2FSK的相干解调及其仿真
一、 设计任务及要求 设计目的 驾驭2FSK相干解调的原理;娴熟驾驭相关软件的应用,懂得利用相关软件进行仿真设计。 设计要求 依据2FSK相干解调的原理,利用matlab编写程序,要求在设计中要加入模拟噪声信号,且要传送的数字信号是随机的数字信号。对于仿真结果要进行简要的分析。 指导老师签名: 2010年 月 日 二、指导老师评语: 指导老师签名: 2010年 月 日 三、成果 验收盖章 2010年 月 日 2FSK的相干解调及其仿真 1 设计目的 驾驭2FSK相干解调的原理,娴熟驾驭相关软件的应用,懂得利用相关软件进行仿真设计。 2 设计原理 相干解调是指利用乘法器,输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘。设原始信号A与载频 cos(ωt + θ) 调制后得到信号: Acos(ωt + θ) (2.1) 解调时引入相干(同频同相)的参考信号 cos(ωt + θ),则得到: Acos(ωt+θ)cos(ωt+θ) (2.2) 利用积化和差公式可以得到 A*[cos(ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θ-ωt-θ)] /2=A* [cos(2ωt+2θ)+cos(0)] /2 =A*[cos(2ωt+2θ)+1] /2 =A/2+A*cos(2ωt+2θ) /2 (2.3) 利用低通滤波器将高频信号cos(2ωt+2θ)滤除,即得原始信号 A。 2FSK信号的解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK信号后分别解调,然后进行抽样判决输出信号。本设计对信号2FSK采纳相干解调进行解调。设“1”符号对应载波f1,“0”符号对应载波f2。在原理图中采纳两个带通滤波器来区分中心频率分别为f1和f2的信号。中心频率为f1的带通滤波器允许中心频率为f1的信号频谱成分通过,滤除中心频率为f2的信号频谱成分,中心频率为f2的带通滤波器允许中心频率为f2的信号频谱成分通过,滤除中心频率为f1的信号频谱成分。其抽样判决是干脆比较两路信号抽样值的大小,可以不特地设置门限。判决规制应与调制规制相呼应,本设计调制时规定“1”符号对应载波频率f1,则接收时上支路的抽样较大,应判为“1”,反之则判为“0”。2FSK相干解调的原理方框图如图2.1所示。 图2.1 2FSK相干解调的原理方框图 3 设计思路 (1)首先要确定采样频率fs和两个载波f1,f2的值。 (2)先产生一个随机的信号,写出输入已调信号的表达式是s(t)。由于s(t)中有反码的存在,则须要将信号先反转后在原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式s(t)。 (3)在2FSK的解调过程中,依据解调的原理图,信号先通过带通滤波器,设置带通滤波器的参数,后用一维数字滤波函数filter对信号s(t)的数据进行滤波处理。由于已调信号中有两个不同的载波,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的波形H1,H2。 (4)经过带通滤波器后的2FSK信号再分别经过相乘器,输出得到相乘后的两个不同的2FSK波形sw1,sw2。 (5)经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器,设置低通滤波器的参数,用一维数字滤波函数filter对信号进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形st1,st2。 (6)将信号st1和st2同时经过抽样判决器,其抽样判决器输出的波形为最终的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i,当st1(i)>=st2(i)时,则st=1,否则st=0。 4 设计程序 fs=2000; %采样频率 dt=1/fs; f1=50; f2=150; %两个信号的频率 a=round(rand(1,10)); %产生原始数字随机信号 g1=a; g2=~a; %将原始数字信号反转与g1反向 g11=(ones(1,2000)) *g1; %进行抽样 g1a=g11(:) ; %将数字序列变成列向量 g21=(ones(1,2000)) *g2; g2a=g21(:) ; t=0:dt:10-dt; t1=length(t); fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t); %得到频率为f1的fsk1已调信号 fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t); %得到频率为f2的fsk2已调信号 fsk=fsk1+fsk2; %已产生2FSK信号 figure(1) no=0.01*randn(1,t1); %产生的随机噪声 sn=fsk+no; subplot(3,1,1); plot(t,no); %随机噪声的波形 title( 噪声波形 ) ylabel( 幅度 ) subplot(3,1,2); plot(t,fsk); %2FSK信号的波形 title( 2fsk信号波形 ) ylabel( 幅度 ) subplot(3,1,3); plot(t,sn); title( 经过信道后的2fsk波形 ) ylabel( 幅度的大小 ) xlabel( t ) figure(2) %fsk的解调 b1=fir1(101,[48/1000 52/1000]); b2=fir1(101,[145/1000 155/1000]); %设置带通滤波器的参数 H1=filter(b1,1,sn); H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号 subplot(2,1,1); plot(t,H1); %经过带通滤波器1的波形 title( 经过带通滤波器f1后的波形 ) ylabel( 幅度 ) subplot(2,1,2); plot(t,H2); %经过带通滤波器2的波形 title( 经过带通滤波器f2后的波形 ) ylabel(