通信原理课程设计2FSK数字调制系统仿真和分析_2fsk通信原理课程设计
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课
程
设
课程设计名称：
专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学
号 ：
指 导 教 师 ： 课程设计时间：
计
需求分析
二进制频移键控（2FSK）数字调制系统：
1、主要功能：对信号编码形成的0、1序列通过两种不同频率的波表达出来。经过信道有噪声的加入，在这里我们模拟为高斯白噪声，在接收端收到信号后通过分离、滤波、判决，进而还原信号。
2、主要内容：对二进制数字信源进行数字调制（2FSK），画出信号波形及功率谱，并分析其性能。概要设计
整个设计包括三个部分：
1、信源部分：在这里要求2FSK信号的形成，根据公式
s=cos(2*pi*(F+m*f).*t)(m=0或1)生成信源信号，设置F=20HZ，m=a（ceil（t+0.0005）），f=100HZ，t=0：0.0005：9.9995。生成的s为一维数列，有两万组数据。
2、信道部分：在信道部分有噪声的加入，这里用如下函数
n=0.01*randn(1,20000);
z=s+n;此处n为噪声函数，randn函数用于生成随机分布的一维数列，z为加入了噪声的合成信号。
3、信宿部分：在这一部分，要求接收到的信号z经过滤波函数filter后，再过判决，得到原信号。运行环境
硬件环境：
cpu、内存、硬盘、CD-ROM驱动器和鼠标
软件环境：
Windows 98/NT/2000、Window XP或Win7 2 4 开发工具和编程语言
MATLAB开发实验箱 MATLAB汇编语言 详细设计
第一部分：生成原信号
clear all;clc;
%设置时间参数、主频、偏频、抽样频率 t=0:0.0005:9.9995;F=20;f=100;FS=1:500;
%产生二进制信号和模拟信号 a=randint(1,10,2);m=a(ceil(t+0.0005));s=cos(2*pi*(F+m*f).*t);%求信号的频谱和功率谱 S=fft(s);
p=S.*conj(S)/512;for j=1:2000
P(j)=p(10*j);end
%画出二进制信号、模拟信号、功率谱的图像 figure(1);subplot(311);plot(t,m);
axis([0,10,0,1.2]);title('二进制信源波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,s);
title('模拟信源波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(313);
plot(FS,P(1:500));title('原信号功率谱');xlabel('频率');ylabel('幅度');
第二部分：经过信道加入噪声
%生成噪声信号与合成信号
n=0.01*randn(1,length(t));z=s+n;
%画出噪声信号图形、合成信号图形、原信号图形 figure(2);subplot(311);plot(t,n);title('噪声波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,z);
title('合成信号波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(313);plot(t,s);
title('原信号波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');
%对合成信号做快速傅立叶变换 %并画出其功率谱及原信号功率谱 Z=fft(z);
pzz=Z.*conj(Z)/512;for j=1:2000
Pzz(j)=p(10*j);end
figure(3);subplot(211);
plot(FS,P(1:500));title('原信号功率谱');xlabel('频率');ylabel('幅度');subplot(212);
plot(FS,Pzz(1:500));title('合成信号功率谱');xlabel('频率');ylabel('幅度');第三部分：对接收到的信号滤波、判决，进而得到原信号
%求滤波器参数、并将信号通过滤波器 %分出两个不同频率的信号
b1=fir1(101,[15/1000,25/1000]);b2=fir1(101,[115/1000,125/1000]);h1=filter(b1,1,z);h2=filter(b2,1,z);
%作出两个不同频率信号及原信号的图形 figure(4);subplot(311);plot(t,h1);
title('经通过频率为20HZ的滤波器后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,h2);
title('经通过频率为120HZ的滤波器后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(313);plot(t,s);
title('原信号波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');
%将信号与自身相乘并作出图形 sw1=h1.*h1;sw2=h2.*h2;figure(5);subplot(211);plot(t,sw1);
title('频率为20HZ信号相乘后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,sw2);
title('频率为120HZ信号相乘后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');
%对信号进行低通滤波并画出图形
b3=fir1(101,[2/1000,10/1000]);st1=filter(b3,1,sw1);st2=filter(b3,1,sw2);figure(6);subplot(211);plot(t,st1);
title('20HZ信号低通滤波后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,st2);
title('120HZ信号经低通滤波后的波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');%对两路信号抽样判决 for i=1:length(t)
if(st1(i)>=st2(i))st(i)=0;
else
st(i)=1;end end
%画出经抽样判决后信号波形 figure(7);subplot(211);plot(t,st);
axis([0,10,0,1.2]);
title('抽样判决后二进制波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,m);
axis([0,10,0,1.2]);title('原二进制信号波形');xlabel('时间');ylabel('幅度');调试分析
第一部分：要求注意在进行运算时运算符号的正确性，特别是数组的运算。还有就是在绘图时要求注意绘图函数的参数要具有一致性，即要有相同个数的数组。
第二部分：在生成噪音数组时，要注意其幅值。要求噪音的幅值与信源数组的幅值比例合适，即要求有合适的信噪比。
第三部分：这里要特别注意的是滤波参数的设置，不能正确的设置滤波参数 6 就不能得到较好的信号，就不能还原出原信号。测试结果
第一部分：
二进制信源波形1幅度0.50012356时间模拟信源波形4789101幅度0-1012356时间原信号功率谱4789104000幅度***00250频率***
第二部分：
噪声波形0.05幅度0-0.05012356时间合成信号波形4789102幅度0-20123456时间原信号波形789101幅度0-1012345时间678910 7 第三部分：
原信号功率谱30002000幅度***50300频率合成信号功率谱***30002000幅度***00250频率***
经通过频率为20HZ的滤波器后的波形2幅度0-20125678时间经通过频率为120HZ的滤波器后的波形349102幅度0-20123456时间原信号波形789101幅度0-1012345时间678910
频率为20HZ信号相乘后的波形1.51幅度0.50012567时间频率为120HZ信号相乘后的波形3489101.51幅度0.50012345时间678910
20HZ信号低通滤波后的波形0.80.6幅度0.40.20012567时间120HZ信号经低通滤波后的波形3489100.80.6幅度0.40.20012345时间678910
抽样判决后二进制波形1幅度0.50012356时间原二进制信号波形4789101幅度0.50012345时间678910参考文献
[1] 管爱红，MATLAB应用及其应用教程，北京：电子工业出版社,2009.8 [2] 樊昌信，通信原理，北京：国防工业出版社，2007.8 [3] Ssnjit K.Mitra，数字信号处理，北京：清华大学出版社，心得体会
通过对该课程的学习，我对通信原理有了更进一步的理解；通过对该二进制数字信源进行数字调制（2FSK）的设计，我也了解了二进制数字信源进行数字调制（2FSK）的基本结构和基本特性，而且还掌握了基本的撰写论文的形式和思路。作为一个电子信息工程专业的学生，数字信号处理是我们的重要专业课程，是我们将来从事通信事业的基本保障。通过对作为该论文的重要部分—MATLAB的运用，大大提高了我们对集计算，编程与绘图于一体的该应用软件的运用能力。MATLAB包含的几十个工具箱，覆盖了通信，自动控制，信号处理，图象处理，财经，化工，生命科学等科学技术领域，汲取了当今世界这些领域的最新研究成果，已经成为从事科学研究和工程设计不可缺少的工具软件。该课程设计将数字信号处理的有关教学内容和MATLAB语言紧密，有机地结合起来，使我们在学习基础理论知识的同时学会了应用MATLAB，在学习应用MATLAB的同时，加深了对基本知识的理解，增强了我们的计算机应用能力，提高了学习效果。总之，无论是从教学知识掌握出发，还是从对MATLAB的应用出发，通过这次学习，我不但掌握了二进制数字信源进行数字调制（2FSK）设计的基本知识及其实际应用的技巧，还提高了自己的编程和写报告的能力，收获不小,也巩固了所学知识。
