FSK的调制与解调的分析要点.docx

1、 FSK 的调制与解调的分析要点的调制与解调的分析要点 FSK的调制与解调的分析要点 学年论文目录 1、引言2 2、FSK在硬件实验下的分析 3 3、FSK在 matlab环境下的分析7 4、教学中的应用11 5、总结12 参考文献 13 英文摘要 14 FSK的调制与解调的分析 包满都拉（学号：200612306）（物理与电子信息学院 04级电子信息工程班,内蒙古 呼和浩特 010022）指导教师:李红岩 摘要:本文是基于 matlab 环境下对信号的调制与解调和误码率的分析，以及硬件实验与理论仿真实验的比较。方法是通过 matlab软件进行数学建模软件编程使模拟仿真成功，而硬件实验是利用现

2、有实验设备进行实验分析。根据二者在各个方面不同的特点，取长补短应用于教学之中。关键词:Matlab；环境；调制；解调；分析 中图分类号：TN91 文献标识码:B 1引言 MATLAB是由 MATH WORKS 公司于 1984 年推出的一种面向科学与工程的计算软件，通过 MATLAB和相关工具箱，工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。MATLAB 本身包含了 600 余个用于数学计算、统计和工程处理的函数，这样，就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了 MATLAB 的应用领域，所以 MATLAB 自推出以来就受到

3、广泛的关注。MATLAB特点:一,数值计算功能,在 MATLAB 中，每个数值元素都视为复数，而且只有双精度（64位）一种数据格式，省去多种的设置，虽然在运行速度和内存消耗方面付出了代价，却使 MATLAB的编程大大简化。MATLAB的数值计算基本功能包括：矩阵运算、多项式和有理分式计算、数据统计分析以及数值分析等。二,符号计算功能,在实际应用中，除了数值计算外，还需要得到方程的解析解，简化和展开多项式和函数表达，求解函数值等，所有这些均属于符号计算的领域。三,便栈式的编程语言,与 Fortran和 C 等高级语言相比，MATLAB 的语法规则更简单，更贴近人的思维方式和表达习惯，使得编写程序

4、就像在便栈上列写公式和演算一样。四,强大而简易的作图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图。五,高智能化,绘图时自动选择最佳坐标，大大方便了用户。自动检测和显示程序错误，减轻编程和调试的工作量。六,丰富实用的工具箱,MATLAB软件包括基本部分和扩展部分。扩展部分成为工具箱。工具箱分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，可视建摸仿真功能以及文字处理功能等。学科性工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。MATLAB6.x 的集成环境,在 Windos 桌面，双击 MATLAB图标，系统就会进

5、入MATLAB6.x 的工作环境。MATLAB6.x 的集成环境由桌面平台以及组件组成。它包括 8 个组成部分：指令窗口、历史指令窗口、工作台及工具箱窗口、当前工作目录窗口、工作空间窗口、矩阵编辑器、程序编辑器和帮助浏览器。MATLAB帮助系统,MATLAB为用户提供了三种帮助功能：一.利用帮助菜单获取帮助信息。单击 MATLAB工作窗口的菜单栏 Help 菜单项，弹出帮助菜单项。选择Help Window 选项，可以打开 MATLAB的主题窗口。选择 Help Desk 选项，可以打开MATLAB帮助工作台。二.通过指令窗口获取帮助信息，用户可以在指令窗口直接键入帮助指令来获得帮助。三.使用

6、演示功能（Demo）。MATLAB带有生动直观的演示程序，可以帮助用户形象直观地学习和理解 MATLAB的使用方法和强大的功能。启动演示程序有下面几种方法：(一)在工作台和工具箱窗口中，列出了 MATLAB和已经安装的各种工具箱。单击欲学习的工具箱前面的“+”号，在打开的功能项中，双击 Demos，即可打开演示程序。(二)选择 Help 菜单 Demos 选项，可以打开 MATLAB的演示窗口。(三)在指令窗口中键入指令 demo,同样可以打开 MATLAB演示窗口。2 FSK在硬件实验下的分析 2.1FSK的硬件实验过程和结果 FSK的调制与解调的硬件实验是采用中国人民解放军理工大学研制的

7、HD8611D型号的通信原理实验箱（如下图 2-1 所示）和双踪示波器共同完成的。实验原理是：传输信息中只有 0，1两种代码，在调制时数字信息 0 对应载频w1，数字信息 1对应载频 w2，而且 w1和 w2 的改变是瞬间的。在解调时采用相干或非相干其中一种方法，然后再通过抽样判决器便可输出原始信息。实验过程和结果是：（1）通过 clk 电码 32KHz 的方波（如下图 2-2所示）和 16KHz 的方波（如下图2-3 所示）。图 2-1 图 2-2 图 2-3 图 2-4 图 2-5 图 2-6 图 2-7 图 2-8 图 2-9 图 2-10 图 2-11 图 2-12（2）使两路信号通过

8、 D/A转换转变成 32KHz 的正弦波（如下图 2-4所示）和16KHz 的正弦波（如图 2-5 所示）。（3）并且 clk 电码产生了调制信号 1110010 的随机信号（如下图 2-6所示），产生了调制信号的反码（如下图 2-7 所示）。（4）通过模拟开关和相加器进行调制，0对应载频是 16KHz 的正弦波，1对应载频是 32KHz 的正弦波，得到了调制后的信号（如下图 2-8所示），以及输入解调系统信号（如下图 2-9 所示）。将输入解调系统的信号展开，可以清晰地看到两个不同信息的码元频率不同（如下图 2-10 所示）。（5）调制信号与解调电路的工作时钟（如上图 2-11所示）同时输入

9、 4046锁相环解调和整形电路，调节电位器 W903 或 W904和改变 CA901的电容值，使得信号得到解调（如下图 2-12 所示）。2.2FSK的硬件实验结果分析 通过上面的实验过程和结果与理论过程与结果对比分析，以上这个实验结果是比较准确的。通过解调信号图 2-12 与调制信号图 2-6的比较，二者波形相同就是存在一些时移，这是由于信号通过低通滤波器所造成的。2.3FSK硬件实验的优劣 根据对硬件实验 FSK 的调制与解调的测量过程和结果分析，总结出了些硬件实验的优缺点如下：优点：（1）实验器材要求比较简单。（2）通过实验操作，须亲自调试才得出实验结果，更容易巩固和加深对知识的理解。（

10、3）由于实验箱已经把实验电路集成，所以测量和调试比较简单。缺点：（1）调制信号和载频都已经被固定，没有随机性，说服力不强。（2）实验设备不具有在课堂演示的功能。（3）实验箱一旦发生故障，实验将不能进行。3 FSK在 matlab环境下的分析 3.1FSK在 matlab环境下过程与结果 FSK的模拟仿真是采用的 matlab软件，其在电脑运行环境如图 3-1 所示。实验过程是在窗口点击 matlab 快捷方式，使其运行，将 FSK调制与解调的程序输入框中，点击回车即可运行，运行结果后面进行分析。图 3-1 在 matlab环境下调制与解调的程序如下:（百分号后为程序注释）function FS

11、K 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=SNRpBit/log2(M);seed=12345 54321;numPlot=15;%产生 25 个二进制随机码 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);title(二进制随机序列)xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%调制 y=dmo

12、d(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=0:numModPlot-1./Fs;figure(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);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(

13、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);hold on;stem(0:numPlot-1,z1(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot-0.5

14、1.5);title(相干解调后的信号原序列比较)legend(原输入二进制随机序列,相干解调后的信号)xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%非相干解调 figure(6)z2=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,fsk/eye/noncoh,M,df);title(非相干解调后的信号的眼图)%带输出波形的非相干 M 元频移键控解调 figure(7)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);hold on;stem(0:numPlot-1,z2(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot-0.5 1.5);

15、title(非相干解调后的信号)legend(原输入二进制随机序列,非相干解调后的信号)xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%误码率统计 errorSym ratioSym=symerr(x,z1);figure(8)simbasebandex(0:1:5);title(相干解调后误码率统计)errorSym ratioSym=symerr(x,z2);figure(9)simbasebandex(0:1:5);title(非相干解调后误码率统计)%滤除高斯白噪声 Delay=3;R=0.5;PropD=0;%滞后 3s 程序的运行过程是：首先产生 25个随机序列码（

16、如图 3-2所示 注：此序列为随机序列，每一次运行程序所产生的序列都不同），然后通过调用函数对该序列进行调制（如图 3-3 所示）。在调制信号中加入高斯白噪声（如图 3-4所示）。在通过调用函数让函数通过相干解调方式进行解调，解调信号（如图 3-5所示）。在通过调用函数让调制信号 图 3-2 图 3-3 图 3-4 图 3-5 通过非相干解调方式进行解调，解调信号（如图 3-6所示）。图 3-7 是相干解调后的误码率统计，图 3-8 是非相干解调的误码率统计。图 3-6 图 3-7 图 3-8 (注释：图 3-7,图 3-8 中右上角的意思为，Theoretical SER 理论软件错误率;Theoretical BER 理论二进制误码率;Simulated SER 模拟软件错误率;Simulated BER 模拟二进制误码率。)3.2FSK在 matlab环境下实验的优劣 优点:(1)调制信号和载频都具有随机性，而且具有在课堂演示的功能。(2)实验程序已经编好，不易发生故障，多会都可进行。(3)进行了相干解调和非相干解调两种方式的比较，(4)解调后对相干解调和非相干解调的误码率统计