2FSK调制与非相干解调系统仿真资料(000001) - 图文

《2FSK调制与非相干解调系统仿真》 第1页 共23页

目 录

目 录.............................................................................................................................. 1 摘 要 ............................................................................................................................ 2 1引言............................................................................................................................. 3

1.1 课程设计的目的.............................................................................................. 3 1.2 课程设计的基本任务和要求.......................................................................... 3 1.3 设计平台.......................................................................................................... 4 2设计原理..................................................................................................................... 5

2.1 Simulink工作环境 ........................................................................................... 5

（1）模型库.................................................................................................... 5 （2）设计仿真模型........................................................................................ 5 （3）运行仿真................................................................................................ 6 2.2 2FSK的调制与解调 ........................................................................................ 6

（1）2FSK的调制原理................................................................................... 6 （2）2FSK的解调原理................................................................................... 8

3 设计步骤.................................................................................................................. 10

3.1 2FSK信号调制 .............................................................................................. 10

（1）2FSK的调制部分................................................................................. 10 （2）2FSK的调制部分参数设置................................................................. 11 （3）2FSK的调制部分仿真以及功率谱分析............................................. 12 3.2 2FSK信号解调 .............................................................................................. 14

（1）2FSK的解调部分................................................................................. 14 （2）2FSK的调制部分参数设置................................................................. 14 （3）2FSK的解调部分仿真以及功率谱分析............................................. 16 3.3 加入高斯噪声的2FSK非相干解调 ............................................................ 18 4出现的问题及解决方法........................................................................................... 21 5 结束语...................................................................................................................... 22 参考文献...................................................................................................................... 23

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2FSK调制与非相干解调系统仿真

学生姓名： 指导老师：

摘 要 本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行2FSK调制与非相干解调系统仿真。在本次课程设计中先根据2FSK调制与解调原理构建调制解调电路，从Simulink工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，之后加入高斯，并分析对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析得出2FSK调制解调系统仿真是否成功。

关键词 Simulink；2FSK； 调制；非相干解调

Abstract This course is designed using MATLAB Simulink simulation environment integrated platform for DSB modulation and coherent demodulation system simulation. In this first course design in the DSB modulation and demodulation according to modem circuit built from Simulink toolbox to find the various components, a reasonable set parameters and run, in which changes can be optimized through continuous need for the signal, after Gaussian and analyze the impact of noise on the signal, and finally through the output waveform and power spectral analysis obtained 2FSK modem simulation was successful.

Keywords Simulink; 2FSK; modulation; non-coherent demodulation

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1引言

本次课程设计主要运用MATLAB软件，在Simulink平台下建立仿真模型。实现模拟基带信号经2FSK调制与非相干解调的传输过程，通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱特征，理解2FSK调制原理。在分别加入高斯噪声，观察对波形的影响，并对其进行分析总结。

1.1 课程设计的目的

通信原理是通信工程专业的一门骨干的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础。掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础，可提高处理通信系统问题能力和素质。由于通信工程专业理论深、实践性强，做好课程设计，对学生掌握本专业的知识、提高其基本能力是非常重要的。

通信课程设计的目的是为了学生加深对所学的通信原理知识理解，培养学生专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练，增强分析和解决问题的能力，了解本通信专业的新发展。

1.2 课程设计的基本任务和要求

本次课程设计的基本任务：

（1）使学生通过专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。

（2）使学生掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。 （3）了解通信工程专业的发展现状及发展方向。

（4）与运用学过的MATLAB基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台的使用

课程设计中必须遵循下列要求：

（1）利用通信原理中学习的理论知识，在Simulik仿真平台中设计出各种调制与解调系统、基带传输系统、差错控制编解码系统等等，并按题目要求运行、检测系统仿真结果。

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（2）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（3）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（4）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a 用高斯白噪声模拟有线信道，并且分析高斯噪声对信号的影响。 （5）要求编写课程设计论文，正确阐述和分析设计和实验结果。

1.3 设计平台

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink[1]。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulik是MATLAB软件的扩展，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

所谓模型化图形输入是指Simulik提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析。

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2设计原理

2.1 Simulink工作环境

（1）模型库

在MATLAB命令窗口输入“simulink”并回车，就可进入Simulink模型库 单击工具栏上的

按钮也可进入

Simulik模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从而实现全图形化仿真。

Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了

Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。

图2-1 Simulink工具箱

（2）设计仿真模型

在MATLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择“File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口

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其中零阶保持模块的采样时间设置必须与基带信号的采样时间保持一致。

图 3-12量化编码器的参数设置

（3）2FSK的解调部分仿真以及功率谱分析

图 3 –13 2FSK信号解调部分的simulink模型方框图

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第1段是载波f1经过解调的波形图；第2段是载波f1和f2经过解调的波形图；第3段是解调出现的波形图，在0~1时间段出现延时，其他时间段与原基带信号图3-5第2段一致，符合实验要求。第4段是载波f2解调的波形图。

解调前后频谱分析如下图：

图 3-14解调前的频谱分析图

图 3-15解调后的频谱分析图

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从上图可以看出，经过非相干解调后，出去由于系统误差产生延迟外，其他解调后信号功率谱与原信号功率谱是能一一对应的。

3.3 加入高斯噪声的2FSK非相干解调

高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布（即正态分布）的一类噪声。在理想信道调制与解调的基础上，在调制信号上加入高斯噪声，把Simulink噪声源下的高斯噪声模块（Gaussian Noise Generator）加入到模型中。噪声参数设置、模型与波形图如下：

图 3-16 2FSK加入高斯噪声模型

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图 3-17高斯躁声Variance参数设置为1

图 3-18高斯躁声Variance参数设置为100

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图 3-19原理想信道下的2FSK解调图

图 3-20方差为1时候的高斯躁声下的2FSK解调图

图 3-21方差为100时候的高斯躁声下的2FSK解调图

如图所示，图3-19为理想信道解调波形，图3-20和图3-21均为加入高斯噪声的波形，可通过修改参数表中的方差来改变加入噪声的大小，把噪声的方差分别设为1和100，与理想信道的输出波形相比较可以看出，波形均出现不同程度的失真，当方差为1的时候比较接近原理想信道下的波形图，当方差为100时，已经出现严重失真，并且失真是随着噪声方差的变化而发生改变，方差越小，通过加入噪声信道的波形就越接近理想信道的波形。

噪声能对信道产生不同程度的影响，不同的噪声使信号发生失真的参数各不相同。在现实生活中，无处不存在着噪声，因此研究如何减小噪声对信道的影响有着重大意义。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/idph.html