1、 通信原理課程設計2FSK非相干解調1.設計平臺Simulink介紹Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境，在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點Simulink已被廣泛應用與控制理論和數字信號處理復雜仿真和設計。Sinulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用與線性系統、非線性系統、數字控制及數

2、字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統，也就是系統中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創建動態系統模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口（GUI）,這個創建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統的仿真結果。2.課程設計的目的本次課程設計主要運用MATLAB軟件，在simulink平臺下建立仿真模型。實現模擬基帶信號經2FSK調制與非相干解調的傳輸過程，通過分析比較調制解調輸出波形以及功率譜特征，理解2FSK調制原理。加深對所學的通信

3、原理知識理解，培養專業素質，提高利用通信原理知識處理通信系統問題的能力，為今后的專業課程的學習、畢業設計和工作打下良好的基礎。能比較扎實地掌握本專業的基礎知識和基本理論，掌握數字通信系統及有關設備的分析、開發等基本技能。3.課程設計的要求3.1用simulink對系統建模3.2輸入數字信號已調波形并進行接收判決，觀察各點相應輸出波形3.3通過多次輸入輸出對所設計的系統性能進行分析3.4對解調原理進行分析4.課程設計的原理4.1 2FSK的調制4.1.1 2FSK基本原理2FSK是利用數字基帶信號控制在波的頻率來傳遞信息，在2FSK中，載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化表達式

4、為一個2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK信號的疊加。4.1.2 2FSK產生方法2FSK信號的產生方法主要有兩種，一種可以采用模擬調頻電路來實現，另一種可以采用鍵控法來實現，即在二進制基帶矩陣脈沖序列的控制下通過開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通，使其在每一個碼元Tb期間輸出f1或f2兩個載波之一。這兩種方法產生2FSK信號的差異在于：由調頻法產生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續變化的，這是一類特殊的FSK，成為連續相位FSK（SPFSK）;而鍵控法產生的2FSK信號，是由電子開關在兩個獨立的頻率源之間轉換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續。圖4.1.2-1 鍵控法產生

5、2FSK信號的原理圖圖4.1.2-2二進制移頻鍵控信號的時間波形4.1.3 2FSK解調2FSK信號的常用解調方法是采用的非相干解調和相干解調，解調原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進行解調，然后進行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限。判決規則與調制規則相呼應，調制時若規定“1”符號對應載波頻率f1，則接收時上支路的樣值較大，應判為“1”；反之則判為“0”。圖4.1.3-1 非相干解調原理圖 圖4.1.3-2非相干解調時間波形圖4.2 Simulink工作環境4.2.1 Simulink 模型庫在MATLAB命令窗口輸入“simulink”按

6、回車，就可進入Simulink 模型庫。Simulink模塊庫按功能進行分為以下8類子庫：Continuous（連續模塊）、Discrete(離散模塊)、Function&Tables(函數和平臺模塊)、Math（數學模塊）、Nonlinear(非線性模塊)、Signals&Systems（信號和系統模塊）、Sinks（接收器模塊）、Sources（輸入源模塊）；用戶可以根據需要混合使用模型庫中的模塊來組合系統，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊庫從而實現全圖形化仿真。4.2.2設計仿真模型在MATLAB子窗口或simulink模型庫的菜單欄依次選擇 FileNewModel，即可生成空白仿真模

7、型窗口。5設計步驟5.1 2FSK的調制部分打開simulink工具箱，點擊filemodel，新建一個仿真空白模型，將2FSK信號調制所需要的模塊拖入空白模型中。下圖中的Bernoulli Binary Genertor模塊為數字基帶信號源模塊、Sine Wave模塊為頻率為f1和f2載波模塊、Switch模塊為選擇開關模塊、Scope模塊為示波器模塊。圖5.1 2FSK信號調制部分的simulink模型方框圖5.1.1 2FSK的調制部分參數設置圖5.1.1-1 載波sine wave的參數設置其中f1幅度為5；頻率為100HZ；采樣時間為1/500的信號。圖5.1.1-2 載波sine

8、wave 的參數設置其中f1幅度為5；頻率為50HZ；采樣時間為1/500.5.1.2 2FSK的調制部分仿真經過以上參數的設置后就可以進行系統的仿真，其各點的時間波形如下：圖5.3 2FSK調制波形圖其中第1個圖形為載波f1的波形圖；第2個圖形為信號源的波形圖；第3個圖形為載波f2的波形圖；第4個圖形為f1和f2的調制波形。5.2 2FSK信號的非相干解調5.2.1 2FSK的非相干解調部分打開simulink工具箱，點擊filemodel，新建一個仿真空白模型，將2FSK信號解調所需的模塊拖入空白模型中。下圖中的Analog Filter Design模塊為帶通濾波器模塊、Abs模塊為絕對

9、值，起作用等同于包絡檢波器、Scope模塊為示波器、Subtract模塊為對信號進行加法或減法運算、Zero order hold模塊的功能為零階保持模塊、Quantizing Encoder為量化編碼器模塊、Zero order hold和Quantizing Encoder的作用等同于在定時脈沖下的抽樣判決器。圖5.2.1 2FSK的非相干解調部分5.2.2 2FSK解調部分參數設置圖5.2.2-1 帶通濾波器1參數設置圖5.2.2-2 帶通濾波器2參數設置圖5.2.2-3零階保持模塊參數的設置5.2.3 2FSK非相干解調部分的仿真圖5.2.32FSK非相干解調波形第一個圖形為f1經過帶通濾波器后的圖形，第二個圖形為f2經過帶通濾波器后的圖形，第三個圖形f1經過解調后的圖形，第四個圖形為f2經過解調后的圖形，第五個圖形為f1和f2經過解調后的圖形，第六個是經過零階保持模塊后的圖形，第七個是解調出現的波形圖，出現延時，符合實驗要求。6.設計總結經過兩周的時間，課程設計順利完成，期間少不了老師和同學的幫助。在課設過程中，是以所學理論為基礎，自己查閱資料和動腦思考、動手操作完成整個課設，在課程設計的過程中，我又重溫了2FSK的調制和解調的相關知識，更加熟悉了MATLAB里的simulink工具箱，學會了建立模型