通信原理大作业
年级2010级
班级0210**
姓名学号张**
专业电子信息工程
学院电子工程学院
西安电子科技大学
2013年6月
➢选题一：2FSK信号传输仿真
一、题目要求：
按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。
二、2FSK信号传输介绍
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号。为了使数字信号在带通系统中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。在接收端，通过解调器把带通信号还原为数字基带信号的过程称为数字解调。
移频键控（FSK）是数据通信中最常用的一种调制方式。FSK方法简单，易于实现，并且解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能较强。缺点是占用频带较宽，频带利用不够经济。FSK主要应用于低中速数据传输，以及衰落信道和频带较宽的信道中。
三、2FSK信号传输实现方法
1.调制过程
FSK即Frequency Shift Key 叫做移频键控或频移键控。调制的方法一般有两种，一种叫直接调频法，另一种叫键控法。所谓直接调频法，就是将输入的基带脉冲去控制一个振荡器的某种参数，而达到改变振荡频率的目的。
键控法就是利用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。一般来说，键控法采用两个独立的振荡器,得到的是相位不连续的FSK信号；而且直接调频法f1,f2由同一个谐振电路产生，则得到相位连续的FSK信号。
2FSK信号便是0符号对应于载频f1，1符号对应于载频f2（与f1不同的另一个载频）的一调制波形，而f1与f2的改变是瞬间完成的。
2.解调过程
2FSK的常用解调方法是采用相干解调（如下图）。解调原理是将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。判决规则与调制规则相呼应，调制时若规定“0”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“0”，反之则为“1”。
四、Matlab仿真思路
1.首先设定仿真的码元个数、载波频率f1，f2、采样频率和波特率。
2.利用Matlab函数rand和round设定初始码元，并计算得出基带信号及其反码。
3.产生载波信号，利用模拟相乘得到FSK信号，再利用awgn函数在信号中加入高斯白噪声得到已调信号表达式y_2FSK_n。
4.在2FSK的解调过程中，根据原理图，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器参数（firl函数），后利用一维数字滤波器filter对已调信号进行滤波处理。输出经过带通滤波器后的信号波形。由于已调信号中有两个不同的载波（ω1, ω2）,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形z1，z2。
5.经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cosω1，cosω2），输出得到相乘后的两个不同的2FSK波st1_1和st2_1。
6.经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数（函数firl），用一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形（st1_2,st2_2）。
7.将信号（st1_2,st2_2）同时经过抽样判决器，输出code_s_1。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1_2 (i)>= st2_2 (i)时，则code_s_1=0，否则code_s_1=1。
8.计算误码率，将code_s_1进行还原，还原办法是将一个码元周期内的0，1个数比较，取较多的那一个。将结果与码元code比较，将传输有误的码元个数除以总码元个数即可。
五、Matlab仿真结果
在仿真过程中，设定码元个数10、载波频率fc1为30khz，fc2为60khz、采样频率fc2*5、信号波特率800。以下图片是在数据码流为1100011100时仿真的结果。
1.基带信号，2FSK信号以及2FSK信号混高斯白噪声的时域波形
2.2FSk信号频谱分析
3.2FSK信号经过带通滤波器后频域波形和时域波形
4.两路信号经低通滤波器后的频谱和时域波形
5.解调后误码率计算
经过计算，误码率为0
六、仿真过程中问题
1.2FSK信号传输的误码率跟载波频率和采样频率有关，载波频率和采样频
率均越低，出现误码的可能性越高。
2.2FSK信号传输的误码率跟波特率有关，波特率越高，误码率越高。
3.经过分析，上述两个因素综合起来就是码元周期，经过仿真与分析，码元周期越长
越好
4.同时也更加深入的了解了为何国际电信联盟会建议数据率低于1200b/s时采用
2FSK体制
➢选题二：信道噪声特性仿真
一、题目要求：
产生信道高斯白噪声，设计信道带通滤波器对高斯白噪声进行滤波，得到窄带高斯噪声。对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进
行统计和分析，画出其时域和频域的图形。
二、信道噪声高斯白噪声介绍
在分析通信系统的抗噪声性能时，常用高斯白噪声作为通信信道中的噪声模型。这是因为，通信系统中常见的热噪声近似为白噪声，且热噪声的取值恰好服从高斯分布。另外，实际信道或滤波器的带宽存在一定限制，白噪声通过后，其结果是带限噪声，若其谱密度在通带范围内仍具有白色特性，则称其为带限白噪声，他又可以分为低通白噪声和带通白噪声。
如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声，我们常用它作为通信信道中的噪声模型。高斯白噪声在任意两个不同时刻上的随机变量之间，不仅是互不相关的，而且还是统计独立的。
三、滤波器的实现
滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。分为有源滤波器和无源滤波器。主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的反射。滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号，利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。
滤波器的响应种类有巴特沃斯响应，贝塞尔响应，切比雪夫响应。这里我采用的是巴特沃斯滤波器。
巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。该响应非常平坦，接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB，最终逼近-20ndB/decade 的衰减率，其中n为滤波器的阶数。巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于维护增益的平坦性来说非常重要。
四、Matlab仿真思路
1.用wgn函数产生高斯白噪声信号y1，频谱信号为ya。
2.用butter函数产生巴特沃斯滤波器，滤波器的系统函数为filter_h。
3.使信号ya通过滤波器产生信号yb，通过反傅里叶变换得到时域信号y2。
4.对时域信号进行均值，最大值，最小值，标准差，方差，自相关函数的
分析。
