差分码2FSK调制系统的仿真

XXXXXXXXXXXX通信原理课程设计题目２FSK数字频率调制解调计算机仿真院（系）电子工程与电气自动化学院专业电子信息工程学生姓名 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX学号 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师 XXXXXX 职称讲师论文字数摘要本文主要利用Systemview来实现2FSK数字调制系统解调器的设计。

该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、接收滤波器模块、解调以及信宿，并对各个模块进行相应的参数设置。

在此基础上熟悉Systemview的功能及操作，最后通过观察仿真波形进行波形分析及系统的性能评价。

2FSK信号的产生方法主要有两种：一种是模拟调频法，另一种是键控法，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一。

这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，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。

本实验采用的是模拟调频法产生2FSK信号。

2FSK信号的接受也分相干和非相干接受两种，非相干接收方法不止一种，他们都不利用信号的相位信息。

故本设计采用相干解调法。

关键词：2FSK Systemview 调制解调误码率Computer simulation of 2FSK modulation anddemodulationAbstractThe design of this paper use Systemview to achieve 2FSK demodulator for digitalmodulation system. This design module comprises a source modulation, transmitting filter module, channel, receiver filter module, demodulation and the sink, and each module is set corresponding parameters. Familiar with the function and operation of Systemview on this basis, the performance evaluation of waveform analysis and system finally by observing the simulation waveform.There are two main methods of generating 2FSK signal: one is analog FM method, another is the key control method, namely through the switch circuit for gating on two different frequency in binary baseband control rectangle pulse sequence, making it during each symbol of the Ts output F1 or F2 two a carrier of. Differences in the two methods of generating 2FSK signal: phase 2FSK signal generated by the frequency modulation method in between adjacent symbol is the continuous change, the 2FSK signal keying is caused by electronic switch formed between two separate frequency source, therefore, between adjacent symbol phase is not necessarily continuous. In this experiment, using the 2FSK signal generation analog FM method. Received 2FSK signals are coherent and noncoherent reception two, noncoherent reception methods more than one, they are not using the phase information of the signals. This design use coherent demodulation method.引言：随着电子计算机的普及，数据通信技术正在迅速发展。

2FSK/2PSK/2DPSK 调制系统仿真实验要求：1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；2、上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。

3、掌握2FSK/2PSK/2DPSK 调制系统仿真的原理与方法。

4、以电子形式在规定日期提交实验报告。

实验指导：1、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分别为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)(t g 及其反)(t g 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。

(a) (b)图1-1 2FSK 信号产生原理图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)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。

通讯系统原理课程设计设计题目：2FSK调制与解调系统设计与仿真姓名:院（系）：专业：指导老师：日期：2FSK调制与解调系统设计与仿真指导教师摘要：本文主要是利用MATLAB7.0来实现2FSK 数字调制系统解调器的设计。

该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、接受滤波器模块、解调以及信宿，并未各个模块进行相应的参数设置。

在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作，最后通过观察仿真图形进行波形分析及系统的性能评价。

关键词：2FSK MATLAB 调制解调引言：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频率的信号，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。

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。

摘要2FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式.本文主要简述了2FSK的设计原理,设计步骤和设计结果及分析.设计原理包括了2FSK的介绍,调制原理和解调原理;设计步骤包括了2FSK信号的产生,调制和解调;设计结果及分析则包括了2FSK信号产生,调制和解调每一步的结果分析和用matlab实现上述的结果. 2FSK在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。

关键词：2FSK 基带信号载波调制解调目录一引言 (1)二2fsk的基本原理和实现 (2)2.1 2FSK信号介绍 (2)2.2 2FSK信号的调制原理 (3)三详细设计步骤 (4)四设计结果及分析 (5)4.1 信号产生 (5)4.2 信号调制 (7)4.3 信号解调 (7)4.4 课程设计程序 (10)五心得体会 (14)参考文献 (15)一、引言本文主要利用matlab来实现2FSK数字调制系统解调器的设计。

该设计模块包含信源调制、发送滤波器模块、信道、接收滤波器模块、解调以及信宿，并对各个模块进行相应的参数设置。

在此基础上熟悉matlab的功能及操作，最后通过观察仿真波形进行波形分析及系统的性能评价。

2FSK信号的产生方法主要有两种：一种是模拟调频法，另一种是键控法，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一。

这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，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。

本实验采用的是模拟调频法产生2FSK信号。

2FSK信号的接受也分相干和非相干接受两种，非相干接收方法不止一种，他们都不利用信号的相位信息。

故本设计采用相干解调法。

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。

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。

课程设计报告课题名称 2FSK调制解调系统的仿真模型设计学院电子信息学院专业通信工程班级 BX11XX 学号 XX 姓名 XXX指导教师胡之惠定稿日期： 2013 年 12月26日目录1.课程设计题目 (1)2.课程设计目的 (1)3.课程设计内容 (1)3.1设计内容分析 (1)3.2系统原理 (1)3.3系统模块与参数 (3)4 系统仿真结果 (4)4.1 2FSK调制解调系统各个过程的输出波形 (4)4.2 关于2FSK调制信号和解调信号的分析 (6)5 课程设计体会 (7)6参考资料 (8)7附录 (9)1.课程设计题目2FSK调制解调系统的仿真模型设计2.课程设计目的⑴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信系统的基本理论、基本算法进行实际验证⑵学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题。

⑶通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。

3.课程设计内容3.1设计内容分析在现代数字通信中，频带传输系统的应用最为突出。

用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制，已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调，把包含调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。

2FSK是利用载频频率变化来传输数字信息，数字载频信号又可分为相位离散和相位连续两种情形。

若两个振荡频率分别为由不同的独立振荡器提供，他们之间的相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号。

2FSK信号的产生方法主要有两种：一种是模拟调频法，另一种是键控法，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一。

这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，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。

2FSK数字传输系统仿真及设计摘要：2FSK是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息，是数字通信中使用较早的一种调制方式。

本课程设计利用MATLAB软件来实现对2FSK数字调制解调器的仿真与设计。

2FSK解调有两种方法，即相干解调法和非相干解调法。

本课程设计详细阐述了2FSK数字调制解调器的实现及系统性能分析。

通过MATLAB软件中调试出仿真结果，实现了一串二进制序列的调制与解调仿真，并得到了良好的仿真波形图。

关键词：2FSK；相干解调；数字传输系统；MATLAB仿真目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2课题研究的主要内容和结构安排 (1)第2章 MATLAB简介 (2)第3章 2FSK的基本原理 (3)3.12FSK数字系统的调制原理 (3)3.2FSK的解调方式 (4)3.2.1 非相干解调 (4)3.2.2 相干解调 (4)3.2.3 2FSK的功率谱和带宽 (5)3.32FSK抗噪声性能分析 (5)第4章 2FSK仿真实现 (6)4.1程序调试 (6)4.2MATLAB仿真分析 (6)4.3系统性能分析 (9)第4章小结 (10)参考文献 (11)附录 (12)第1章绪论1.1 课题研究的背景和意义数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输，然而，实际信道很多是带通型的，数字基带信号无法直接通过带通型信道。

因此，在发送端需要把数字基带信号的频谱搬移到带通信道的通带范围内，以便信号在带通型信道中传输，这个频谱的搬移过程称为数字调制，相应地，在接受端需要将已调信号搬回来，还原为基带信号，这个反搬移过程叫数字解调。

本课程设计目的在于熟悉2FSK调制及相干解调过程，通过Matlab软件予以仿真测试验证，并作一定的误码分析。

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,利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪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。