FSK课程设计讲解

I摘要在通信过程中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没有通信，没有广播和电视，也没有今天的BP寻呼、手持电话、传真、电脑通信及Internet国际互联网。本设计是基于MATLAB来实现调制与解调的仿真。主要设计思想是利用MATLAB这个强大的数学软件工具方便快捷灵活的功能实现模拟调制解调中的幅度调制和角度调制及数字调制解调中的FSK和DPSK的调制解调设计。首先，先介绍这几种模拟和数字调制解调的产生、频谱、解调等过程及原理，接着就编写相应的m文件先后对模拟调制中的幅度调制和角度调制里面的频率调制的进行仿真，并对仿真得出调试及仿真结果并进行分析。FM调制的时候是让基带信号去控制振荡电路的频率，AM是用基带信号去控制载波的幅度。无论哪一种调制方式，采用相干解调的性能优于非相干解调的性能。而且DPSK可以消除PSK的“倒”现象。DPSK的系统性能要优于FSK系统。相干系统要求本地载波与发送信号之间保持同步，否则误码率增加。因此，在高质量的数字通信系统中多采用相干解调，而对抗噪声性能要求不高的就采用较为简单的非相干解调。关键词：MATLAB、调制解调、FSK利用MATLAB实现FSK调制及解调II目录1概述......................................................................................................................................................11.1MATLAB软件简介.........................................................................................................................11.2FSK简介......................................................................................................................................11.3课题发展的现状.........................................................................................................................22调制解调原理...................................................................................................................................32.1频移键控(FSK)..........................................................................................................................32.2.FSK的数学分析....................................................................................................................32.2.1FSK的时域分析................................................................................................................32.2.3．FSK信号的调制方法........................................................................................................42.2.4．二进制移频键控(2FSK)系统的总误码率.......................................................................53调制与解调的MATLAB仿真实现...........................................................................................73.1FSK的调制解调的实现.........................................................................................................73.1.1FSK调制实现....................................................................................................................73.2.2FSK相干解调实现..........................................................................................................104总结.....................................................................................................................................................11参考文献.................................................................................................................................................13致谢............................................................................................................................................................14附录：FSK调制解调程序清单...................................................................................................15利用MATLAB实现FSK调制及解调11概述1.1MATLAB软件简介MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件，通过MATLAB和相关工具箱，工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。MATLAB特点:一,数值计算功能,在MATLAB中，每个数值元素都视为复数，而且只有双精度（64位）一种数据格式，省去多种的设置，虽然在运行速度和内存消耗方面付出了代价，却使MATLAB的编程大大简化。MATLAB的数值计算基本功能包括：矩阵运算、多项式和有理分式计算、数据统计分析以及数值分析等。二,符号计算功能,在实际应用中，除了数值计算外，还需要得到方程的解析解，简化和展开多项式和函数表达，求解函数值等，所有这些均属于符号计算的领域。三,便栈式的编程语言,与Fortran和C等高级语言相比，MATLAB的语法规则更简单，更贴近人的思维方式和表达习惯，使得编写程序就像在便栈上列写公式和演算一样。四,强大而简易的作图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图。五,高智能化,绘图时自动选择最佳坐标，大大方便了用户。自动检测和显示程序错误，减轻编程和调试的工作量。六,丰富实用的工具箱,MATLAB软件包括基本部分和扩展部分。扩展部分成为工具箱。工具箱分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，可视建摸仿真功能以及文字处理功能等。学科性工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱、小波工具箱等。1.2FSK简介数字频率调制又称频移键控(FsK—FrequencyShiftKeying)，二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。利用MATLAB实现FSK调制及解调21.3课题发展的现状调制在通信系统中具有重要的作用。通过调制，不仅仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜直接传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接受端则需要有反调制过程——解调过程。根据被调制的是模拟还是数字信号,调制技术分为模拟调制和数字调制两类。模拟调制应用比较早,也比较广泛,主要应用于广播、电视和卫星通信。而随着数字通信和数字技术的发展,数字调制所占的比例越来越高,而且不断有新的数字调制方式出现。传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与解码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数字蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的。按照基带数字信号对载波的振幅、频率和相位等不同参数所进行的调制，可把数字调制方式分为3种基本类型：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。其他任何调制方式都是在这3种方式上的发展和组合。GSM使用的是GMSK，它是MSK的一种特殊实现方式，而MSK也是一种特殊的FSK，可以说是它的一个变种。FSK还有许多其它变种，例如AFSK等。FSK在业余无线电、北美的CallID中也有应用。利用MATLAB实现FSK调制及解调32调制解调原理2.1频移键控(FSK)FSK又称频移键控，它是利用载频频率的变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种。若两个载频由不同的独立振荡器提供，它们之间的相位互不相关，就称为相位离散的数字调频信号；若两个频率由同一振荡器提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。其中，连续谱由两个双边带谱叠加而成，而离散谱出现在1f和0f的两个载频位置上。2.2.FSK的数学分析2.2.1FSK的时域分析在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1