基本原理

2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传递信息，在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化表达式为

一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。

4.1.22FSK产生方法

2FSK信号的产生方法主要有两种，一种可以采用模拟调频电路来实现，另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩阵脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Tb期间输出f1或f2两个载波之一。

这两种方法产生2FSK信号的差异在于：

由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，这是一类特殊的FSK，成为连续相位FSK（SPFSK）;而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。

图4.1.2-1键控法产生2FSK信号的原理图

图4.1.2-2二进制移频键控信号的时间波形

2FSK解调

2FSK信号的常用解调方法是采用的非相干解调和相干解调，解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。

这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。

判决规则与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。

图4.1.3-1非相干解调原理图

图4.1.3-2非相干解调时间波形图

Simulink工作环境

4.2.1Simulink模型库

在MATLAB命令窗口输入“simulink”按回车，就可进入Simulink模型库。

Simulink模块库按功能进行分为以下8类子库：

Continuous（连续模块）、Discrete（离散模块）、Function&Tables（函数和平台模块）、Math（数学模块）、Nonlinear（非线性模块）、Signals&Systems（信号和系统模块）、Sinks（接收器模块）、Sources（输入源模块）；用户可以根据需要混合使用模型库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库从而实现全图形化仿真。

4.2.2设计仿真模型

在MATLAB子窗口或simulink模型库的菜单栏依次选择File>>New>>Model，即可生成空白仿真模型窗口。

5设计步骤

2FSK的调制部分

打开simulink工具箱，点击file>>model，新建一个仿真空白模型，将2FSK信号调制所需要的模块拖入空白模型中。

下图中的BernoulliBinaryGenertor模块为数字基带信号源模块、SineWave模块为频率为f1和f2载波模块、Switch模块为选择开关模块、Scope模块为示波器模块。

图2FSK信号调制部分的simulink模型方框图

2FSK的调制部分参数设置

图5.1.1-1载波sinewave的参数设置

其中f1幅度为5；频率为100HZ；采样时间为1/500的信号。

图5.1.1-2载波sinewave的参数设置

其中f1幅度为5；频率为50HZ；采样时间为1/500.

2FSK的调制部分仿真

经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形如下：

图2FSK调制波形图

其中第1个图形为载波f1的波形图；第2个图形为信号源的波形图；第3个图形为载波f2的波形图；第4个图形为f1和f2的调制波形。

2FSK信号的非相干解调

5.2.12FSK的非相干解调部分

打开simulink工具箱，点击file>>model，新建一个仿真空白模型，将2FSK信号解调所需的模块拖入空白模型中。

下图中的AnalogFilterDesign模块为带通滤波器模块、Abs模块为绝对值，起作用等同于包络检波器、Scope模块为示波器、Subtract模块为对信号进行加法或减法运算、Zeroorderhold模块的功能为零阶保持模块、QuantizingEncoder为量化编码器模块、Zeroorderhold和QuantizingEncoder的作用等同于在定时脉冲下的抽样判决器。

图5.2.12FSK的非相干解调部分

5.2.22FSK解调部分参数设置

图5.2.2-1带通滤波器1参数设置

图5.2.2-2带通滤波器2参数设置

图5.2.2-3零阶保持模块参数的设置

5.2.32FSK非相干解调部分的仿真

图5.2.32FSK非相干解调波形

第一个图形为f1经过带通滤波器后的图形，第二个图形为f2经过带通滤波器后的图形，第三个图形f1经过解调后的图形，第四个图形为f2经过解调后的图形，第五个图形为f1和f2经过解调后的图形，第六个是经过零阶保持模块后的图形，第七个是解调出现的波形图，出现延时，符合实验要求。

6.设计总结

经过两周的时间，课程设计顺利完成，期间少不了老师和同学的帮助。

在课设过程中，是以所学理论为基础，自己查阅资料和动脑思考、动手操作完成整个课设，在课程设计的过程中，我又重温了2FSK的调制和解调的相关知识，更加熟悉了MATLAB里的simulink工具箱，学会了建立模型，按照做出来的图形分析调制和解调结果，通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了动手能力和思考能力，综合素质也得到了很大的提高，对以后的工作和学习有很大的帮助。

参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜通信原理北京：

国防工业出版社，2006

[2]姚俊，马松辉simulink建模与仿真基础北京：

西安电子科技大学出版社，2002