调制解调实现通信原理专业课程设计.doc
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` 课 程 设 计 报 告 课程名称: 通信系统课程设计 设计名称: 2FSK调制解调仿真实现 姓 名: 学 号: 班 级: 指引教师: 起止日期: 课 程 设 计 任 务 书 学生班级: 学生姓名: 学号: 设计名称: 2FSK调制解调仿真实现 起止日期: 指引教师: 规定: MATLAB编程实现2FSK调制解调。规定仿真输出:基带信号、2FSK信号和叠加噪声后2FSK信号波形、解调器各点信号波形 课 程 设 计 学 生 日 志 时间 设计内容 6.17—6.18 查看设计题目,对当代通信原理和数字信号解决有关内容进行复习 6.19—6.20 在已有知识基本上、查阅资料,设计出总体实现方案 6.21—6.22 编写、调试程序,并结合理论验证程序对的性 6.23 基于理论知识和实践成果写课程设计报告 6.25 答辩 课 程 设 计 考 勤 表 周 星期一 星期二 星期三 星期四 星期五 课 程 设 计 评 语 表 指引教师评语: 成绩: 指引教师: 年 月 日 2FSK调制解调仿真实现 一、 设计目和意义 1、 纯熟地掌握matlab在数字通信工程方面应用。 2、 理解信号解决系统设计办法和环节。 3、 理解2FSK调制解调详细实现办法,加深对理论理解,并实现2FSK调制解调,画出各个阶段波形。 4、 学习信号调制与解调有关知识。 5、 通过编程、调试掌握matlab软件某些应用,掌握2FSK调制解调办法,激发学习和研究兴趣; 二、 设计原理 1.2FSK简介: 数字频率调制又称频移键控(FSK),二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波频率来传送数字消息,即用所传送数字消息控制载波频率。2FSK信号便是符号“1”相应于载频f1,而符号“0”相应于载频f2(与f1不同另一载频)已调波形,并且f1与f2之间变化是瞬间完毕。 其表达式为: 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK信号可以看作两个不同载频ASK信号叠加。因而2FSK信号时域表达式又可以写成: z 图1 原理框图 2.2FSK调制原理 2FSK调制就是使用两个不同频率载波信号来传播一种二进制信息序列。可以用二进制“1”来相应于载频f1,而“0”用来相应于另一相载频w2已调波形,而这个可以用受矩形脉冲序列控制开关电路对两个不同独立频率源w1、f2进行选取通。本次课程设计采用是前面一种办法。如下原理图: 图2 调制原理框图 3.2FSK解调原理 2FSK解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式,本次课程设计采用是相干解调方式。依照已调信号由两个载波f1、f2调制而成,相干解调先用两个分别对f1、f2带通滤波器对已调信号进行滤波,然后再分别将滤波后信号与相应载波f1、f2相乘进行相干解调,再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下: 图3 相干解调原理框图 三、 详细设计环节 1.信号产生:二进制随机序列和两列频率不等载波 1)运用matlab 库函数产生10个二进制随机数,也就是咱们基波调制信号a。并画出其波形。 2)产生两列余弦波tuf1和tuf2,频率分别为f1=20hz,f2=100hz;并画出其波形。 2.信号调制:产生2FSK信号和加入高斯噪声后2FSK信号 1)用二进制序列a去调制f1和f2,产生2fsk信号,详细做法是用以a生成方波信号g1a直接与tuf1相乘,用a取反后方波g2a与tuf2相乘,再将两列信号相加。并画出其波形。 2)调用matlab 库函数产生高斯噪声no,并与2fsk信号相加得到加入噪声后sn信号。并画出其波形。 3.解调 1)对于两列让sn通过两个带通滤波器H1和H2,她们分别以f1和f2为中心频率,并画出通过带通滤波器后波形。 2)对这两列波形分别相干解调乘以与她们同频同相余弦波tuf1和tff2,画出此时波形。 3)让这两列波形再通过低通滤波器sw1和sw2得到这两列基带调制波形g1a和g2a.画出其波形。 4)最后将两列波g1a和g2a通过抽样判决器,画出其波形st,并与之前调制后波形sn做对比。 四、 设计成果及分析 1.信号产生 波形figure(1) 图4 figure(1) figure(1)分析:第一幅图现实了此时产生二进制序列是,第二和第三幅图片是频率为20hz载波tuf1和频率为100hz载波tuf2波形。 2.信号调制 波形figure(2) 图5 figure(2) figure(2)分析 由于产生随后序列是,对比上面figure2可以看出,波形较疏是tuf1,波形较密是tuf2,上图呈现序列是:,与调制波相符。 3. 信号解调 1) 波形figure(3) 图6 figure(3) figure(3)分析:通过带通滤波器之后滤出了频率为f1和f2载波,从figure(2)和figure(3)对比可以看出这一步做对了。 2) 波形figure(4) 图7 figure(4) figure(4)分析:这是两列信号通过相干解调乘以同频同相载波之后得到波形,可以看出figure(4)比figure(3)波形更密了。 3) 波形figure(5) 图8 figure(5) figure(5)分析:通过低通滤波器之后,调制信号被滤出来了,第一幅为tuf1,滤波后序列为:,与之前调制信号相似。第二幅图为:,与调制信号相反,这是由于在程序中队调制信号取反之后才和tuf2相乘。 4) 波形figure(6) 图9 figure(6) figure(6)分析:通过抽样判决之后,恢复出来基带信号是:,与调制信号同样,从原始波形也可以看出,解调后波形与调制信号相似。2FSK调制解调实现。 4. 课程设计程序: fs=; %抽样频率 dt=1/fs; f1=20; %定义两列载波频率 f2=100; a=round(rand(1,10)); %产生二进制随机序列 g1=a; g2=~a; g11=(ones(1,))'*g1; %产生方波信号 g1a=g11(:)'; g21=(ones(1,))'*g2; g2a=g21(:)'; t=0:dt:10-dt; t1=length(t); tuf1=cos(2*pi*f1.*t) tuf2=cos(2*pi*f2.*t) subplot(311) n=0:9; x=square(1,50); stem([0:9],a*x); grid; xlabel('二进制随机序列') ylabel('幅度') subplot(312); plot(t,tuf1); title('频率为f1余弦波') ylabel('幅度') subplot(313); plot(t,tuf2); title('频率为f2余弦波') ylabel('幅度') figure(2) fsk1=g1a.*tuf1; fsk2=g2a.*tuf2; fsk=fsk1+fsk2; no=0.01*randn(1,t1);%噪声 sn=fsk+no; subplot(211); plot(t,fsk); title('2fsk波形') ylabel('幅度') subplot(212); plot(t,sn); title('加入高斯噪声后2fsk波形') ylabel('幅度大小') xlabel('t') figure(3) %FSK解调 b1=fir1(101,[10/800 20/800]); b2=fir1(101,[90/800 110/800]); %设立带宽参数 H1=filter(b1,1,sn); %b1为分子,1为分母,sn为滤波器输入序列 H2=filter(b2,1,sn); %噪声信号同步通过两个滤波器 subplot(211); plot(t,H1); title('通过带通滤波器H1后波形') %画出通过H1滤波器后波形 ylabel('幅度'); subplot(212); plot(t,H2); %画出通过滤波器二后波形 title('通过带通滤波器H2后波形') ylabel('幅度') xlabel('t') sw1=H1.*H1; %相干解调乘以同频同相载波 sw2=H2.*H2;%通过相乘器 figure(4) subplot(211); plot(t,sw1); title('通过相乘器h1后波形') %画出乘以同频同相载波后波形 ylabel('幅度') subplot(212); plot(t,sw2); title('通过相乘器h2后波形') ylabel('.幅度') xlabel('t') bn=fir1(101,[2/800 10/800]); %通过低通滤波器 figure(5) st1=filter(bn,1,sw1); st2=filter(bn,1,sw2); subplot(211); plot(t,st1); title('通过低通滤波器sw1后波形') %通过低通滤波器,滤出频率 ylabel('幅度') %为f1,f2基带调制信号波形 subplot(212); plot(t,st2); title('通过低通滤波器sw2后波形') ylabel('幅度') xlabel('t') %判决 for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i)) st(i)=0; else st(i)=st2(i); end end figure(6) st=st1+st2; subplot(211); plot(t,st); title('通过抽样判决器后波形') %画出通过抽样判决波形 ylabel('幅度') subplot(212); plot(t,sn); title('原始波形') ylabel('幅度') xlabel('t') 五、 体会 通过这次课程设计,自己收获了诸多新知识;一方面让自己结识了matlab这个软件。它不但能做数学上计算、画图,还内置了诸多强大算法和某些集成工具,如:FFT,fir,hamming等等。而咱们在使用matlab时只需要调用简朴函数命令就可以实现诸多功能,用matlab可以大大简化诸多运算,同步咱们可以将书上理论知识用matlab去仿真和实现。如果让自己去实现这些功能,就很难想象了。 同步,这次课程设计让我对诸多理论知识有了更深理解,如:怎么用基带信号去调制载波,怎么将书上理论图变成程序,设计出系统等等。在做这次课程设计时候,为花了诸多时间去查阅matlab有关知识,她指令集,她函数库等等,后来做其她东西时候也可以用matlab来做。 六、 参照文献 [1] 程佩青. 数字信号解决教程. 清华大学出版社. .5 [2] 曹志刚. 当代通信原理. 清华大学出版社. .10 [3] 刘树棠. 信号与系统. 西安交通大学出版社. .4 [4] 刘卫国. MATLAB程序设计教程. 中华人民共和国水利水电出版社. .6 [5] 楼顺天. 基于MATLAB系统分析与设计.西安电子科技大学出版. .9 [6] 梁虹、梁洁、陈跃斌.信号与系统分析及MATLAB实现.电子工业出版. .2- 配套讲稿:
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- 调制 解调 实现 通信 原理 专业课程 设计
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