2fsk數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-01 13:52 本頁(yè)面
【正文】 通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練 題 目： 2FSK數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 摘 要本文介紹了2FSK系統(tǒng)的兩種解調(diào)方式：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。本次課程設(shè)計(jì)主要利用MATLAB仿真2FSK系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程，實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制與解調(diào)，主要采用相干解調(diào)的方式解調(diào)2FSK。首先，利用Matlab仿真出2FSK的調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、以及已調(diào)信號(hào)的波形圖和頻譜圖，第二，在仿真出波形圖和頻譜圖的基礎(chǔ)之上，通過程序編出在不同信噪比情況下，2FSK的誤碼率分析，畫出誤碼率與信噪比的關(guān)系圖。 關(guān)鍵詞: 仿真 FSK 誤碼率 信噪比目 錄前言 1一. 基本原理 21. 2FSK的簡(jiǎn)單介紹 32. 2FSK的調(diào)制原理 43. 2FSK的解調(diào) 5二、設(shè)計(jì)思路 9 9 10 114．信號(hào)調(diào)制 115．解調(diào) 11 12三、仿真結(jié)果及分析 12 13 16總結(jié) 16致謝 17附錄 18參考文獻(xiàn) 25前言本課程設(shè)計(jì)主要研究2FSK數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，通過本次設(shè)計(jì)達(dá)到以下幾個(gè)目的：，學(xué)會(huì)利用仿真的手段對(duì)于實(shí)用通信系統(tǒng)的基本理論，基本算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。 ，學(xué)會(huì)使用這些軟件解決實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。2FSK在數(shù)字通信中應(yīng)用較廣泛，國(guó)際電信聯(lián)盟建議在數(shù)據(jù)率低于1200bs時(shí)采用2FSK體制，2FSK可以采用非相干接收方式，接受時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道隨參信道（如短波無線電信道）的場(chǎng)合，這些信道會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。一、 基本原理數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。頻率調(diào)制的最簡(jiǎn)單形式是二進(jìn)制頻率鍵控(FSK，frequencyshift keying)。FSK是調(diào)制解調(diào)器通過電話線路發(fā)送比特的方法。每個(gè)比特被轉(zhuǎn)換為一個(gè)頻率，0由較低的頻率表示，1由較高的頻率表示。1. 2FSK的簡(jiǎn)單介紹其表達(dá)式為： （1）典型波形如下圖所示。圖典型波形由圖可見,2FSK信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)的疊加。因此2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成： （2） 頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號(hào)，在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。由圖可見，2FSK信號(hào)的波形可以分解為兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)在移頻鍵控中和不攜帶信息，通?？闪詈蜑榱?。 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另外一種可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1或f2兩個(gè)載波之一，這兩種方法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位變化是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK（ContinuousPhase FSK，CPFSK））而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。2. 2FSK的調(diào)制原理2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種是可以用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另一種是可以采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率進(jìn)行選通。使其在每一個(gè)碼元期間輸出f1和f2兩個(gè)載波之一。這兩種方法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)的差異在于：由調(diào)頻產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。（這是一類特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK）而鍵控產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源wf2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)采用的是前面一種方法。如下原理圖：圖2 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的原理圖3. 2FSK的解調(diào)2FSK的解調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式，本次課程設(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波ff2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)ff2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波ff2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下：圖3 相干解調(diào)原理框圖2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法是采用如下圖所示的非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2FSK信號(hào)分解為上下兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與解調(diào)規(guī)則相呼應(yīng)，解調(diào)時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“0”。 輸出圖4 非相干解調(diào)2FSK在數(shù)字通信中應(yīng)用較為廣泛。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）建議在數(shù)據(jù)率低于1200bs時(shí)采用2FSK體制。2FSK可以采用非相干接收方式，接收時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，因此特別適合應(yīng)用于衰落信道隨參信道（如短波無線電信道）的場(chǎng)合，這些信息會(huì)引起信號(hào)的相位和振幅隨機(jī)抖動(dòng)和起伏。除此之外，2FSK信號(hào)還有其他解調(diào)方法，比如鑒頻法、差分檢測(cè)法、過零檢測(cè)法等。過零檢測(cè)法基于2FSK信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，通過檢測(cè)過零點(diǎn)數(shù)目的多少，從而區(qū)分兩個(gè)不同頻率的信號(hào)碼元。2FSK信號(hào)經(jīng)過限幅、微分、整流后形成與頻率變化相對(duì)應(yīng)的尖脈沖序列，這些尖脈沖的密集程度反映了信號(hào)的頻率高低，尖脈沖的個(gè)數(shù)就是信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)。把這些尖脈沖變換成較寬的矩形脈沖，以增大其直流分量，該直流分量的大小和信號(hào)頻率的高低成正比。然后經(jīng)低通濾波器取出此直流分量，這樣就完成了頻率—幅度變換，從而根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)“1”和“0”。
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