fsk调制解调系统的仿真与分析论文大学学位论文.docx

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fsk调制解调系统的仿真与分析论文大学学位论文

题目FSK调制解调系统的仿真与分析

学生姓名杨粉粉学号1113024097

所在学院物理与电信工程学院

专业班级通信工程专业1103班

指导教师魏瑞

完成地点物理与电信工程学院实验室

2015年6月4日

毕业论文﹙设计﹚任务书

院（系）物理与电信工程学院专业班级通信1103班学生姓名杨粉粉

一、毕业论文﹙设计﹚题目FSK调制解调系统的仿真与分析

二、毕业论文﹙设计﹚工作自2015年1月10日起至2015年6月15日止

三、毕业论文﹙设计﹚进行地点:

物理与电信工程学院实验室

四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：

数字调制解调技术的发展不断更新，如今在现实中应用的数字调制系统大部分都是经过改进的，性能较好的系统，但是，作为理论发展最成熟的调制解调方式，对FSK的研究仍然具有非常大的意义，因此，选择FSK调制解调方式进行仿真研究。

本次毕业设计运用仿真软件对FSK调制解调系统进行性能分析。

本次毕业设计要求：

1.运用仿真软件实现三种进制下FSK调制解调过程的仿真并观测调制解调过程中观察各个环节时域和频域的波形；

2.结合三种不同信道环境对比三种进制下FSK调制解调系统的频谱特点与误码率情况；

3.对仿真结果进行分析。

五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献：

阅读和学习关于FSK调制解调系统和计算机仿真技术方面的专业资料，参阅的外文文献不少于3篇。

六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排：

1月10日─3月20日：

查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。

3月21日——4月20日：

完成FSK调制解调系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。

4月21日——5月20日：

进一步完善FSK调制解调系统的仿真设计，准备作品验收。

5月21日——6月15日：

撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。

指导教师系（教研室）

系（教研室）主任签名批准日期

接受论文（设计）任务开始执行日期学生签名

FSK调制解调系统的仿真与分析

杨粉粉

（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业2011级3班，陕西汉中723003）

指导教师：

魏瑞

[摘要]数字调制技术是通信系统中最主要的一项技术，也是提高通信系统性能的重要途径。

本次设计运用MATLAB软件的仿真环境Simulink搭建了2FSK、4FSK和8FSK的仿真模型；其次，分析这三种不同进制下的FSK分别在高斯、瑞利、莱斯信道环境下的误码率与频谱性能。

最后，同种进制下的FSK在高斯信道环境下的波形畸变较大，但总体性能最好，在瑞利的信道环境中最差；不同进制下的FSK随着进制数的增大，其频谱的主瓣也越来越宽，且误码率也越来越大。

[关键词]MATLAB;FSK调制;FSK解调;仿真

FSKsimulationandanalysisofFSKdemodulationsystem

YangFenfen

（Grade2011,Class3,MajorofCommunicationEngineering,Deptof ElectrinicsandInformationEngineeringShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shanxi）

Tutor:

WeiRui

Abstract：

Digitalmodulationtechnologyisthemostimportanttechnologyincommunicationsystem,anditisalsoanimportantwaytoimprovetheperformanceofcommunicationsystem.2FSK,4FSKand8FSKthreedecimalsimulationmodelsarebuiltbytheSimulinksimulationenvironmentofMATLABsoftware;secondly,theBER（biterrorrate）andspectralpropertiesofthisthreedifferentbinaryFSKareanalyzedrespectivelyundertheGaussian,Rayleigh,Ricianchannels.Finally,inGaussianchannel,thesamebinaryofFSKwaveformdistortionislargest,buttheoverallperformanceisthebest,andtheworstisintheRayleighchannelenvironment;thebiggerhexadecimalnumberis,thewiderthespectrumofthemainlobeis,andthebiggerBERis.

Keywords：

MATLAB;FSKmodulation;FSKdemodulation;Simulation

目录

引言1

1研究方案3

1.1研究目标3

1.2方案设计3

1.3方案分析与选择5

1.4软件介绍6

2FSK工作原理8

2.12FSK的表达式以及波形图8

2.22FSK信号的调制与解调8

2.3MFSK频率调制系统9

3仿真与分析11

3.12FSK调制解调仿真11

3.1.12FSK系统模块参数的设置11

3.1.2三种信道下运行结果波形显示12

3.1.3三种信道下运行结果频谱显示15

3.24FSK调制解调仿真16

3.2.14FSK系统模块参数的设置16

3.2.2三种信道下运行结果波形显示17

3.2.3三种信道下运行结果频谱显示20

3.38FSK调制解调仿真20

3.3.18FSK软件设计思路20

3.3.2原理框图21

3.3.3仿真结果分析21

3.4误码率显示25

3.5频谱特性与误码率分析26

3.5.1频谱特性和波形分析26

3.5.2误码率分析27

结束语28

致谢29

参考文献30

附录A:

科技文献31

附录B:

2FSK调制解调仿真模块电路图40

附录C:

4FSK调制解调仿真模块电路图41

附录D:

8FSK调制解调源程序代码42

附录E:

误码率源程序代码44

引言

如今社会通信技术的发展速度可谓是日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信相结合，使电信业务更加丰富。

课题来源于老师，旨在设计一个FSK调制解调系统并分析其波形、频谱、误码率。

了解FSK调制/解调的基本理论，分析设计一个完整的FSK发送与接收系统，并对系统进行仿真分析与设计，以此提高自己的分析材料、解决问题和设计能力。

调制解调技术在通信系统中占据非常重要的地位，从消息变换来的原始信号具有较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜进行传输，因此，在通信系统中的发送端常常需要调制过程，而在其接受端则需要反调制过程-解调过程。

调制就是按调制信号的变化规律去改变高频载波的某些参数的过程；解调的实质是频谱的搬移。

它的优劣决定了通信系统的性能，是软件无线电的关键所在。

总而言之，FSK调制解调技术的研究不仅可以更加精确的处理信号相位，提高系统频带宽度，而且还可使用数字电路和软件相结合的方法，在数字基带传输系统中应用广泛。

1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。

1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。

1876年贝尔发明了电话,由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。

1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。

20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。

在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替[1]。

就目前大多数的FSK调制解调技术而言，其主要由发送端、中间传送的信道和接收端这三大部分组成。

在FSK中，接收端接收到载波信息，并对接收信号进行调制处理后，会将信息送至信道进行传送，传送到接收端，然后在接收端上利用解调把信道传送过来的信息还原。

通常来说，FSK调制解调技术的研究可以将人们的生活便利化、智能化，让他们的生活会越来越好。

提供较高的频谱效率；必须有好的频谱特性，降低带外辐射，减少干扰；具有抗多径衰落等特性，保证好的信噪比，以获得好的误码性能；便于采取简单的调制解调方法；易于实现，成本低廉，可减小设备尺寸。

FSK调制解调系统应用广泛，遍及在各个领域。

其也在电力线载波通信系统中得到了应用，目前采用FSK方式的国家和地区有：

美国、中国、日本、英国、加拿大、比利时、西班牙、新加坡等，而且针对FSK信号在这些领域的应用，国内外己经有大量的研究成果。

应用案例：

（1）蓝牙（Bluetooth）通信设备。

（2）医学植入微电子器件。

（3）便携式消费电子。

（4）铁路信号控制系统中的频移自动闭塞系统。

论文共分4章节，第1章节是对FSK调制解调系统仿真的研究思路；第2章节是FSK调制解调系统工作原理的分析与掌握；第3章节是基于仿真软件对FSK调制解调系统的仿真与分析。

第一章为研究方案，介绍这次毕业设计的研究目标、方案设计：

其中包括有文字说明和框图表示、方案的分析与选择：

经过比较三种方案的优缺点，最终确定一种方案进行毕业设计、软件介绍：

本次毕业设计的实现平台及其它的简介。

第二章为FSK工作原理，概述数字信号调制与解调的原理，2FSK信号、4FSK信号、8FSK信号的产生原理，用什么方法进行来实现其数字调制信号与解调信号。

第三章为系统的仿真与分析，基于第一章节和第二章节的知识基础之上，借助于MATLAB软件平台来完成2FSK信号、4FSK信号的模块仿真与8FSK信号程序的仿真，并按照任务书来观测调制解调过程中观察各个环节时域和频域的波形；并结合三种不同信道环境对比三种进制下FSK调制解调系统的频谱特点与误码率情况；最终，对仿真结果进行分析。

第四章为结束语，因为在设计过程中会遇到不少问题，比如说：

基础知识的不牢固、对一些常用的应用软件缺少应用、相关知识掌握不够全面，缺少系统设计仿真的经验等等问题，这就需要我们对自己进行反思，也需要我们及时的与老师进行沟通，更要学会高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料，并且需要我们不断地对模块参数进行修改来达到预期的效果。

1研究方案

1.1研究目标

（1）设计一个具体的FSK调制与解调系统；

（2）该系统针对三种进制情况下的调制解调系统仿真；

（3）该系统在上步基础上通过三种信道情况下的调制解调系统仿真；

（4）观测调制解调过程中观察各个环节时域和频域的波形；

（5）对仿真结果的频谱特点与误码率情况进行分析。

1.2方案设计