《fsk信號(hào)處理》word版

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1、摘要本課程設(shè)計(jì)使用的MATLAB仿真軟件仿真環(huán)境，完成了2FSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。該設(shè)計(jì)主要包括2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理，調(diào)制解調(diào)方法，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。使用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)、添加高斯白噪聲、使用相干解調(diào)、非相干解調(diào)、抽樣判決等實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)。可以用數(shù)字基帶信號(hào)改變正弦型載波的頻率參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字頻率調(diào)制。關(guān)鍵字：調(diào)制，解調(diào)，誤碼率，信噪比目錄一MATLAB簡(jiǎn)介1二2FSK的基本原理和實(shí)現(xiàn)22.12FSK信號(hào)的產(chǎn)生22.22FSK信號(hào)的解調(diào)方式32.2.1非相干解調(diào)32.2.2相干解調(diào)42.3高斯白噪聲52.4數(shù)字

2、濾波器設(shè)計(jì)方法52.5抗噪聲性能分析6三仿真思路7四仿真結(jié)果8總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄15一MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是目前國(guó)際上流行的進(jìn)行科學(xué)研究、工程計(jì)算的軟件。它起源于矩陣運(yùn)算，并已經(jīng)發(fā)展成為一種高度集成的計(jì)算機(jī)語言。MATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、方便實(shí)用的繪圖功能及語言的高度集成性。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力之外，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模仿真、實(shí)時(shí)控制等功能。在通信領(lǐng)域MATLAB更是優(yōu)勢(shì)明顯，因?yàn)橥ㄐ蓬I(lǐng)域中很多問題是研究系統(tǒng)性能的，傳統(tǒng)的方法只有構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用各種方法進(jìn)行測(cè)量，才能得到所需的數(shù)

3、據(jù)，這樣不僅需要花費(fèi)大量的資金用于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建，而且系統(tǒng)構(gòu)建周期長(zhǎng)，系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整也十分困難。而MATLAB的出現(xiàn)使得通信系統(tǒng)的仿真能夠用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，免去構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不便，而且操作十分簡(jiǎn)便，只需要輸入不同的參數(shù)就能得到不同情況下系統(tǒng)的性能，而且在結(jié)構(gòu)的觀測(cè)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面也比傳統(tǒng)的方式有很多優(yōu)勢(shì)。因而MATLAB在通信仿真領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于MATLAB運(yùn)行的C和C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或

4、C++語言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Exc

5、el和HDF5進(jìn)行連接。20二2FSK的基本原理和實(shí)現(xiàn)2.12FSK信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)是只來來自信源的調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)），這些信號(hào)可以是模擬的，亦可以是數(shù)字的。為首調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)可稱為載波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。2FSK是利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率來傳送信息。例如，1碼用頻率f1來傳輸，0碼用頻率f2來傳輸，而其振幅和初始相位不變。故其表示式為（1）式中，假設(shè)碼元的初始相位分別為和；和為兩個(gè)不同的碼元的角頻率；幅度為A為一常數(shù)，表示碼元的包絡(luò)為矩形脈沖。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法有兩種：(1)模擬法，即用

6、數(shù)字基帶信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻。(2)鍵控法，用數(shù)字基帶信號(hào)及其反相分別控制兩個(gè)開關(guān)門電路，以此對(duì)兩個(gè)載波發(fā)生器進(jìn)行選通。這兩種方法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)的波形基本相同，只有一點(diǎn)差異，即由調(diào)頻器產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)的，而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，則分別有兩個(gè)獨(dú)立的頻率源產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的。在2FSK信號(hào)中，當(dāng)載波頻率發(fā)生變化時(shí)，載波的相位一般來說是不連續(xù)的，這種信號(hào)稱為不連續(xù)2FSK信號(hào)。相位不連續(xù)的2FSK通常用頻率選擇法產(chǎn)生。兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器作為兩個(gè)頻率發(fā)生器，他們受控于輸入的二進(jìn)

7、制信號(hào)。二進(jìn)制信號(hào)通過兩個(gè)與門電路，控制其中的一個(gè)載波通過。20圖12FSK信號(hào)的時(shí)間波形2.22FSK信號(hào)的解調(diào)方式2.2.1非相干解調(diào)其解調(diào)原理是將2FSK信號(hào)分解為上下兩路2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行判決（decision）。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“0”。經(jīng)過調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號(hào)通過兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號(hào)，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號(hào)分別通

8、過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如圖2所示：20帶通濾波器抽樣脈沖包絡(luò)檢波器帶