基于MATLAB的2FSK调制解调课设.doc

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摘要

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:

实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。

在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。

二进制的基带信号是用正负电平来表示的。

FSK--又称频移键控法。

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:

实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。

在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。

关键词：

2FSK基带信号载波调制解调

目录

摘要 0

一引言 1

二设计原理 2

2.12FSK介绍 2

2.22FSK调制原理 2

2.32FSK解调原理 3

三详细设计步骤 4

四设计结果及分析 5

4.1信号产生 5

4.2信号调制 7

4.3信号解调 8

4.4课程设计程序 10

五心得体会 17

六参考文献 16

一、引言

2FSK信号的产生方法主要有两种：

一种是调频法，一种是开关法。

这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而开关法产生的2FSK信号则分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元之间的相位不一定是连续的。

本设计采用后者——开关法。

2FSK信号的接受也分为相干和非相干接受两种，非相干接受方法不止一种，它们都不利用信号的相位信息。

故本设计采用相干解调法。

二、设计原理

2.12FSK介绍：

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的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。

2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。

其表达式为：

（3-1）

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的ASK信号的叠加。

因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：

（3-2）

2.22FSK调制原理

2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。

可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。

本次课程设计采用的是前面一种方法。

如下原理图：

图1调制原理框图

2.32FSK解调原理

2FSK的解调方式有两种:

相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。

根据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带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波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2相干解调原理框图

三、详细设计步骤

1．信号产生：

二进制随机序列和两列频率不等的载波

1）利用matlab库函数产生10个二进制随机数，也就是我们的基波调制信号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的2FSK信号

1）用二进制序列a去调制f1和f2，产生2fsk信号，具体做法是用以a生成的方波信号g1a直接与tuf1相乘，用a取反后的方波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的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，他们分别以f1和f2为中心频率，并画出经过带通滤波器后的波形。

2）对这两列波形分别相干解调乘以与他们同频同相的余弦波tuf1和tff2，画出此时的波形。

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，并与之前调制后的波形sn做对比。

三、设计结果及分析

4.1信号产生

波形figure

（1）

图3figure

（1）

第一幅图现实了此时产生的二进制序列是1011011011，第二和第三幅图片是频率为20hz的载波tuf1和频率为100hz的载波tuf2的波形。

图4调制信号的频谱图

图5载波1的频谱图

图6载波2的频谱图

4.2信号调制

波形figure

（2）

图7figure

（2）

由于产生的随即序列是1011011011，对比上面figure2可以看出，波形较疏的是tuf1，波形较密的是tuf2，上图呈现的序列是：

1011011011，与调制波相符。

图8已调信号的频谱图

4.3信号解调

1）波形figure（3）

图9figure（3）

经过带通滤波器之后滤出了频率为f1和f2的载波，从figure

（2）和figure（3）的对比可以看出这一步做对了。

2）波形figure（4）

图10figure（4）

这是两列信号经过相干解调乘以同频同相的载波之后得到的波形，可以看出figure（4）比figure（3）的波形更密了。

3）波形figure（5）

图11figure（5）

经过低通滤波器之后，调制信号被滤出来了，第一幅为tuf1，滤波后的序列为：

1011011011，与之前的调制信号相同。

第二幅图为：

0100100100，与调制信号相反，这是因为在程序中队调制信号取反之后才和tuf2相乘的。

4）波形figure（6）

图12figure（6）

经过抽样判决之后，恢复出来的基带信号是：

1011011011，与调制信号一样，从原始波形也可以看出，解调后的波形与调制信号相同。

2FSK调制解调实现。

图13信噪比与误码率关系图

由图可以看出随着信噪比的增大，误码率在降低

4.4课程设计程序：

1fs=2000;%抽样频率

2dt=1/fs;

3f1=20;%定义两列载波的频率

4f2=100;

5a=round（rand（1,10））;%产生二进制随机序列

6g1=a;

7g2=~a;

8g11=（ones（1,2000））'*g1;%产生方波信号

9g1a=g11（:

）';

10g21=（ones（1,2000））'*g2;

11g2a=g21（:

）';

12t=0:

dt:

10-dt;

13t1=length（t）;

14tuf1=cos（2*pi*f1.*t）

15tuf2=cos（2*pi*f2.*t）

16subplot（311）

17n=0:

9;

18x=square（1,50）;

19stem（[0:

9],a*x）;

20grid;

21xlabel（'二进制随机序列'）

22ylabel（'幅度'）

23subplot（312）;

24plot（t,tuf1）;

25title（'频率为f1的余弦波'）

26ylabel（'幅度'）

27subplot（313）;

28plot（t,tuf2）;

29title（'频率为f2的余弦波'）

30ylabel（'幅度'）

31figure

（2）

32fsk1=g1a.*tuf1;

33fsk2=g2a.*tuf2;

34fsk=fsk1+fsk2;

35no=0.01*randn（1,t1）;%噪声

36sn=fsk+no;

37subplot（211）;

38plot（t,fsk）;

39title（'2fsk波形'）

40ylabel（'幅度'）

41subplot（212）;

42plot（t,sn）;

43title（'加入高斯噪声后的2fsk波形'）

44ylabel（'幅度的大小'）

45xlabel（'t'）

46figure（3）%FSK解调

47b1=fir1（101,[10/80020/800]）;

48b2=fir1（101,[90/800110/800]）;%设置带宽参数

49H1=filter（b1,1,sn）;%b1为分子，1为分母，sn为滤波器输入序列

50H2=filter（b2,1,sn）;%噪声信号同时通过两个滤波器

51subplot（211）;

52plot（t,H1）;

53title（'经过带通滤波器H1后的波形'）%画出经过H1滤波器后的波形

54ylabel（'幅度'）;

55subplot（212）;

56plot（t,H2）;%画出经过滤波器二后的波形

57title（'经过带通滤波器H2后的波形'）

58ylabel（'幅度'）

59xlabel（'t'）

60sw1=H1.*H1;%相干解调乘以同频同相的载波

61sw2=H2.*H2;%经过相乘器

62figure（4）

63subplot（211）;

64plot（t,sw1）;

65title（'经过相乘器h1后的波形'）%画出乘以同频同相载波后的波形

66ylabel（'幅度'）

67subplot（212）;

68plot（t,sw2）;

69title（'经过相乘器h2后的波形'）

70ylabel（'.幅度'）

71xlabel（'t'）

72bn=fir1（101,[2/80010/800]）;%经过低通滤波器

73figure（5）

74st1=filter（bn,1,sw1）;

75st2=filter（bn,1,sw2）;

76subplot（211）;

77plot（t,st1）;

78title（'经过低通滤波器sw1后的波形'）%经过低通滤波器，滤出频率

79ylabel（'幅度'）%为f1,f2的基带调制信号波形

80subplot（212）;

81plot（t,st2）;

82title（'经过低通滤波器sw2后的波形'）

83ylabel（'幅度'）

84xlabel（'t'）%判决

85fori=1:

length（t）

86if（st1（i）>=st2（i））

87st（i）=0;

88elsest（i）=st2（i）;

89end

90end