FSK水声通信系统仿真

学生实验报告书实验课程名称通信系统原理开课学院信息工程学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级2015-- 2016学年第 1 学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。

为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。

1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。

2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。

3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。

每部分均在实验成绩中占一定比例。

各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。

各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。

4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。

教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。

5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。

在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。

6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

实验课程名称：__通信系统原理__________图3-2 2FSK调制器各点的时间波形本次综合设计实验调制部分正是采用此方法设计的。

整个调制系统包括：载波振荡器、分频器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。

）信号常用解调方法有很多种，在设计中利用过零检测法。

过零检测法是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。

解调系所示电路：图4-3 分频器电原理图分频电路输出信号波形如图4-4所示：波形变换电路设计与工作原理为使载波的波形是正弦波，需将分频器输出的方波转换成正弦波。

Ｉ 一 研筮最…………………………一
基￣Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍＶ ｉ ｅ ｗ的 Ｆ Ｓ Ｋ 通信 系统 仿 真及 研 究
Ｔ ｈｅ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ＦＳ Ｋ Ｃｏ ｍ ｍ ｕｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ Ｖｉ ｅ ｗ
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍＶｉ ｅ ｗ进 行 系统 仿 真 的 可 行 性 与 实用 性 。
【 关 键 词 】Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍＶ ｉ ｅ ｗ；键 控 法 ；过零 检 测法 ；Ｆ Ｓ Ｋ；仿 真
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｖｉ ｅ ｗ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｈｅ ｔ ｒｅ ｆ ｑｕ ｅ ｎｃ ｙ ｓ ｈｉ ｆ ｔ ｋｅ ｙ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｍ ｍｕｎ ｉ ｃ ａ ｉｏｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｍｏ ｄｅ ｌ ，ｓ ｅ ｔ ｉ ｔ ｓ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ，ａ ｄ ｄ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｍｏ ｄｕ ｌｅ ｔ Ｏ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｔ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｎｅ １ ． Ｍｏ ｄｕ ｌａ ｉ ｔ ｏｎ ｓ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏｎ ｕｓ ｅ ｓ ｋ ｅ ｙ ｉ ｎｇ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｔ Ｏ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｈｅ ｔ ｒｅ ｆ ｑｕ ｅ ｎｃ ｙ ｓ ｉｆ ｈ ｔ ｋｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ，Ｄ ｅ ａ ｍｏｄ ｌａ ｕ ｉ ｏｎ ｓ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏｎ ｕｓ ｅ ｓ ｚ ｅ ｒ ｏ — ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｎｇ ｉ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏｎ ｍｅ ｈ ｏｄ ｔ ｔ ｏ ｅｔ ｇ ｐｓ ｅ ｕ ｄｏ — ｒ ｎ ｄｏ ａ ｍ ｓ ｅ ｑｕ ｅ ｎｃ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｉ ｎ ｄｉ ｃ ａ ｔ ｅｓ ｈａ ｔ ｔ ｗｉ ｔ ｈ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍＶｉ ｅ ｗ ｉ ｔ ’ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｉ ｔ ｖｅ ｔ Ｏ ｅｔ ｇ ｈｅ ｔ ｏｕ ￣ｕ ｔ ｏｆ ｔ ｈｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｇ ｄ ａ ｎ ｄ ｒ ｅｆ ｌ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈａ ｔ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｉｏｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍＶｉ ｅ ｗ ｉ ｓ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｎｄ ａ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｉｖ ｔ ｅ

e)
得到解调出来的波形。
MATLAB仿真结果
低通滤波之后的波形
抽样判决波形与基带信号对比
n n
其中 g (t )是脉宽为 Ts 的矩形脉冲表示的NRZ数字基 带信号。 0 ,概率1P 0,概率P n 1，概率 P n 1，概率1P 其中，an 为 an的反码.
a

a

2FSK信号的解调
2FSK信号的接收方法很多,如 鉴频器法 相干法、包 络检波法、过零检测法等。 相干解调法：相干解调在2FSK信号相干解调中，是 将接收信号f(t)与两个可能接收的载波信号作相关。
典型的FSK信号图
频率：f1
频率：f2
FSK的应用
在数字化时代，电脑通信在数据线路（电话线、
网络电缆、光纤或者无线媒介）上进行传输，就是用
FSK调制信号进行的，即把二进制数据转换成FSK 信号传输，反过来又将接收到的FSK信号解调成二 进制数据，并将其转换为用高、低电平所表示的二进 制语言，这是计算机能够直接识别的语言。

低通 f(t)
cosw1t
抽样 判决 低通
s（t）cosw2t来自信 号 调 制 流 程
FSK
产生二进制随机序列作为基带信号st1 将二进制随机序列取反作为基带信号st2 产生两个幅值相等、频率（f1、f2）不 同的载波信号s1和s2。
将基带信号加入载波进行调制 T1=st1.*f1, T2=st2.*f2
FSK的仿真
基于MATLAB的FSK仿真

FSK的基本 概念
FSK:（Frequency-shift keying）-频移键控是利用
载波的频率变化来传递数字信息，是一种数字调制
技术。

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。

仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术一(数字调制系统的相关原理数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，所以本文主要讨论二进制的调制与解调，最后简单讨论一下多进制调制中的MFSK(M元移频键控)和MPSK(M元移相键控)。

最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控(2-ASK)、移频键控(2-FSK)和移相键控(2-PSK和2-DPSK)。

下面是这几种调制方式以及其改进调制方式的相关原理。

1.二进制幅度键控(2-ASK)幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。

载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。

那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。

2-ASK信号功率谱密度的特点如下:(1)由连续谱和离散谱两部分构成;连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定;(2)已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。

2 .二进制频移键控(2-FSK)频移键控是利用两个不同频率f1和f2的振荡源来代表信号1和0，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。

对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。

2-FSK功率谱密度的特点如下:(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,•离散谱出现在f1和f2位置;(2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。

若两个载频之差|f1 -f2|?fs，则出现单峰。

3.二进制相移键控(2-PSK)在相移键控中，载波相位受数字基带信号的控制，如在二进制基带信号中为0时，载波相位为0或π，为1时载波相位为π或0。

水声通信FSK 调制系统性能仿真钟方盛 石亦敏 张杰峰一．仿真要求仿真一下单发单收、FSK 调制下的水下通信系统性能。

中心频率有两个：21~27KHz ，带宽6KHz ；55~65KHz ，带宽10KHz ；信道：AWGN 及单径Rayleigh 衰落；通信距离1Km 、8Km ；通信速率：未定（通过仿真确定）；给出BER vs SNR 的曲线；其他可以认为是理想的；二．带宽、码元速率和频率间隔分析带宽W ；波特率s R ；一共有N M 2=个频率点M f f f ,...,,21，相邻频率间隔1--=∆i i f f f 。

1.基带信号带宽B 和波特率s R2/)1(s R r B +=，)(log /2M R R b s =其中b R 是比特率，r 为滚降因子。

取r =1，则基带系统所需带宽s R B =2.带宽W 与波特率s R 、频率间隔f ∆s R f M B f M W 2)1(2)1(+∆-=+∆-=3.频率点M i f i ,...,2,1,=设置频段为),(H L f f ，其中L f 为最小频率，H f 为最大频率，则中心频率为2/)(L H c f f f +=，带宽为L H f f W -=。

设波特率为s R ，那么相邻频率间隔为)1/()2(--=∆M R W f s 。

因此，可以设计频率点M i f i ,...,2,1,=的值为f M i f f c i ∆+-+=)21(。

三．信道建模和最佳接收1. 信道建模对于MFSK ，经过单径Rayleigh 衰落及AWGN 噪声，可以将信号建模成)()2sin()(t n t f A t x i i i ++=θπ，nT t T n <≤-)1(其中i A 服从参数为σ的瑞利分布，i θ服从)2,0[π的均匀分布，)(t n 高斯噪声，i f 是MFSK 调制中的频点。

由于若X 、Y 相互独立且都服从),0(σN ，那么22Y X Z +=服从参数为σ的瑞利分布。

时间反转水声通信系统的优化设计与仿真下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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2FSK水下通信仿真与硬件实现作者：杨钰莹厉夫兵孙郑平来源：《现代信息科技》2022年第05期摘要：水声通信系统用于在水下环境中完成信息的传输。

为了实现水下数据传输，文章设计一款2FSK水下通信系统，通过Simulink对该系统进行仿真，利用STM32搭建了基于2FSK的水下通信实验硬件平台，发送端STM32控制DDS模块生成2FSK信号，接收端电路完成2FSK信号的非相干解调。

在水池中进行了短距离的数据传输实验，实验结果表明，该通信系统能够实现数据的发射、传输、接收与恢复，具有易于嵌入、功耗低的特点，实验验证了该系统的可行性，能够实现水下数据传输任务。

关键词：水下通信实验系统;二进制频移键控;STM32;Simulink中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）05-0071-052FSK Underwater Communication Simulation and Hardware ImplementationYANG Yuying， LI Fubing， SUN Zhengping（School of Information and Communication Engineering， Beijing Information Science and Technology University， Beijing 100101， China）Abstract： Underwater acoustic communication system is used to complete information transmission in underwater environment. In order to realize underwater data transmission， this paper designs a 2FSK underwater communication system， simulates the system through Simulink， and uses STM32 to build a 2FSK-based underwater communication experiment hardware platform. Thetransmitter STM32 controls the DDS module to generate 2FSK signal， and the receiver circuit completes the incoherent demodulation of 2FSK signal. A short-distance data transmission experiment is carried out in water tank， the experimental results show that the communication system can realize data transmission， reception and recovery， and has the characteristics of easy embedding and low power consumption. The experiment verifies the feasibility of the system and can realize the task of underwater data transmission.Keywords： underwater communication experimental system; binary system frequency shift keying; STM32; Simulink0 引言随着我国海洋探索领域的逐漸扩大，实时获取深海监测数据并完成数据的传输在海洋资源探测、开采和生产中具有重要意义[1]，为此建设深海观测网络的需求不断增加。

的 ＤＳ Ｐ可 以将 性 能 很 好 的 信 号 处 理 算 法 方 便 地 应 用 到 实 时 信 号 处 理 中 。在 ＤＳ Ｐ软 件 设 计 的 整 个 过 程 中 ， 程 者 编
常 常 要 花 费大量 的 时 间 编 写 程 序 ， 随 着 Ｄ Ｐ处 理 性 能 而 Ｓ 的飞 速 提 高 ， 户 要求 产 品 的 研 制 周 期 越 来 越 短 。 用 为 了缩 短 整 个 ＤＳ 软 件 设 计 的 开 发 周 期 ， ｔ — Ｐ Ｍａｈ
Ｄ Ｔ Ｔ的 Ｆ Ｋ 通 信 系统 建 模 仿 真 及 Ｄ Ｐ代 码 生成 ＳＦ Ｓ Ｓ
俞 大 泉 ， 东 林
（ 州大学 物理与信息工程学院 ， 州 ３００） 福 福 ５ ０ ２
摘 要 ：利 用 ＭＡＴＬＡＢ 中的 Ｓｍｕｉｋ工具 箱 对基 于 ＤＳ Ｔ（ ｓｒｔ ｈ ｒ— ｍｅＦ ｕ ｉｒＴｒ ｎ ｆｒ 离散 短 时 傅 里 叶 变 ｉ ｌ ｎ ＴＦ ＤｉｃｅｅＳ ｏ ｔＴｉ ｏ ｒｅ ａ ｓｏ ｍ， 换 ） Ｆ Ｋ 通信 系统进 行 建模 仿 真 ； 通 过 Ｍ ＡＴＬ 的 Ｓ 并 ＡＢ与 ＤＳ 目标 板 的接 口设 置 ， ＭＡＴＬ Ｐ 在 ＡＢ操 作 平 台 上 直 接 产 生其
中 图分 类 号 ： ３ ＴＰ ６ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ｍ ＡＴＬ ＡＢ Ｓｉ ｌ ｔｏ ｆＦＳＫ ＣＯ ｍｕ ｉ ａ ｉ ｎ Ｓｙ ｔ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｎ ｃ ｔｏ ｓ ｅｍ ｎ ａ ｄ Ａｕ ｏ ｇ ｅｒ ｉ ｆＤＳＰ Ｏｏ ｓ ｄ ｏ ｔ — ｅｎ ａｔ ｏｎ ｏ ｄｅ Ｂａ ｅ ｎ ＤＳＴＦ Ｔ
ＤＳ Ｐ代 码程 序 ； 最后 ， 通过 编 译 、 链接 、 载 并 在 ＤＳ 目标 板 运 行 ， 证 Ｓｍｕｉｋ所 建 模 型 的 有 效 性 ， 及 由 ＭＡＴＬ 加 Ｐ 验 ｉ ｌ ｎ 以 ＡＢ

科研实践题目：基于system view 2FSK通信系统仿真姓名：学号：班级：指导老师：目录1.system view 软件介绍及特点......................................2.课程设计目的与要求.....................................................3.设计的原理与方案.........................................................4.通信系统的2FSK仿真设计与分析.............................5.system view 2FSK图标的功能介绍.............................6.基于system view 2FSK通信系统仿真.......................7.心得体会........................................................................一，system view 软件介绍及特点11，软件介绍S yst em Vi ew 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。

从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，S yst em Vi ew 在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。

S ys t em Vi ew是美国ELAN IX公司推出的，基于Windows 环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)描述程序。

利用S ys t em Vi ew，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。

用户在进行系统设计时，只需从S yst em Vi ew配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

通信工程专业CDIO二级项目项目设计说明书（2012/2013学年第一学期）项目名称：通信系统仿真题目：采用2FSK调制和hammin编码技术专业班级：小组成员指导教师：设计周数：1周设计成绩：2013年1月11日1.课程设计目的通过对数字通信系统的仿真，了解数字通信系统的仿真实现方法，掌握各种数字调制解调系统的性能，包括了解数字信号的时域表示、掌握数字信号的频带传输，数字通信系统的信道编码，学会用傅立叶变换方法分析信号的频域成分。

2.课程设计内容利用MATLAB环境下设计一个2FSK调制与解调系统. 编写M文件实现随机产生的二进制序列的2FSK调制，画出二进制序列及已调信号的时域波形及频谱图。

加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

3.课程设计要求1）独立完成课题设计题目；2）对所设计的课题原理要有较深入的了解，画出原理框图；3）提出设计方案；4）在老师指导下通过编写程序完成设计方案；5）中间各个过程的仿真过程给出仿真结果；6）提交详细的课程设计报告。

4.课程系统设计4.1设计原理在二进制数字调制中，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可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。

然后在MATLAB中产生高斯白噪声，这非常方便，可以直接应用两个函数，一个是WGN，另一个是AWGN。

WGN用于产生高斯白噪声，AWGN则用于在某一信号中加入高斯白噪声。

高斯白噪声，是指噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性，同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。

这里值得注意的是，高斯型白噪声同时涉及到噪声的两个不同方面，即概率密度函数的正态分布性和功率谱密度函数均匀性，二者缺一不可。

其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行相干解调，通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号，并与原信号进行对比统计。

《通信电路仿真》 实 验 报 告 姓名 黄日辉 实验 名称FSK 调制解调单元 班级通信1003 一、 仿真电路及简介1、仿真总电路:C35.1nFR433kΩR551.5ΩR722kΩR8620ΩR922kΩR1022kΩR11620ΩC147µF L16.8mH C415nFC510µFR133kΩR251.5ΩR322kΩR6620ΩR1222kΩR1322kΩR14620ΩC647µFC747µFL28.2mH U54066BD_10VU6A 7404NV812 VXSC2V90 V 5 V0.5msec 1msecC1010uFC247uFQ12N5089Q22N5089V112 VQ32N5089Q42N5089V612 VV52 Vrms 32kHz 0°V71.2 Vrms 16kHz 0°XSA1TIN V10 -1V 1VV113.2 VR1550kΩR1610kΩR1710kΩC810nFA15 V/V 0 VXSC1本设计采用键控法产生2FSK 信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，移频键控是利用载波的频率变化来传递数字信息，而且振幅不变。

在2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号的频率在f1、f2两个频点之间变化。

功能框图如图1：图1 键控法产生2FSK 信号原理框图锁相环解调FSK 功能框图2、单元电路设计原理及分析要将NRZ码经过2FSK调制成为2FSK信号，我们采用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立的频率源的真的作为输出。

键控法产生的FSK信频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率，它的转换速度快，波形好。

2.1模拟开关电路输入的基带信号由转换开关分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。

当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关2开通。

FSK调制与解调系统的仿真与分析（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业1203班，陕西汉中 723003）[摘要]FSK-频移键控法，是用数字信号去调制载波的频率,它是数字通信中不可或缺的一种调制方式。

其主要优点是实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，不受信道参数变化的影响，因此FSK特别适合应用于衰落信道；其缺点是占用频带较宽，尤其是MFSK，频带利用率较低。

目前，调频体制在中、低速数据传输中得到了广泛的应用。

本次课程设计主要是利用MATLAB编写程序来实现FSK 调制与解调系统的仿真与分析，在此过程中，进一步熟悉了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] FSK 数字信号调制载波频率抗噪声仿真Simulation and analysis of FSK modulation and demodulationsystem(shaanxi institute of physics and telecommunications engineering institute of communication engineering specialty class 1203, shaanxi hanzhong 723003).[Abstract]FSK- frequency shift keying, is using digital signal to a modulated carrier frequency, it is a kind of indispensable in the digital communication modulation. Its main advantage is easier to achieve, the anti noise and anti fade performance is good, is not affected by the channel parameters change, so FSK is especially suitable for the fading channel; the disadvantage is a wide band occupation, especially MFSK, low utilization rate of frequency. At present, the FM system has been widely u sed in the low-speed data transmission. The curriculum design is mainly the use of MATLAB programming to realize the sim ulation and analysis of FSK modulation and demodulation system, in the process, further familiar with the function and opera tion of MATLAB, the performance evaluation of waveform analysis and the system finally by observing the simulation graph ics.[Key word ] FSK digital signal modulation carrier frequency noise simulation目录1、绪论 (1)2、2FSK调制与解调设计原理 (2)2.1、设计目的和意义 (2)2.2、2FSK介绍 (2)2.3、2FSK调制原理 (3)2.4、2FSK解调原理 (4)3、2FSK调制与解调仿真与系统分析 (5)3.1、2FSK调制与解调仿真过程实现 (5)3.1.1、详细设计步骤 (5)3.1.2、过程实现及结果 (5)3.2、2FSK调制与解调系统仿真过程实现与分析 (11)3.2.1、整体设计思想 (11)3.2.2、过程实现及结果 (12)3.2.3、系统分析 (16)4、FSK解调系统性能分析 (20)4.1、2FSK解调系统性能分析 (20)5.总结与心得体会 (22)参考文献 (23)1.绪论系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。

基于MATLAB的2FSK数字通信系统仿真一、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fl和f2，fl对应数字信息“ 1”，f2对应数字信息“ 0 ”。

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：•AA/WWWWWW5 W\A7 --------- W-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fl和f2的2ASK信号的和。

由于“、“0”统计独立，因此，2FSK信号功率谱密度等于这两个2ASK信号功率谱密度之和,(3-1) 2FSK信号的功率谱如图3-4所示:7图3-4 2FSK 信号的功率谱由图3-4看出，2FSK 信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两 个载波频率fl 和f2处，连续谱分布在fl 和f2附近，若取功率谱第一个零点以 内的成分计算带宽，显然2FSK 信号的带宽为为了节约频带，同时也能区分fl 和f2，通常取|f1-f2|=2fs ，因此2FSK 信号的带 宽为 珂;■■: :. - ■ ■■■' j-当|f1-f2|=fs 时，图3-4中2FSK 的功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为圧FSK=l/i 疵冋F 豹对于功率谱是单峰的2FSK 信号，可采用动态滤波器来解调。

此处介绍功率谱为 双峰的2FSK 信号的解调。

2、2FSK 滤波器的调解及抗噪声性能2FSK 信号的解调也有相干解调和包络解调两种。

A B S T R A C T ：At present, the underwater acoustic channel frequency hopping communication is an important mode of underwater communication, which has great significance to the abnormal jump detection on abnormal jump. Due to poor anti-interference performance and high false positive rate, this paper puts forward a model to detect the abnormal jump in underwater acoustic channel frequency hopping communication system based on data fitting. At first, we ana­
第36卷 第 9 期
文章编 号 ：1006-9348(2019)09-0483-05
计算机仿真
2019年9 月
水声信道跳频通信系统异常跳变检测模型仿真
周玮 (四川工商学院电子信息工程学院，四 川 成 都 611745)
摘要:水声信道跳频通信是当前水中通信的重要模式，对 通 信 系统进行异常跳变检测意义重大。 当前相关研究成果存在抗 干扰性能较差、假阳性率较高的问题，提出基于数据拟合的水声信道跳频通信系统异常跳变检测模型。分析水声信道跳频 通 信 系 统 ，并介绍此种通信系统的优点。利用 小 波 分 析 法 去 除 通 信 系 统 噪 声 信 号 ，通 过 逆 变 换 实 现 信 号 重 构 ，完 成去噪操 作 ，并获取水声信道跳频通信系统信号数据，利 用 matlab对数据进行拟合,获得正常跳变与异常跳变状态的概率密度分布函 数 。根据概率密度函数，将最大后验概率当作异常跳变判断标准，即将其当作异常跳变检测模型，实现异常跳变检测。仿真 结果表 明 ，所建模型抗干扰性能强、检测精度高，是一种可靠性很强的通信系统异常跳变检测模型。 关 键 词 : 水 声 信 道 ；跳 频 通 信 ;异 常 ;跳 变 ;检 测 中图分类号:TP393 文献标识码： B

时间反转水声通信系统的优化设计与仿真一、引言在近年来的海洋开发和环境监测中，水下通信技术已经逐渐成为了重要的技术之一。

在水下通信技术中，时间反转水声通信系统是一种比较常见的水声通信技术，在海洋工程、海洋资源开发以及海洋环境监测等领域中得到了广泛应用。

因此，在该领域中对时间反转水声通信系统进行优化设计和仿真研究，是非常重要的。

二、时间反转水声通信系统的基本原理时间反转水声通信系统的基本原理是利用声波在水中的传播规律，将信号倒转后再发送，达到信号延迟和反演的效果。

该系统的传输速度较快，可以实现高效的数据传输。

该系统的基本原理如下：1.声波传播原理声波是一种纵波，它是由介质内的分子间相互碰撞而产生的能量波动。

声波在水中的传播速度相比于空气中的声速慢得多，主要是因为水的密度大，分子之间的受力也大。

在声波传播时，会出现传播延迟的现象，即声波传播的时间与传播距离成正比。

2.时间反演原理时间反演是一种物理学概念，它是将时间轴上的某一事件反向进行处理。

在时间反演水声通信系统中，将要传输的信号进行反向处理，在传送到接收端后再将其进行反演处理，即可得到原始信号。

相比传统的水声通信系统，该系统能够通过混沌理论优化系统的信号传输效率，提高系统的可靠性和传输速度。

三、时间反转水声通信系统的优化设计为了使时间反转水声通信系统达到更高的信号传输质量和速度，需要进行以下优化设计：1.传输信号的频谱系统传输的信号频率越高，传输速度越快。

因此，在设计信号频谱时需要根据系统的特点和需求进行选择。

在频谱选择时，可以采用FFT算法对系统进行优化设计。

2.接收端接收强度在接收信号的过程中，需要保证接收端的接收强度足够强，以保证信号传输的质量。

在设计接收端时，需要考虑到噪声干扰等因素，以满足系统需求。

3.数据压缩技术在信号传输过程中，有时需要将信号进行压缩，以减少传输量，提高传输速度。

可以采用数据压缩技术对信号进行压缩，以实现系统的优化设计。

采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术a张　歆,彭纪肖,李国梁(西北工业大学航海学院,陕西西安　710072)摘　要:水声信道的时变相位起伏使得实现可靠的相位跟踪比较困难,从而造成基于相位检测的水声通信接收机结构复杂。

提出基于FSK调制的直接序列扩频(DSSS-FSK)水声通信系统。

它采用FSK调制和非相干检测,对DSSS-FSK信号的相关解扩和RAKE解调方法进行了研究。

数值仿真和湖试数据处理表明,DSSS-FSK信号兼有扩频信号抗多径、低截获概率和非相干检测简单可靠两方面的优点,特别适用于低信噪比、强多径的水声信道中。

关　键　词:直接序列扩频,FSK调制,RAKE解调器,水声通信中图分类号:TN929.3 文献标识码:A 文章编号:1000-2758(2007)02-0177-04 直接序列扩频(DSSS)技术由于其良好的抗多径、抗干扰、低截获概率以及可以实现码分多址的性能,在水声通信中的应用越来越受到重视,尤其是在水声网络的研究中[1]。

目前,大多数DSSS采用相位相干检测,接收机需要从接收信号中估计出载波信号的相位。

对于以多径衰落信号相位随机起伏为主要特点的水声信道,经典的接收机结构是Sto jo no vic等人提出的基于锁相环(PLL)和判决反馈均衡器(DFE)的接收机结构。

但这种接收机结构有较高的复杂度,对于很多水声通信应用,可能需要低复杂度的接收机结构。

为此,本文对采用频移键控(FSK)调制和非相干检测的DSSS(简称DSSS-FSK)技术进行了研究。

虽然DSSS-FSK系统的抗噪声性能不如相位调制的DSSS,但接收机简单、可靠,更能适应时间和频率双扩展的水声信道。

1　DSSS-FSK的系统模型DSSS-FSK系统的发射信号可以表示为[3]S(t)=Re{u(t)ex p(j2P f c t)}(1)式中,u(t)为基带信号,f c为载波频率,对于二进制FSK,u(t)可以表示为u(t)=Ax(t)ex p[j2P b(t)$f t+j H(t)](2)式中,A为信号幅度,x(t)为二进制扩频波形,由chip波形对二进制信息序列扩频而成。