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1、通信原理课程设计报告书设计项目： FSK与PCM仿真与分析 班 级： 10级通信 姓 名： 张 欣 学 号： 20100306117 指导教师 ： 郑召文 2013 年 1 月 6 日一、 设计内容1. 基于MATLAB的2FSK仿真二、 原理1. FSK仿真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3-1所示。(2) 键控法，用数字基带信号及其反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3-2所示。二进制数据载波载波2FSK输出信号 图3-1 2FSK模拟法
2、产生原理框图如图3-1所示，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。图3-2 2FSK键控法产生原理框图如图3-2所示，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。在2FSK中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为： 2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠
3、加，因此2FSK信号的时域表达式又可以写成： 2、 FSK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。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f1、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。2FSK信号的包络解调，由于2FSK信号可看作是两个2ASK信号之和，所以2FSK解调器由两个并联的2FSK解调器组成。其原理图如图3-3所示：输出带通滤波器抽样脉冲包络检波器带通滤波器包络检波器抽样判决器输入图3-3 非相干解
4、调原理框图2.2 、相干解调根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，则先用两个分别对f1、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f1、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：带通滤波器带通滤波器相乘器相乘器低通滤波器低通滤波器抽样判决器Cos1tCos2t12抽样脉冲输出输入图3-4 相干解调原理框图输入的信号为：S（t）=n*g(t-nTs)cos1t+n*g(t-nTs)cos1t（n是n的反码）来设计仿真 三、 设计过程1. FSK仿真思路1.首先要确定采样频率fs和两个载波频率的值f1，f2。2.写出输入已经信
5、号的表达式S(t)。由于S(t)中有反码的存在，则需要将信号先反转后在从原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式S(t)。3.在2FSK的解调过程中，如上图原理图，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号S(t)的数据进行滤波处理。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（1, 2）,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H1,H2。4.经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cos1，cos2），两序列相乘的MATLAB表达式y=x1.*x2 SW=Hn.*Hn ，输出得到相乘后的两个不同的2FSK
6、波形h1,h2。5.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，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（sw1,sw2）。6.将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器，分别输出st1,st2。其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i)=st2(i)时，则st=0，否则st=st2(i).其中st=st1+st2。四、 实现1. FSK输出波形五、 附录程序代码：fs=2000; %采样频率fc=900;dt=1/fs;f1=20;f2=120; %两个信号的频率a=ro
7、und(rand(1,10); %随机信号g1=ag2=a; %信号反转，和g1反向g11=(ones(1,2000)*g1; %抽样g1a=g11(:);g21=(ones(1,2000)*g2;g2a=g21(:);t=0:dt:10-dt;t1=length(t);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号sn=awgn(fsk,20);subplot(211);plot(t,fsk);title(产生的波形)ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sn);titl
8、e(将要通过滤波器的波形)ylabel(幅度的大小)xlabel(t)figure(2) %FSK解调 b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800); %设置带通参数H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号subplot(211);plot(t,H1);title(经过带通滤波器f1后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)subplot(212);plot(t,H2);title(经过带通滤波器f2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)sw1=H1.*
9、H1;sw2=H2.*H2; %经过相乘器figure(3)subplot(211);plot(t,sw1);title(经过相乘器h1后的波形)ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sw2);title(经过相乘器h2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)bn=fir1(101,2/800 10/800); %经过低通滤波器figure(4)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title(经过低通滤波器sw1后的波形)ylabel(幅度)subplot(212);
10、plot(t,st2);title(经过低通滤波器sw2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)%判决for i=1:length(t) if(st1(i)=st2(i) st(i)=0; else st(i)=st2(i); endendfigure(5)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title(经过抽样判决器后的波形)ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sn);title(原始的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)%非相干figure(6) %FSK解调 b1=fir1(101,10/800 20/800);b
11、2=fir1(101,90/800 110/800); %设置带通参数H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号subplot(211);plot(t,H1);title(经过带通滤波器f1后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)subplot(212);plot(t,H2);title(经过带通滤波器f2后的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)figure(7)st1=ssbdemod(H1,fc,fs,2./pi);%包络解波subplot(211);plot(t,st1);title(经过包络检波的波形)ylab
12、el(幅度)xlabel(t)st2=ssbdemod(H2,fc,fs,2./pi);%包络解波subplot(212);plot(t,st2);title(经过包络检波的波形)ylabel(幅度)xlabel(t)%判决for i=1:length(t) if(st1(i)=st2(i) st(i)=0; else st(i)=st2(i); endendfigure(8)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title(经过抽样判决器后的波形)ylabel(幅度)subplot(212);plot(t,sn);title(原始的波形)ylabel(幅度)x
13、label(t)一、 课程设计内容PCM系统设计与仿真利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个 PCM编码与解码系统.用示波器观察编码与解码前后的信号波形;加上各种噪声源,或含有噪声的信道，最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。二、原理 PCM仿真原理 所谓脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后将已量化值变换成代码。下面将用一个PCM系统的原理框图简要介绍。原理框图如图2-1所示。抽 样 保 持量化器编码器信道译码器低通滤波器模拟信号输入PCM信号输出干扰PCM信号输入模拟信号输出冲激脉冲图2-1 PCM原理方框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：(a) 抽样所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所
