2FSK调制与解调仿真

FSK调制与解调系统的仿真与分析
FSK（Frequency Shift Keying，频率移键）调制与解调系统是一种常用的数字调制与解调技术，用于将数字信号转换为调制信号，并通过解调器还原出原始信号。

FSK调制与解调系统在无线通信、数据传输等领域具有广泛的应用。

在进行FSK调制与解调系统的仿真与分析时，可以采用MATLAB等软件工具进行模拟实验。

首先，在进行FSK调制时，需要设置载波频率和比特率，并生成数字信息序列。

然后，根据数字信息序列和载波频率，生成对应的调制信号。

调制信号可以通过频谱分析等方法进行分析和评估。

在进行FSK解调时，可以通过对接收到的调制信号进行采样，并使用FFT等方法进行频谱分析，以判断接收到的信号所对应的频率。

接下来，根据接收信号的频率和预先设定的比特率，还原出原始的数字信息序列。

通过比对原始和解调后的数字信息序列，可以评估解调的准确性和误码率等性能指标。

在FSK调制与解调系统的仿真与分析中，需要考虑到多种因素，如信噪比、调制索引、窗函数的选择等。

通过改变这些参数，可以评估FSK系统在不同条件下的性能表现，从而优化系统设计和参数选择。

总之，FSK调制与解调系统的仿真与分析是研究和优化数字调制技术的关键环节，通过合理的模拟实验和性能评估，可以提高FSK系统的可靠性和性能，并应用到实际的通信和数据传输中。

2FSK调制与解调系统设计与仿真一、引言2FSK（两频移键控）调制与解调是一种基于频率变化的数字调制与解调技术，常用于数字通信系统中。

本文将介绍2FSK调制与解调系统的设计与仿真过程。

1.系统原理a)数字信号生成：生成要传输的数字信号，可通过随机产生0和1的序列或者由外部输入得到。

b) 载波信号生成：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。

c)数字信号与载波信号调制：将数字信号与载波信号进行调制，根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率。

2.仿真步骤在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK调制系统的仿真：a)生成数字信号：生成一定长度的随机01序列或者由外部输入得到的数字信号。

b) 生成载波信号：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。

c)数字信号与载波信号调制：根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率进行调制。

d)绘制调制后的信号波形。

1.系统原理2FSK解调系统将2FSK调制的信号转换为数字信号，实现数字信号与模拟信号的转换。

具体设计如下：a)接收信号：接收被调制的信号。

b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。

c)预处理：去除直流分量。

d)低通滤波：通过低通滤波器滤除高频成分。

e)匹配滤波：利用匹配滤波器，分别滤出与两个载波频率相关的信号。

f)判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。

2.仿真步骤在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK解调系统的仿真：a)接收信号：接收被调制的信号。

b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。

c)预处理：去除直流分量。

d)低通滤波器设计：设计一个合适的低通滤波器以滤除高频成分。

e)匹配滤波器设计：设计两个匹配滤波器，使其与对应载波频率相匹配。

f)与滤波后信号进行判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。

g)绘制解调后的信号波形。

四、总结2FSK调制与解调系统可以将数字信号转换为模拟信号进行传输，并将模拟信号解调为数字信号。

河北北方学院信工学院数据通信原理实验（2013/2014学年第二学期）课程名称：数据通信原理题目：基于Simulink的2FSK数字调制与解调专业班级：信息工程三班学生姓名：王璐伟201342250宋帅楠201342291指导教师：刘钰设计周数：1周设计成绩：2014年11月22日第1章实验目的1、熟悉2FSK系统的调制、解调原理2、进一步熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台3、锻炼学生分析问题和解决问题的能力第2章设计基础及要求2.1 数字通信系统数学模型图1.1 数字通信系统模型图2-1 数字通信系统典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，如图 1-1所示，数字调制是数字通信系统的重要组成部分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。

对数字调制系统进行仿真时，我们并不关心基带信号的码型，因此，我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号，不用在经过编码器。

2.2 项目目的基于Simulink的数字通信系统仿真—采用2FSK调制技术2.2.1技术要求及原始数据(1)对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制频移键控（2FSK）及解调技术和高斯噪声信道原理等；(2)建立数字通信系统数学模型；(3)建立完整的基于2FSK的模拟通信系统仿真模型；(4)对系统进行仿真、分析。

2.2.2主要任务(1)建立模拟通信系统数学模型；(2)利用Simulink的模块建立模拟通信系统的仿真模型；(3)对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果；(4)将仿真结果与理论结果进行比较、分析。

第3章3.1 2FSK调制解调基本原理3.1.1 2FSK调制原理二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现。

两种FSK信号的调制方法的差异在于：由直接调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的（这一类特殊的FSK，称为连续相位FSK（Continous-Phase FSK，CPFSK）），而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。

课题三：2FSK调制与相干解调仿真3.1课题原理一、2FSK调制原理1、2FSK信号的产生：2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。

例如，1码用频率fl 来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。

故其表示式为式中，假设码元的初始相位分别为6和；=2xf，和a=2xf，为两个不同的码元的角频率；幅度为A为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。

2FSK信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。

如图1-1（a）所示。

（2）键控法，用数字基带信号g（t）及其反g（t）相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。

如图1-1（b）所示。

这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。

由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和，即其中g（t）是脉宽为T，的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。

2、2FSK信号的频谱特性：由于相位离散的2FSK信号可看成是两个2ASK信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK信号的频谱分析结果，比较方便，即二、2FSK解调原理仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。

其非相干检测解调框图如下当k=m时检测器采样值为：3.2 仿真方案设计3.2.1仿真设计要求用Simulink实现对2FSK信号调制与解调的仿真。

使用Bernoulli Binary Generator模块产生基带信号，然后设置两个载波信号，使用基带信号作为电子开关的控制信号，交替选择两个载波实现开关法调制。

对调制后的信号进行滤波处理作为发射信号。

两路载波信号同时作为相干解调的本地载波信号，用于信号的解调。

在示波器上显示基带信号、已调信号、上/下支路信号和解调后的信号。

目录目录 (1)摘要 (2)1引言 (3)1.1 课程设计的目的 (3)1.2 课程设计的基本任务和要求 (3)1.3 设计平台 (4)2设计原理 (5)2.1 Simulink工作环境 (5)（1）模型库 (5)（2）设计仿真模型 (5)（3）运行仿真 (6)2.2 2FSK的调制与解调 (6)（1）2FSK的调制原理 (6)（2）2FSK的解调原理 (8)3 设计步骤 (10)3.1 2FSK信号调制 (10)（1）2FSK的调制部分 (10)（2）2FSK的调制部分参数设置 (11)（3）2FSK的调制部分仿真以及功率谱分析 (12)3.2 2FSK信号解调 (14)（1）2FSK的解调部分 (14)（2）2FSK的调制部分参数设置 (14)（3）2FSK的解调部分仿真以及功率谱分析 (16)3.3 加入高斯噪声的2FSK非相干解调 (18)4出现的问题及解决方法 (21)5 结束语 (22)参考文献 (23)2FSK调制与非相干解调系统仿真学生姓名：指导老师：摘要本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行2FSK调制与非相干解调系统仿真。

在本次课程设计中先根据2FSK调制与解调原理构建调制解调电路，从Simulink工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，之后加入高斯，并分析对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析得出2FSK调制解调系统仿真是否成功。

关键词Simulink；2FSK；调制；非相干解调Abstract This course is designed using MATLAB Simulink simulation environment integrated platform for DSB modulation and coherent demodulation system simulation. In this first course design in the DSB modulation and demodulation according to modem circuit built from Simulink toolbox to find the various components, a reasonable set parameters and run, in which changes can be optimized through continuous need for the signal, after Gaussian and analyze the impact of noise on the signal, and finally through the output waveform and power spectral analysis obtained 2FSK modem simulation was successful.Keywords Simulink; 2FSK; modulation; non-coherent demodulation1引言本次课程设计主要运用MATLAB软件，在Simulink平台下建立仿真模型。

2FSK正交调制解调的设计与仿真实现摘要：通信技术的发展为现代沟通交流提供了很大的便利，通信仿真技术是对设计的通信系统进行模拟仿真的一门科学技术，以提升系统的可用性。

现代通信系统分为无线通信和有线通信，在各个领域发挥越来越重要的作用，MATLAB是实现通信仿真的重要技术手段，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

利用它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合通信系统和各种多速率系统，也可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。

它是一个强有力的动态系统分析工具，可进行包括数字信号处理系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。

关键词：2FSK正交调制解调；设计应用；仿真1.MATLAB简介MATLAB是目前流行的用于科学研究、工程计算的软件，起源于矩阵运算，并已经发展成为一种高度集成的计算机语言。

MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。

在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。

而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势，MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。

2.数字调制2FSK2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加，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。

广州大学学生实验报告“FSK判决电压调节”单稳1相加单稳2LPF 抽样判决调制输入解调输出电压判决BS输入单稳输出1单稳输出2过零检测滤波输出判压输出旋转电位器图14-32FSK 解调过零检测法原理框图2FSK 信号的过零点数随不同载频而异, 故检出过零点数可以得到关于频率的差异。

“单稳输出1”和“单稳输出2”两波形相加, 得“过零检测”信号, 即对应2FSK 已调信号全部的过零点有一个尖脉冲。

“过零检测”信号经二阶低通滤波器滤除高频分量, 得“滤波输出”信号。

“滤波输出”信号再经电压比较器判决, 得“判压输出”信号。

用来作比较的判决电压电平可通过“FSK判决电压调节”旋转电位器来调节。

最后“判压输出”信号经位同步抽样判决, 得“解调输出”信号。

过零检测判压输出判决电平解调输出NRZ码调制输入滤波输出单稳输出1单稳输出211100111000011001图14-4 2FSK 解调各测试点波形四、实验步骤1.将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块小心地固定在主机箱中, 确保电源接触良好。

2、插上电源线, 打开主机箱右侧的交流开关, 再分别按下三个模块中的电源开关, 对应的发光二极管灯亮, 三个模块均开始工作。

3.信号源模块设置 （1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频, 即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ 码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K 调幅”旋转电位器, 使“384K 正弦载波”输出幅度与“192K 正弦载波”输出幅度相等, 为3.6V 左右。

4.2FSK 调制（1）实验连线如下:信号源模块 数字调制模块NRZ ———————— NRZ 输入（数字键控法调制） 384K 正弦载波————载波1输入（数字键控法调制） 192K 正弦载波————载波2输入（数字键控法调制）（2）数字调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1010, 即选择2FSK 调制方式。

2FSK信号的调制解调与频谱绘制的matlab仿真a=randint(1,16);t=0.0001:0.001:1;inisig=a(ceil(t./(1/15)));subplot(5,1,1)plot(t,inisig)axis([0,1,-1.5,1.5])title('原信号');%调制f1=200;f2=100;carrier1=cos(2*pi*f1*t);carrier2=cos(2*pi*f2*t);modulation_wave=zeros(1,length(t));for i=1:length(t)if(inisig(i)==0)modulation_wave(i)=carrier1(i);elsemodulation_wave(i)=carrier2(i);endendsubplot(5,1,2)plot(t,modulation_wave)axis([0,1,-1.5,1.5])title('调制信号');%2fsk信号加噪noise_wave=awgn(modulation_wave,100);%设计带通滤波器[num1 den1]=butter(10,[2*0.9*f1*pi,2*1.1*f1*pi],'s');[num2 den2]=butter(10,[2*0.9*f2*pi,2*1.1*f2*pi],'s');daiout1_h=tf(num1,den1);daiout2_h=tf(num2,den2);unmodulation_wave1=lsim(daiout1_h,noise_wave,t); unmodulation_wave2=lsim(daiout2_h,noise_wave,t);%2fsk信号相干解调unmodulation_wave1_g=unmodulation_wave1'.*(carrier1); unmodulation_wave2_g=unmodulation_wave2'.*(carrier2);%设计低通滤波器wp=2*pi*90;ws=2*pi*120;rp=1;rs=100;[N Wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s');[B A]=butter(N,Wn,'s');h=tf(B,A);dsy1=lsim(h,unmodulation_wave1_g,t);dsy2=lsim(h,unmodulation_wave2_g,t);subplot(5,1,3);plot(t,dsy1);title('经过一路低通滤波器后的信号');subplot(5,1,4);plot(t,dsy2);title('经过二路低通滤波器后的信号');for i=1:length(dsy1)if dsy1(i)>dsy2(i)dsy(i)=0;else dsy(i)=1;endendsubplot(5,1,5);plot(t,dsy);axis([0 1.2 -1.2 1.2])title('解调信号');%观察原信号频谱inisig_spectrum=fftshift(fft(inisig));maxf=1/0.001;f=-maxf/2:maxf/2-1;figuresubplot(5,1,1);plot(f,inisig_spectrum)title('观察原信号频谱');%观察调制信号频谱modulation_spectrum=fftshift(fft(modulation_wave));maxf=1/0.001;f=-maxf/2:maxf/2-1;subplot(5,1,2);plot(f,modulation_spectrum)title('观察调制信号频谱');%观察带通信号频谱unmodulation1_spectrum=fftshift(fft(unmodulation_wave1)); maxf=1/0.001;f=-maxf/2:maxf/2-1;subplot(5,1,4);plot(f,unmodulation1_spectrum)title('观察带通信号150频谱');unmodulation2_spectrum=fftshift(fft(unmodulation_wave2)); maxf=1/0.001;f=-maxf/2:maxf/2-1;subplot(5,1,3);plot(f,unmodulation2_spectrum)title('观察带通信号100频谱');length(unmodulation_wave1)%观察低通滤波器频谱dsy_spectrum=fftshift(fft(dsy));maxf=1/0.001;f=-maxf/2:maxf/2-1;subplot(5,1,5);plot(f,dsy_spectrum)title('观察低通信号100频谱');信号频谱图观察原信号频谱-500-400-300-200-1000100200300400500观察调制信号频谱-500-400-300-200-1000100200300400500观察带通信号100频谱-500-400-300-200-1000100200300400500观察带通信号150频谱观察低通信号100频谱-500-400-300-200-1000100200300400500观察上图，调制解调的频谱搬移基本正确，调制到高频，又解调回到低频。

续的。
4
2FSK的解调原理
带通滤波器 ω1
包络检波器
e2fsk（t）
定时脉冲
抽样判决器
2FSk信号的常用解调方法 是采用如图所 示的非相干解调和相干解调，其调制原 理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信 号分别进行解调，然后进行判决。这里
带通滤波器 ω2
包络检波器
非相干解调
的抽样判决是直接比较1 两路信号抽样值 的大小，可以不专门设置门限。判决规 则应与调制规则相呼应，调制时若规定
6
2FSK键控法调制、包络检波解调框图如下
7
2.2FSK键控法调制仿真 信源参数：0码概率 0.5采样时间1s 载波1参数：幅度1频率100rad/s 载波2参数：幅度1频率20rad/s 键控参数： 门限1 U2>门限 Constant：设置为0 具体参数如下
8
通过示波器Scope观察波形如下：一次为信号源，载波1， 载波2，调制的2FSK
带通滤 波器ω1
相乘器
低通滤 波器
“1”符号对应载波频率f1，则接受时上支 路的样值较大，应判为“1”；反之判为
e2fsk（t）
“0”。
cห้องสมุดไป่ตู้sω1t cosω2t 定时脉冲
抽样判 决器
带通滤 波器ω2
相乘器
低通滤 波器
相干解调
5
Q： 调制部分 1、观察2FSK调制仿真，对比调制后信号的幅度和频率发生了哪些变化？ 2、当信号源传送1的时候，2FSK信号是什么样子的,当传送0的时候，
21
22
2FSK信号又是什么样子的？ 3、上述仿真框各个模块哪些部分属于调制器 解调部分 1、上述解调框各个模块哪些部分属于解调器。 2、从示波器Scope1可以看出输入信号及解调信号的波形。对比解调前后

目录一、2FSK调制与解调系统设计与仿真 (1)引言： (1)1 . 设计任务与要求 (1)1.1 设计要求 (1)1.2设计任务 (1)2 . 方案设计与论证 (2)2.1 2FSK数字系统的调制原理 (2)2.2 2FSK的解调方式 (3)2.2.1 非相干解调 (3)2.2.2 相干解调 (3)3 . 源程序与仿真结果 (4)3.1源程序代码 (4)3.2 仿真结果 (7)4. 系统性能分析 (12)5. 程序调试 (13)6. 参考文献 (13)二、PCM仿真与分析 (14)1.引言 (14)2.系统介绍 (14)3.PCM编码中抽样、量化及编码的原理： (15)3.1抽样 (15)3.2 量化 (15)3.3 编码 (17)4. 基于simulink的PCM编码和解码的仿真 (18)4.1仿真框图中各部分的简介 (18)4.2各部分参数设置 (20)4.3 示波器的显示波形 (21)5.误差产生原因分析 (22)6．参考文献 (22)三、心得体会 (22)一、2FSK调制与解调系统设计与仿真引言：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2 信号号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位位是连续的，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的频率信号，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信号的接收也分为相干和非相干接收两种，非相干接收方法不止一种，它们都不利用信号的相位信息。

故本设计采用相干解调法。

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；2 . 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f1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。

（完整版）基于MATLAB的2FSK的调制与解调基于MATLAB的2FSK数字通信系统仿真一、课程设计目的二、课程设计内容在信道中，大多数具有带通传输特性，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。

也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。

本课程设计旨在根据所学的通信原理知识，并基于MATLAB软件，仿真一2FSK 数字通信系统。

2FSK数字通信系统，即频移键控的数字调制通信系统。

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。

在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。

因此，一个2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。

可以利用频率的变化传递数字基带信号，通过调制解调还原数字基带信号，实现课程设计目标。

三、2FSK的基本原理和实现二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。

由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率f1和f2，f1对应数字信息“1”，f2对应数字信息“0”。

二进制数字信息及已调载波如图3-1所示。

1、2FSK的产生在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续2FSK信号。

相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生，如图3-2所示：图3-2 2FSK信号调制器两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。

二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。

调制器各点波形如图3-3所示：图3-3 2FSK调制器各点波形由图3-3可知，波形g是波形e和f的叠加。

所以，二进制频率调制信号2FSK可以看成是两个载波频率分别为f1和f2的2ASK信号的和。

课程设计课程名称通信原理系别：运算机科学系专业班级：通信一班目录一、设计题目 (3)2、设计原理 (3)3、实现方式 (4)4、设计结果及分析 (7)五、参考文献 (10)Ⅰ.设计题目基于Matlab 的2FSK 调制及仿真Ⅱ.设计原理数字频率调制又称频移键控，记作FSK ；二进制频移键控记作2FSK 。

2FSK 数字调制原理：一、2FSK 信号的产生：2FSK 是利用数字基带信号操纵在波的频率来传送信息。

例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。

故其表示式为{)cos()cos(21122)(θωθωϕ++=t A t A FSK t时发送时发送"1""0"式中，假设码元的初始相位别离为1θ和2θ；112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。

2FSK 信号的产生方式有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。

如图1-1（a ）所示。

（2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相别离操纵两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。

如图1-1（b ）所示。

这两种方式产生的2FSK 信号的波形大体相同，只有一点不同，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是持续的，而键控法产生的2FSK 信号，那么别离有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不必然是持续的。

(a) (b)图1-1 2FSK 信号产生原理图由键控法产生原理可知，一名相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即)cos(])([)cos(])([)cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθωϕ+-++-=+++=∑∑∞-∞=∞-∞=t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。

用SYSTEMVIEW实现2FSK键控调制与相干解调实验报告01091036 贺冰涛01091037 罗名川用SystemView仿真实现2FSK键控的调制1、实验目的：（1）了解2FSK系统的电路组成、工作原理和特点；（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK系统中的基带信号、载波及已调信号；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容：以PN码作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。

（1）采用键控法实现2FSK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2FSK等信号的波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：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，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。

2FSK键控法利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。

键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。

2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。

图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。

abcde 2FSK信号ttttt二进制移频键控信号的时间波形根据以上2FSK 信号的产生原理，已调信号的数字表达式可以表示为（5-1）其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列（5-2）（5-3）g(t)是持续时间为、高度为1的门函数；为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即（5-4）是的反码，即若 =0，则 =1；若=l，则 =0，于是（5-5）分别是第n个信号码元的初相位。

一般说来，键控法得到的与序号n无关，反映在上，仅表现出当与改变时其相位是不连续的；而用模拟调频法时，由于与改变时的相位是连续的，故不仅与第n 个信号码元有关，而且之间也应保持一定的关系。

由式（5-1）可以看出,一个2FSK信号可视为两路2ASK信号的合成，其中一路以s(t)为基带信号、为载频，另一路以为基带信号、为载频。

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年春季学期《通信系统仿真》课程设计报告题目： 2FSK数字调制系统的设计与仿真班级：通信工程12级（ 1 ）班姓名：设计质量（30分）：学号：122501xx 说明书质量（10分）：同组成员：指导教师：摘要 (1)一、基本原理 (2)1.1 2FSK信号的产生 (3)1.2 2FSK信号的解调 (4)1.3 2FSK系统的抗噪声性能 (5)二、2FSK信号仿真 (8)2.1 仿真思路 (8)2.2 2FSK调制解调仿真程序 (8)2.3 2FSK误码率仿真程序 (11)2.4 仿真结果及分析 (14)总结 (19)参考文献 (20)当一些电子设备进行无线通信时，发送方都要先将数字信号调制成模拟信号通过天线发送，接收方接收到模拟信号后经过解调变为数字信号。

调制解调的方法有很多种，其一为2FSK （二进制频移键控），基本原理是先将“1”和“0”用两种不同频率的正弦波型代替，变为模拟信号，解调时运用两个不同的滤波器分开两种不同频率的信号，分别通过包络检波器，最后经过抽样判决器还原成数字信号。

采用运用MATLAB对2FSK调制解调的过程进行仿真，其目的是提高运用MATLAB仿真通信系统的能力，熟悉MATLAB的同时也了解了2FSK的基本原理和实现方法。

关键词：MATLAB 2FSK 调制解调一、基本原理频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。

在2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号在1f 和2f 两个频率点间变化。

故其表达式为⎩⎨⎧++=”时发送“”时发送“0)cos(1)cos()(212n n FSK t A t A t e θωϕω 典型波形如图1-1所示。

图1-1 2FSK 信号的时间波形 由图可见，2FSK 信号的波形（a ）可以分解为（b ）和波形（c ），也就是说，一个2FSK 信号可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。

实验三 2FSK调制系统的仿真
一、实验目的：
1、熟悉并掌握matlab中simulink的使用
2、掌握MATLAB软件中simulink在通信系统里的各种模块及其功能；
3、掌握实现2FSK的调制，观察波形，进一步理解其原理。

二、实验环境：
PC机，MATLAB6.5
三、实验原理：
1、频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息的，二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK 信号).二进制移频键控信号的时间波形如图所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加. 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,
2、2FSK信号的产生方法主要有两种，一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路来对两个不同的独立频率源进行选题，使其在每一个码元Ts期间输出f1和f2两个载波之一。

四、实验内容：
五：实验小结
通过这个实验，让我清楚地了解和掌握了Simulink 的功能，巩固了数字调制系统的相关知识点。

学会了如何用MATLAB 对2FSK 进行实验仿真，也更加熟悉了二进制移频键控的原理和方法。

在试验中，体会到理论和实际是有很大不同的，实践离不开理论，理论只有应用于实践才能发挥其作用。

学过的东西，只有自己实际去做了才能更熟悉，才能对其本质更了解。