基于Simulink的MFSK系统的实现 设计报告

通信系统课程设计报告基于Simulink的MFSK系统的实现基于Simulink的MFSK系统的实现目录1课程设计要求..................................................................................................42基于Matlab的通信系统研究........................................................................42.1Matlab简介42.2simulink简介......................................................................................42.3通信系统模型......................................................................................43MFSK系统分析与设计.....................................................................................63.1MFSK系统组成......................................................................................63.2MFSK系统模块分析..............................................................................73.2.1FSK信号产生原理.................................................................................73.2.2FSK调制原理........................................................................................83.2.3FSK解调原理........................................................................................93.3系统simulink设计.................................................................................114系统测试结果与数据分析..............................................................................114.24FSK测试............................................................................................134.38FSK测试............................................................................................144.416FSK测试...........................................................................................154.532FSK测试...........................................................................................165结论及心得..................................................................................................176.致谢.............................................................................................................187参考文献........................................................................................................183.1MFSK系统组成3基于Simulink的MFSK系统的实现[摘要]目前，多进制数字频率调制,即MFSK，已被广泛应用于数字传输系统中，对实际信号进行调制，形成数字调制信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。本文设计了一种MFSK系统，通过Matlab软件和Simulink系统实现了MFSK系统仿真，同时在没有噪声的情况下和存在噪声的基础上分别对信号进行调制与解调，并且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示，得到了系统在噪声和不存在噪声时性能差异数据，得出了在MFSK系统中，信噪比决定了系统传输的可靠性的结论。关键词:simulink；MFSK；调制;解调TheRealizationofMFSKSystemBasedonMatlabPlatformAbstract:Atpresent，theMFKSmodulation,hasbeenwidelyusedinthedigitaltransmissionsystem,focusingonthemodulationofrealsignal,thetransmissionofsignalchannel,andtheprocessionofconvertdigitalbitsintonaturalsignal.Inthepaper,wehasdesignedasystemaimedatMFSKmodulation.WehaveachievedthesimulationofthesystembasedonMatlabandSimulink.Meanwhile，werunthesystemwiththegaussianwhitenoise,comparingtothesystemwithoutthegaussianwhitenoiseaccordingtothebiterrorratedisplaymodule.Analyzingthedatawegot,wehavetheconclusionthenoise-signalratiohasimportantimpacttothesystem’sachievedreliability.Keyword：Simulink;MFSK;Modulation;Demodulation基于Simulink的MFSK系统的实现1课程设计要求1.设计多进制数字基带信号生成模块，产生M进制基带信号2.设计MFSK调制模块3.设计信道模块，加性白噪声信道，功率可调4.设计MFSK解调系统5.构成传输系统，设定测试点，观察各点波形，记录相关数据并分析2基于Matlab的通信系统研究2.1Matlab简介Matlab是一种解释性的执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。Matlab可以方便的设计漂亮的界面，可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。2.2simulink简介Simulink是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境。它的存在使得Matlab的功能进一步扩展。它支持连续离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多重采样率的多速率系统。Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像用笔和纸来画一样容易。与传输的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。2.3通信系统模型通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，它的一般模型如图1所示。信息源发信设备信道接收设备受信者噪声图1通信系统一般模型通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消3.1MFSK系统组成5息的通信系统，其模型如图2所示，信息源信源码器信道编码数字调制信道噪声受信者信源译码信道译码数字解调图2数字通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，模型如图3所示。信息源调制器信道解调器受信者噪声图3模拟通信系统模型数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。基于Simulink的MFSK系统的实现3MFSK系统分析与设计3.1MFSK系统组成多进制数字频率调制（MFSK）简称多频制，是2FSK方式的推广。它是用多个不同的载波频率代表多种数字信息。MFSK系统的组成方框图如下图所示。发送端采用键控选频的方式，接收端采用非相干解调方式。图4MFSK系统图图中，串/并变换器和逻辑电路1将一组组输入的二进制码（每k个码元为一组）对应地转换成有M种状态的一个个多进制码。这M个状态分别对应M个不同的载波频率。当某组k位二进制码到来时，逻辑电路1的输出一方面接通某个门电路，让相应的载频发送出去，另一方面同时关闭其余所有的门电路。于是当一组组二进制码元输入时，经相加器组合输出的便是一个M进制调频波形。M频制的解调部分由M个带通滤波器、包络检波器及一个抽样判决器、逻辑电路2组成。各带通滤波器的中心频率分别对应发送端各个载频。因而，当某一已调载频信号到来时，在任一码元持续时间内，只有与发送端频率相应的一个带通滤波器能收到信号，其它带通滤波器只有噪声通过。抽样判决器的任务是比较所有包络检波器输出的电压，并选出最大者作为输出，这个输出是一位与发端载频相应的M进制数。逻辑电路2把这个M进制数译成k位二进制并行码，并进一步做并/串变换恢复二进制信息输出，从而完成数字信号的传输。多频制误码率随M增大而增加，但与多电平调制相比增加的速度要小的多。多频制的主要缺点是信号频带宽，频带利用率低。因此，MFSK多用于调制速率较低及多径延时比较严重3.2MFSK系统模块分析7的信道，如无线短波信道。3.2MFSK系统模块分析3.2.1FSK信号产生原理2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为)cos()cos(21122)(tAtAFSKt时发送时发送10式中，假设码元的初始相位分别为1和2；112fπ和222fπ为两个不同的码元的角频率；幅度为A为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。2FSK信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a）所示。（2）键控法，用数字基带信号)(tg及其反)(tg相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b）所示。这两种方法产