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1、一、设计任务及要求设计目的掌握2FSK相干解调的原理；熟练掌握相关软件的应用，懂得利用相关软件 进行仿真设计。设计要求根据2FSK相干解调的原理，利用matlab编写程序，要求在设计中要加入模 拟噪声信号，且要传送的数字信号是随机的数字信号。对于仿真结果要进行简要 的分析。指导教师签名：2010年 月 日二、指导教师评语:指导教师签名：2010年 月 日三、成绩验收盖章2010年 月 日2FSK 的相干解调及其仿真1 设计目的掌握2FSK相干解调的原理，熟练掌握相关软件的应用，懂得利用相关软件 进行仿真设计。2 设计原理相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘。设原始信号
2、A与载频cos(t + 0)调制后得到信号：Acos(et + 0) (2.1)解调时引入相干(同频同相)的参考信号cos(rot + 0)，则得到：Acos(t+0)cos(t+0) (2.2) 利用积化和差公式可以得到A*cos(rot+0+rot+0)+cos(rot+0 -rot-0) /2=A* cos(2et+20)+cos(0) /2 =A*cos(2et+20)+l /2 =A/2+A*cos(2rot+20) /2 (2.3)利用低通滤波器将高频信号 cos(2rot+20) 滤除，即得原始信号 A。2FSK信号的解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK
3、信号后分别解调，然后进行抽样判决输出信号。本设计对信号2FSK采用相干解 调进行解调。设T”符号对应载波f, “0”符号对应载波f2。在原理图中采用两个 带通滤波器来区分中心频率分别为f1和f2的信号。中心频率为f1的带通滤波器 允许中心频率为f1的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f2的信号频谱成分， 中心频率为f2的带通滤波器允许中心频率为f2的信号频谱成分通过，滤除中心 频率为 f1 的信号频谱成分。其抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以 不专门设置门限。判决规制应与调制规制相呼应，本设计调制时规定“1”符号对 应载波频率fi，则接收时上支路的抽样较大，应判为T,反之则判为“0”。
4、2FSK 相干解调的原理方框图如图 2.1 所示。输入W1coswlt厘通滤波器逹器却氐通滤Vl(t)W2抽样脉冲抽样判决器T带通滤V2(t)cosw2t图2.1 2FSK相干解调的原理方框图3 设计思路(1) 首先要确定采样频率fs和两个载波f1，f2的值。(2) 先产生一个随机的信号，写出输入已调信号的表达式是s(t)。由于s(t) 中有反码的存在，则需要将信号先反转后在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，根据解调的原理图，信号先通过带通滤波器, 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
5、理。由于已调信号中有两个不同的载波，则经过两个不同频率的带通滤波器后 输出两个不同的波形 H1， H2。(4) 经过带通滤波器后的 2FSK 信号再分别经过相乘器，输出得到相乘后 的两个不同的 2FSK 波形 sw1， sw2。(5) 经过相乘器输出的波形再通过氐通滤波器，设置氐通滤波器的参数， 用一维数字滤波函数 filter 对信号进行新的一轮的滤波处理。输出经过氐通滤波 器后的两个波形 st1， st2。(6) 将信号叫和st2同时经过抽样判决器，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st(i)=st2(i)时， 则 st=1，否则 st=
6、O。4 设计程序fs=2000。dt=1/fs。f1=50。f2=150。a=round(rand(1,10)。g1=a。g2=a。 g11=(ones(1,2000)*g1。 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。figure(1)no=0.01*randn(1,t1)。 sn=fsk+no。subplot(3,1,1)。 plot(t,no)。title(噪声
7、波形) ylabel (幅度) subplot(3,1,2)。 plot(t,fsk)。title(2fsk 信号波形) ylabel (幅度) subplot(3,1,3)。%采样频率%两个信号的频率%产生原始数字随机信号%将原始数字信号反转与 g1 反向%进行抽样%将数字序列变成列向量%得到频率为f1的fsk已调信号%得到频率为f2的fsk2已调信号%已产生2FSK信号%产生的随机噪声%随机噪声的波形%2FSK信号的波形%设置带通滤波器的参数%经过带通滤波器后的信号%经过带通滤波器 l 的波形%经过带通滤波器2的波形%经过相乘器 l 的信号%经过相乘器2的信号plot(t,sn)。titl
8、e(经过信道后的2fsk波形) ylabel (幅度的大小) xlabel(t)figure(2) %fsk 的解调b1=fir1(101,48/1000 52/1000)。 b2=fir1(101,145/1000 155/1000)。H1=filter(b1,1,sn)。H2=filter(b2,1,sn)。subplot(2,1,1)。plot(t,H1)。title(经过带通滤波器fl后的波形) ylabel (幅度)subplot(2,1,2)。plot(t,H2)。title(经过带通滤波器f2后的波形) ylabel (幅度)xlabel(t)sw1=H1.*H1。sw2=H2.
9、*H2。figure(3) subplot(2,1,1)。plot(t,sw1)。title(经过相乘器hl后的波形) ylabel (幅度)subplot(2,l,2)。plot(t,sw2)。title(经过相乘器h2后的波形) ylabel (幅度)xlabel(t)bn=fir1(101,2/1000 52/1000)。%设置低通滤波器的参数figure(4)st1=filter(bn,1,sw1)。st2=filter(bn,1,sw2)。subplot(2,1,1)。plot(t,st1)。%经过低通滤波器 1 的波形title(经过低通滤波器swl后的波形)ylabel (幅度)
10、subplot(2,l,2)。plot(t,st2)。%经过低通滤波器 l 的波形title(经过低通滤波器sw2后的波形)ylabel (幅度)xlabel(t)for i=l:length(t)if(stl(i)=st2(i)st(i)=l。else st(i)=0。end end figure(5)subplot(2,l,l)。plot(t,st)。%经过抽样判决器后解调出的波形title(经过抽样判决器后解调出的波形)ylabel (幅度)subplot(2,l,2)。plot(t,gla)。%原始的数字序列波形title(原始数字序列的波形)ylabel (幅度)。xlabel(t)
11、。5 仿真结果及分析5.1 仿真波形图如图5.1.1至图5.1.5所示噪声波形度幅0123456789102fSk号波形小大 的 度 幅rN图5.1.1噪声波形、2FSK信号波形和经过信道后的2FSK波形图经过带通滤波器fl后的波形度幅经过带通滤波器f2后的波形t图 5.1.2 经过带通滤波器的波形图经 过 相 乘 器 h1 后 的 波 形10.5经过相乘器h2后的波形t图 5.1.3 经过相乘器的波形图图 5.1.4 经过低通滤波器后的波形图经过抽样判决器后解调出的波形原始数字序列的波形图 5.1.5 经过相干解调后与原始数字信号的波形的对比图5.2 仿真结果的分析图5.1.1为噪声的波形、
12、2FSK信号的波形以及经过信道后噪声对2FSK信号 的波形。从图5.1.1可以看出噪声对2FSK信号波形产生了干扰作用。图5.1.2说 明经过带通滤波器后滤除了带外噪声，并且两个带通滤波器分别滤除了频率为f1 和频率为f2的波形，从图5.1.2可以看出由于反码的作用，频率为f1的波形与频 率为f2的波形表现出反码的规律。由于经过相乘器后频率倍频了，且是与同频同 相的载波相乘，所以幅度全为正，如图 5.1.3 所示。信号再通过低通滤波器滤除 高频成分后，只有频率分别为f1和f2的成分，从图5.1.4的波形图即可看出频率 为单一的频率。最后经过判决器后将频率为f1与频率为f2的进行大小比较，即 频
13、率为f1的波形的幅度大于频率为f2的波形的幅度时，判决器输出T”，否则输 出“0”，从图5.1.5知，解调波形与原始数字信号波形基本一致，所以成功的解调 出原始数字信号。6 设计总结一周的课程设计很快就过去了，在这一周时间里我学到了很多的东西。刚 开始时，我们头绪不是很清楚，不知道怎么做这个设计，但通过老师的耐心指导 和自己的学习，设计中遇到的问题迎刃而解。在整个课程设计的过程中遇到的问 题主要有以下两点，首先，就是对常用软件不熟悉，在画方框图和做仿真时显得 很费力，浪费了很多时间。其次，对基础知识的掌握不是很牢固。以后学习中要 注意加强这方面的能力。7 心得与体会这次课程设计使我学会了很多课堂上学不到的知识，提高了自己的动手能 力。也使我懂得理论联系实际的重要性。就目前来说，我的动手能力虽然差一点， 但我想，通过我的不懈努力，我在这方面一定会得到提高。参考文献1 程佩青.数字信号处理教程M.清华大学出版社,2008： 89-982 刘卫国.MATLAB程序设计教程M.中国水利水电出版社, 2006： 135-1363 李建新.现代通信系统与仿真-matlab工具箱M.西安电子科技大学出版社，2000：54-684 孙屹.MATLAB通信仿真开发手册M.国防工业出版社,2005： 39-545 阮沈青.MATLAB程序设计M.北京电子工业出版社,2004:
