基于Simulink的2FSK调制解调系统的设计与开发.docx

二。一二二。一三学年第二学期电子信息工程系课程设计计划书班 级：课程名称：学时学分：姓 名：学 号：指导教师：二O一三年六月一日一、课程设计目的：通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用Matlab Simulink或SystemView等工具对通信系统进行仿真。二、课程设计时间安排：课程设计时间为第一周。首先查找资料，掌握系统原理，熟悉仿真软件，然后编写程序或构建仿真结构模型，最后调试运行并分析仿真结果。三、课程设计内容及要求:1设计任务与要求1.1 设计要求(1)学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通讯系统的基本理论、基本算法进行实际验证；(2)学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本实用方法，学会使用这软件解决实际系统出现的问题；(3)通过系统仿真加深对通信课程理论的理解，拓展知识面，激发学习和研究的兴趣；(4)用MATLAB7. 0设计一种2FSK数字调制解调系统；1.2 设计任务根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下；(1)信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形；(2)调制：采用二进制频移键控(2FSK)对数字基带信号进行调制，使用键控法产生2FSK信号；(3)信道：属于加性高斯信道；(4)解调：采用相干解调；(5)性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出SNR (信噪比)和误码率的曲线图；cos(w 1 t+On ) 一WVWX/WWcos(w2 t+(pn) Ats2(t) cos(w2t4-(pn)2 fsk 信号 At2方案设计与论证频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK中，载波的频率随着二进制基带信号在fl和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK中，载波的频率随基带信号在fl和f2两个频率点间变化。故其表达式为：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：与牌 EZ4gO MhcosW + qj + lZgQ-MAcosMl + L)nnak1011001s l(t) I IIIII一> tS 2 1 I11> ts l(t) cos(wl t+()n >2. 1 2FSK数字系统的调制原理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fl,而“0”用来对应于另一相载频w2的己调波形，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wl、f2进行选择通。如下原理图：2FSK输出信号二进制数据2FSK的调制原理图2. 2 2FSK的解调方式2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式.下面我们将详细的介绍：2. 2. 1非相干解调经过调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器fl、f2滤出不需要的信号,然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如下图所示：非相干方式原理图2. 2. 2相干解调根据已调信号由两个载波fl、f2调制而成，则先用两个分别对fl、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fl、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。原理图如下：cos2 兀 fl tcos2ti f2t相干方式原理图本次课设中采用键控法产生2FSK调制信号，在接收端采用相干解调法解调。系统仿真详细设计:系统设计全貌京。考1 2FSK调制信号的产生曰 Source Block Parameters: Bernoulli Binary Gener.Bernoulli Binary GeneratorGenerate a Bernoulli random binary number.To generate a vector output, specify theprobability as a vector.ParametersProbability of a zero: 0. 5Initial seed: 50Sample time: 0.005口 Frame-based outputsInterpret vector parameters as 1-DOutput data type: double，OK Cancel Help上边左图为2FSK信号键控法产生原理图，右图是贝努力基带数字信号参数设置截图，可以看出基带信号频率为200Hz,这些参数将在后面设计滤波器时应用到。载波fl和载波12参数设计如下，可以看出频率分别为1000Hz和3000Hz：昼 Source Block Parameters: Sine Wave20 Source Block Parameters: Sine Wavel两种载波信号和基带数字信号波形如下图,ParametersSine type: |Time basedTime (t) : Use simulation timeAmplitude:Bias:Frequency (rad/sec):3000*2*piPhase (rad):Sample time:0.00001J Interpret vector parameters as 1-DrnCancelHelp昌直。四/ AQE3回/2 2FSK调制信号与加性高斯噪声的叠加, Source Block Parameters: Gaussian NoiseMean value:4Bl-ScopelVariance (vector or matrix):11Initial seed:51I -Sample time:0.001Frame-based outputs心认网GaussianInterpret vector parameters as 1-DOutput data type: (double "Gaussian NoiseGeneratorOK Cancel Help 上边左图为2FSK调制信号与加性高斯噪声的叠加设计图，右图为加性高斯噪声参数设置下图为2FSK调制信号、加性高斯噪声信号和叠加后信号波形图:Scopel i 回昌茴Q直Q的睛!§回分车Magnitude Response (dB)05101520Frequency (kHz)Store Filer .Fitef Manager.3解调模块带通滤波器的设计Q Block Parameters: Bandpasslfie “it Analysis "argets View window Help口自昌艮份用x n e ehb4Iemoe0 电r Current Fifer hformatjonStructure: Drect-Form FROrder: 95Stabfe: YesSor: Denned基带数字信号取样周期是0.005S,频率为200Hz,则其带宽是400Hz,滤波器的是根据载波中心频率和基带信号带宽设计的，上图为对对应于载波fl的带通滤波器，Fcl为带通起始频率，Fc2为截至频率。下图为对对应于载波f2的带通滤波器设计:EJ Block Parameters: Bandpass2File £dit Analysts Targets View Window Helpl Currert Filter lr formationl Magnitude Response (dB).Structure: Direct-Form FIROrder:95Stable:YesSource. Des gnedStore Filter05101520F*er Manager.Frequency (kHz) Magnitude Spec西cationsThe attenuation at cutofffrequencies is fixed at 6 d0(half the passband gam)Design filer经过带通滤波器出来的波形如下图所示:4解调模块相乘器的设计相乘器的设计，实则为一乘法器，将带通滤波器出来的信号与本地载波相乘，具体设计如下图：5解调模块低通滤波器的设计此处两个低通滤波器的设置参数一致，具体的如下图:Function Block Parameters: Analog Lowpass FilterbutterAnalogLowpassFilterScope4Analog Filter Design (mask) (link)Design one of several standard analog filters,implemented in state-space form.ParametersDesign method: ButterworthFilter type: LowpassFilter order:8Passband edge frequency (rad/s):3000*2*pibutter1AnalogLowpass FilterOKApply经过低通滤波器滤波后出来的信号波形如下图:6解调模快抽样判决和眼图误码率分析的设计具体的设计如下:A -/L-Square rooRaised CosineTransmit FilterHW1D