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1、摘要在通信过程中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没 有通信，没有广播和电视，也没有今天的 BP寻呼、手持电话、传真、电脑通信及 In ternet 国际互联网。本设计是基于MATLAB实现调制与解调的仿真。主要设计思想是利用MATLA这个 强大的数学软件工具方便快捷灵活的功能实现模拟调制解调中的幅度调制和角度调制 及数字调制解调中的FSK和DPSK勺调制解调设计。首先，先介绍这几种模拟和数字调 制解调的产生、频谱、解调等过程及原理，接着就编写相应的m文件先后对模拟调制中的幅度调制和角度调制里面的频率调制的进行仿真，并对仿真得出调试及仿真结果并进 行分析。FM调制的时候
2、是让基带信号去控制振荡电路的频率，AM是用基带信号去控制载波的幅度。无论哪一种调制方式，采用相干解调的性能优于非相干解调的性能。而且DPSK可以消除PSK的“倒二”现象。DPSK勺系统性能要优于FSK系统。相干系统要求本地 载波与发送信号之间保持同步，否则误码率增加。因此，在高质量的数字通信系统中多 采用相干解调，而对抗噪声性能要求不高的就采用较为简单的非相干解调。关键词：MATLAB、调制解调、FSK#利用MATLAB实现FSK调制及解调目录1概述11.1MATLA敢件简介11.2 FSK 简介11.3课题发展的现状22调制解调原理32.1频移键控(FSK)32.2 . FSK 的数学分析
3、32.2.1 FSK 的时域分析 32.2.3 . FSK信号的调制方法 42.2.4 .二进制移频键控(2FSK)系统的总误码率53调制与解调的 MATLA仿真实现 73.1 FSK的调制解调的实现 73.1.1 FSK 调制实现73.2.2 FSK 相干解调实现104 总结11参考文献13致谢14附录：FSK调制解调程序清单15ii利用MATLAB实现FSK调制及解调1概述1.1MATLAB软件简介MATLAB是由MATHWORK公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件，通过MATLAB相关工具箱，工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台 下完成相应的科学计算工作。M
4、ATLAB特点：一,数值计算功能,在MATLA中，每个数值元素都视为复数，而且只 有双精度（64位）一种数据格式，省去多种的设置，虽然在运行速度和内存消耗方面付 出了代价，却使MATLA的编程大大简化。MATLA的数值计算基本功能包括：矩阵运算、 多项式和有理分式计算、数据统计分析以及数值分析等。二，符号计算功能，在实际应用中，除了数值计算外，还需要得到方程的解析解，简化和展开多项式和函数表达，求解 函数值等，所有这些均属于符号计算的领域。三,便栈式的编程语言,与Fortran和C等 高级语言相比，MATLA的语法规则更简单，更贴近人的思维方式和表达习惯， 使得编写 程序就像在便栈上列写公式和
5、演算一样。 四,强大而简易的作图功能，能根据输入数据自 动确定坐标绘图。五，高智能化，绘图时自动选择最佳坐标，大大方便了用户。自动检测 和显示程序错误，减轻编程和调试的工作量。六,丰富实用的工具箱，MATLAE软件包括基 本部分和扩展部分。扩展部分成为工具箱。工具箱分为两类：功能性工具箱和学科性工 具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，可视建摸仿真功能以及文字处理功 能等。学科性工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工 具箱、最优化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。1.2 FSK简介数字频率调制又称频移键控（FsKFreque ncy Shift Keyi ng
6、），二进制频移键控记 作2FSK数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载 波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“ 0”对应于载频（与不同的 另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用 模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个 载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法 则是利用受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。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。1.3课题发展的现状调制在通信系统中具有重要的作用。通过
7、调制，不仅仅可以进行频谱搬移，把调制 信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道 多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制 方式往往决定了一个通信系统的性能。由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的 频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜直接传输。因此，在通信系统的发送端通常需 要有调制过程，而在接受端则需要有反调制过程一一解调过程。根据被调制的是模拟还是数字信号，调制技术分为模拟调制和数字调制两类。模拟 调制应用比较早，也比较广泛，主要应用于广播、电视和卫星通信。而随着数字通信和数 字技术的发展，数字调制所占的比例越来越高
8、，而且不断有新的数字调制方式出现。传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角 度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN&道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与解码等，同时对多径信道中的数字 通信、多载波调制、扩频、GSM与 IS95数字蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不 得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的。按照基带数字信号对载波的振幅、频率和相位等不同参数所进行的调制，可把数字 调制方式分为3种基本类型
9、：幅度键控（ASK、频移键控（FSK和相移键控（PSK。 其他任何调制方式都是在这3种方式上的发展和组合。GSM使用的是GMSK它是MSK勺一种特殊实现方式，而 MSK也是一种特殊的FSK 可以说是它的一个变种。FSK还有许多其它变种，例如 AFSK等。FSK在业余无线电、北 美的Call ID 中也有应用。#利用MATLAB实现FSK调制及解调2调制解调原理2.1频移键控(FSK)FSK又称频移键控，它是利用载频频率的变化来传递数字信息。 数字调频信号可以 分为相位离散和相位连续两种。若两个载频由不同的独立振荡器提供，它们之间的相位 互不相关，就称为相位离散的数字调频信号；若两个频率由同一振
10、荡器提供，只是对其 中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。FSK是信息 传输中使用得较早的一种调制方式，它的主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减 的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。其中，连续谱由两个双边带谱叠 加而成，而离散谱出现在fi和f0的两个载频位置上。2.2 . FSK的数学分析2.2.1 FSK的时域分析在二进制频移键控(2FSK)中，当传送“ 1码时对应于载波频率fi,传送“0码时对 应于载波频率f0。1出现概率为对应于o s( +S)Dn=、1(2-1)P出现概率为-(P),对应于CO s(o n)其中1 =2二久七=2丁0,入为频
11、率为的载波的初始相位，；：n为频率为f。的载波的初始相位。令Dn为Dn的反码，即利用MATLAB对FSK的调制过程进行仿真设计。6=1 - Dn( 2-2)则有:当 Dn =1 时，h=0；当时 Dn=0，Dn=1。则2FSK信号可表示为：OQHiqqHiS2FSK t 二 Dng t - nT5 cos t 入 Dngt-nT cos t.2n 二二(2-3)其中，我们在分析中假设g t为单个矩形脉冲序列，其表达式为g (t )八1,0兰t兰T0,t其他(2-4)5#利用MATLAB实现FSK调制及解调由式(2-3)可知，相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。2FSK信
12、号波形可看作两个2ASK信号波形的合成。下图是相位连续的 2FSK信号波形#利用MATLAB实现FSK调制及解调#利用MATLAB实现FSK调制及解调尿J”丹阳価佃I t) 4雨価(戦日图2-1相位连续的2FSK波形2.2.2 . FSK信号的调制方法移频键控(FSK):用数字调制信号的正负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为右，当数字信号的振幅为负时载波频率为f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控 和差分移相键控。他的主要调制方法有以下两种：方法一：用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频。s(t)模拟调制器e(t)#
13、利用MATLAB实现FSK调制及解调#利用MATLAB实现FSK调制及解调图2-2 2FSK信号的产生(一)方法二:键控法键控法是利用矩形脉冲bt来控制开关电路对两个不同的独立频率进行选通图2-3 2FSK信号的产生(二)223 .二进制移频键控（2FSK）系统的总误码率在二进制频移键控（FSK）中，当传送1码时对应于载波频率 fi,传送0码 时对应于载波频率f。Dnj,0,(2-5)#利用MATLAB实现FSK调制及解调#利用MATLAB实现FSK调制及解调当为1时出现概率为P,对应于Acos t,当为0时候.出现概率为1-P其中-2：f1 ,0=2丁0 ,入为频率为f的载波的初始相位,；：
14、n为频率为fo的载波的初始相位。为了分析问题的方便，以下我们假设、 n为零。令Dn为Dn的反码，即Dn = Dn ,则有:当Dn胡时,Dn = 0 ；当 Dn =0 时，Dn = 1则2FSK系统中发送码元信号可表示为：D其中S2 F S K(S )=1S2FS2F(2-6)S2F S K(S )= *Aco0|t,0ct cTsQ,tc0,t aTs(2-7)二进制移频键控信号的包络检波方框图如图5所示，图中用两个带通滤波器来区分中心频率为1和f0的信息码元，解调器（带通滤波器）输入端的信号为:xHPfskS nt(2-8)其中ni t为高斯白噪声，其双边带功率谱密度为Pn二n ,假设图5的
15、带通滤波2器刚好使相应的信号无失真通过，则带通滤波器的输出信号Xi t为S2F S K(S )=，Ac o0t,O ct vTS0,t0,tTs(2-9)Xi (t )= “S2FSKR (t)+门也心=1S2FSKR (t)+ ni(t)Dn =0(2-10)#利用MATLAB实现FSK调制及解调其中图2-4二进制移频键控信号常用的接收系统(非相干方式)(2-11)0S2 FSKRacosot,O Ct cTS 心0,其他t(2-12)1acos%t,0 ct cTsS2FSKR(t)o,其他 t#利用MATLAB实现FSK调制及解调#利用MATLAB实现FSK调制及解调其中ni t为高斯白噪声nt通过带通滤波器
