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MATLAB实现FSK信号的调制传输解调

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日期:2017年月日

一.实验目的

1.1课程设计目的

此次课程设计的目的是熟悉MATLAB中M文件的使用方法，编写M文件实现FSK的调制和解调，绘制出FSK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察调解前后频谱的变化，再对信号进行噪声叠加后解调同样绘制解调前后的信号时频波形，最后改变噪声功率进行调解，分析噪声对信号传输造成的影响，加深对FSK信号解调原理的理解。

1.2课程设计要求

熟悉MATLAB中M文件的使用方法，并在掌握FSK调制解调原理的根底上，编写出FSK调制解调程序。在M文件环境下运行程序绘制出FSK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察波形在解调前后的变化，对其作出解释，同时对信号参加噪声后解调，得到解调后的时频波形，分析噪声对信号传输造成的影响。解释所得到的结果。

1.3课程设计步骤

本课程设计采用M文件编写的方法实现二进制的FSK的调制与解调，然后在信号中叠加高斯白噪声。一，调用dmode函数实现FSK的解调，并绘制出FSK信号调制前后在时域和频域中的波形，两者比拟。二，调用ddemod函数解调，绘制出FSK信号解调前后在时域和频域中的波形，两者比拟。三，调用awgn函数在新海中叠加不同信噪比的噪声，绘制在各种噪声下的时域频域图。最后分析结果。

1.4设计平台简介

Matlab是美国MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。是目前最好的科学计算类软件。

作为和Mathematica、Maple并列的三大数学软件。其强项就是其强大的矩阵计算以及仿真能力。Matlab的由来就是Matrix+Laboratory=Matlab，这个软件在国内也被称作《矩阵实验室》。Matlab提供了自己的编译器：全面兼容C++以及Fortran两大语言。Matlab7.1于2005.9最新发布-完整版,提供了MATLAB，SIMULINK的升级以及其他最新的75个模块的升级。7.1版本提高了产品质量，同时也提供了新的用于数据分析、大规模建模、固定点开发、编码等。所以Matlab是工程师，科研工作者手上最好的语言，最好的工具和环境。

二.设计原理

2.1FSK根本原理

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为

e2fsk(t)=Acos(ω1t+φn)发送“1”时；e2fsk(t)=Acos(ω2t+θn)发送“0”时。一个2FSK可以看成两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此2FSK信号时域表达式又可以写成

e2fsk(t)=[ang(t-nTs)]cos(ω1t+φn)+[ng(t-nTs)]cos(ω2+θn)(2-1)

式中：g(t)为单个矩形脉冲，脉宽为Ts；an=1时，概率为P;an=0时，概率为1-P;n是an的反码，假设an=1，那么n=0；假设假设an=0，那么n=1，于是

n=1时，概率为1-P;n=0时，概率为P;

Φn和θn分别是第n个信号码元〔1或0〕的初始相位。在移频键控中Φn和θn不携带信息，通常和令Φn和θn为零。因此2FSK信号表达式可简化为:

e2fsk(t)=s1(t)cosω1t+s2(t)cosω2t(2-2)

s1(t)=ang(t-nTs)(2-3)

s2(t)=ng(t-nTs) (2-4)

2.2FSK调制原理

在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换〔称为高音和低音，代表二进制的1和0〕。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是０还是１，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。〕其实现如图一所示：

振荡器FH

振荡器FH

振荡器FL

放大

输出

输入

2.3FSK解调原理

对于FSK信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。而FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调，解