【文章內(nèi)容簡介】 聲的情況下和存在噪聲的基礎(chǔ)上分別對信號進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，并且 在解調(diào)的過程中都對整個系統(tǒng)的誤碼率在 display 模塊中有所顯示， 得到了比較準(zhǔn)確的結(jié)果， 進(jìn)而在存在噪聲和不存在噪聲時進(jìn)行對比，對結(jié)果進(jìn)行了詳盡而且準(zhǔn)確的 分析。 最后給出了一些結(jié)論： 信道中的噪聲大小嚴(yán)重影響通信質(zhì)量 。 在通信中，要保證通信質(zhì)量高，必須信道信噪比要高。在低信噪比信道中，必須想其它辦法克服，如信道編碼等。 FSK（ Frequencyshift keying）是 信息傳輸 中使用得較早的一種調(diào)制方式 ,它的主要優(yōu)點(diǎn)是 : 實現(xiàn)起來較容易 ,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 第一章 前 言 專業(yè)設(shè)計 任務(wù) 及要求 1了解并掌握 FSK 調(diào)制與解調(diào)的基本原理； 2在通信原理課程的基礎(chǔ)上設(shè)計與分析簡單的通信系統(tǒng)； 3學(xué)會利用 編寫程序進(jìn)行仿真， 根據(jù)實驗結(jié)果能分析所設(shè)計系統(tǒng)的性能。 4學(xué)習(xí) MATLAB 的基本知識，熟悉 MATLAB 集成環(huán)境下 Simulink 的 仿真 平臺。 5利用通信原理相關(guān)知識在仿真平臺中設(shè)計 FSK調(diào)制與解調(diào)仿真系統(tǒng)并用示波器觀察解調(diào)后的波形 6在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容，能正確的闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。 Matlab 簡介 Matlab 是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強(qiáng)大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴(kuò)充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科 研過程中擴(kuò)充 Matlab 的功能，使其成為了巨大的知識寶庫 。Matlab可以方便的設(shè)計漂亮的界面，可以 像 VB等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱） ， 所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進(jìn)一步受到了科研工作者的歡迎。另外， Matlab 和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進(jìn)一步拓寬了 Matlab 的應(yīng)用潛力?？梢哉f， Matlab 已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門工具對學(xué)習(xí)各門學(xué)科有非常重要的推進(jìn)作用。 Matlab 下的 simulink 簡介 Simulink 是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模 、仿真 和分析 的一個集成環(huán)境。它的存在使得 Matlab 的功能進(jìn)一步擴(kuò)展。 它支持連續(xù)離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也 支持多重采樣率的多速率系統(tǒng)。 Simulink 為用戶提供了 用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型就像用筆和紙來畫 一樣容易。與傳輸?shù)姆抡孳浖梦⒎址匠毯筒罘址匠探Ｏ啾?，具有?直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。 通信系統(tǒng)模型 通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿 (受信者 )，它的一般模型如圖 11 所示。 信 息 源 發(fā) 信 設(shè) 備 信 道 接 收 設(shè) 備 受 信 者 噪 聲 圖 11 通信系統(tǒng)一般模型 通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 12所示， 信 息 源信 源 碼 器 信 道 編 碼 數(shù) 字 調(diào) 制 信 道 噪 聲 受 信 者信 源 譯 碼 信 道 譯 碼 數(shù) 字 解 調(diào) 圖 12 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，模型如圖 13 所示。 信 息 源 調(diào) 制 器 信 道 解 調(diào) 器 受 信 者 噪 聲圖 13 模擬通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加 密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個通信領(lǐng)域中所占比重日益增長，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。 第二章 FSK調(diào)制 解調(diào)原理及 Matlab仿真 FSK 信號產(chǎn)生 原理 2FSK信號的產(chǎn)生： 2FSK 是利用數(shù)字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。例如， 1 碼用頻率 f1來傳輸， 0 碼用頻率 f2 來傳輸，而其振幅和初始相位不變。故其表示式為 ? )c o s ( )c o s (2 1122)( ?? ??? ??? tA tAF S Kt 時發(fā)送 時發(fā)送 1 0 式中，假設(shè)碼元的初始相位分別為 1? 和 2? ； 11 2 fπ?? 和 22 2 fπ?? 為兩個不同的碼元的角頻率；幅度為 A 為一常數(shù)，表示碼元的包絡(luò)為矩形脈沖。 2FSK 信號的產(chǎn)生方法有兩種： （ 1） 模擬法，即用數(shù)字基帶信號作為調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)頻。如圖 11（ a）所示。 （ 2） 鍵控法，用數(shù)字基帶信號 )(tg 及其反 )(tg 相分別控制兩個開關(guān)門電路，以此對兩個載波發(fā)生器進(jìn)行選通。如圖 11（ b）所示 。 這兩種方法產(chǎn)生的 2FSK 信號的波形基本相同，只有一點(diǎn)差異，即由調(diào)頻器產(chǎn)生的 2FSK 信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)的，而鍵控法產(chǎn)生的 2FSK 信號，則分別有兩個獨(dú)立的頻率源產(chǎn)生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的。 (a) (b) 圖 11 2FSK 信號產(chǎn)生原理圖 由鍵控法產(chǎn)生原理可知，一位相位離散的 2FSK 信號可看成不同頻率交替發(fā)送的兩個 2ASK 信號之和，即 )c o s (])([)c o s (])([)c o s ()()c o s ()()(221122112????????????????????? ????????tnTtgatnTtgattgttgtnsnnsnF S K 其中 )(tg 是脈寬為 sT 的矩形脈沖表示的 NRZ 數(shù)字基帶信號。 ? P,0 P11 概率，概率 ??na ? P1,0 P1 ?? 概率，概率na 其中， na 為 na 的反碼，即若 1?na ，則 0?na ；若 0?na ，則 1?na 。 2FSK信號的頻譜特性： 由于相位離散的 2FSK信號可看成是兩個 2ASK信號之和，所以，這里可以直接應(yīng)用2ASK 信號的頻譜分析結(jié)果，比較方便，即 )]()()()([]|)(||)(||)(||)([|)()()(22111612222212116222 21ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSafSfSfSSSSSTA S KA S KF S KS??????????????????????????2FSK 信號帶寬為 ssF S K RfffffB 2||2|| 21212 ?????? 式中， ss fR? 是基帶信號的帶寬。 FSK 調(diào)制原理 二進(jìn)制頻率調(diào)制是用二進(jìn)制數(shù)字信號控制正弦波的頻率隨二進(jìn)制數(shù)字信號的變化而變化。由于二進(jìn)制數(shù)字信息只有兩個不同的符號，所以調(diào)制后的已調(diào)信號有兩個不同的頻率 f1 和 f2， f1對應(yīng)數(shù)字信息“ 1”， f2對應(yīng)數(shù)字信息“ 0”。二進(jìn)制數(shù)字信息及已調(diào)載波如圖 21 所示。 圖 21 2FSK 信號 在 2FSK 信號中，當(dāng)載波頻率發(fā)生變化時，載波的相位一般來說是不連續(xù)的，這種信號稱為不連續(xù) 2FSK 信號。相位不連續(xù)的 2FSK 通常用頻率選擇法產(chǎn)生，如圖 22所示： 圖 22 2FSK 信號調(diào)制器 兩個獨(dú)立的振蕩器作為兩個頻率發(fā)生器，他們受控于輸入的二進(jìn)制信號。二進(jìn)制信號通過兩個與門電路，控制其中的一個載波通過。調(diào)制器各點(diǎn)波形如圖23 所示： 圖 23 2FSK 調(diào)制器各點(diǎn)波形 由 上 圖可知，波形 g是波形 e和 f的疊加。所以，二進(jìn)制頻率調(diào)制信號 2FSK可以看成是兩個載波頻率分別為 f1和 f2 的 2ASK 信號的和。 FSK 解調(diào)原理 FSK相關(guān)調(diào)制解調(diào)的原理圖 如下： 輸入的信號為： tnTtgatnTtgatS snsn 21 c os)]([c os)]([)( ?? ??????? 其中 ān是а n的反碼。 仿真思路 fs和兩個載波頻率的值 f1， f2。 S(t)。由于 S(t)中有反碼的存在，則需要將信號先反轉(zhuǎn)后在從原信號和反轉(zhuǎn)信號中進(jìn)行抽樣。寫出已調(diào)信號的表達(dá)式 S(t)。 2FSK 的解調(diào)過程中，信號首先通過帶通濾波器，設(shè)置帶通濾波器的參數(shù)，后用一