通信原理实验报告

一、设计目的和意义1、熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用。2、了解信号处理系统的设计方法和步骤。3、理解2FSK调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK的调制解调，画出各个阶段的波形。4、学习信号调制与解调的相关知识。5、通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用，掌握2FSK调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣；二、设计原理1．2FSK介绍：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的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制的频率。2．2FSK调制原理2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。如下原理图：图2调制原理框图3．2FSK解调原理2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。根据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带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波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、详细设计步骤本试验采用两种方式实现FSK的调制方式一：产生二进制随机的矩形基带信号，再对基带信号进行取反，得到反基带信号。分别用不同频率的载频对它们进行调制。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。其表达式为：{)cos()cos(212)(nntAtAFSKte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的ASK信号的叠加。因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：)cos()]([)cos(])([)(2_12nsnnnnsnFSKtnTtgatnTtgatsz1011001taks1(t)cos(w1t+θn)s2(t)s1(t)cos(w1t+θn)cos(w2t+φn)s2(t)cos(w2t+φn)2FSK信号tttttt图1原理框图方式一源代码与实验结果：clearallcloseallFc=10;%载频Fs=100;%系统采样频率Fd=1;%码速率N=Fs/Fd;df=10;M=2;i=10;%基带信号码元数j=5000;a=round(rand(1,i));%产生随机序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%载波1频率f2=5;%载波2频率fm=i/5;%基带信号频率B1=2*f1;%载波1带宽B2=2*f2;%载波2带宽%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%产生基带信号st1=t;forn=1:10ifa(n)1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendst2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基带信号求反forn=1:j;ifst1(n)=1;st2(n)=0;elsest2(n)=1;endend;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基带信号');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基带信号反码');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%载波信号s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('载波信号1');subplot(414),plot(s2);title('载波信号2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制F1=st1.*s1;%加入载波1F2=st2.*s2;%加入载波2figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;%合成调制信号subplot(313);plot(t,e_fsk);%画出调制信号title('2FSK信号')figure(3)title('加噪后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');e_fsk=awgn(e_fsk,60);%对调制信号加入噪声plot(t,e_fsk);方式二：直接用2FSK的调制与解调函数dmod与ddemod函数对信号进行调制与解调，用加噪函数awgn对已调信号进行加噪，再用求误码率函数symerr和simbasebandex求出误码率和信噪比并画出其图像。方式二源代码与实验结果：Fc=10;%载频Fs=100;%系统采样频率Fd=1;%码速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数M=2;%进制数SNRpBit=60;%信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=[1234554321];numPlot=25;%产生25个二进制随机码x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%产生25个二进制随机码figure(1)stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');title('二进制随机序列')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%产生调制信号numModPlot=numPlot*Fs;t=[0:numModPlot-1]./Fs;figure(2)plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出调制信号axis([min(t)max(t)-1.51.5]);title('调制后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');randn('state',seed(2));y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%在已调信号中加入高斯白噪声figure(3)plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出经过信道的实际信号axis([min(t)max(t)-1.51.5]);title('加入高斯白噪声后的已调信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');%相干解调z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%带输出波形的相干M元频移键控解调figure(4)stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro')axis([0numPlot-0.51.5]);title('相干解调后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');figure(5)stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');holdon;stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');holdoff;axis([0numPlot-0.51.5]);title('相干解调后的信号原序列比较')legend('原输入二进制随机序列','相干解调后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');%误码率统计[errorSymratioSym]=symerr(x,z1);figure(6)simbasebandex([0:1:5]);title('相干解调后误码率统计')实验总结：