MATLAB应用于数字通信系统调制解调技术的仿真方案设计书研究.docx

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MATLAB应用于数字通信系统调制解调技术的仿真方案设计书研究

封面

作者：

PanHongliang

仅供个人学习

毕业论文

题目：

MATLAB应用于数字通信系统调制解调技术的仿真设计研究

学生姓名：

学号：

学院：

系名：

专业：

指导教师：

年月日

摘要

如今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。

而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。

因此信号的调制方式也由模拟方式持续、广泛地向数字方式转换。

本论文根据当今现代通信技术的发展，对信号的数字调制方式的一种—MFSK的调制解调原理进行了研究和实验。

并用城市地形对设计结果进行了论证。

关键词：

城市地形；通信系统；FSK；MFSK；仿真

Abstract

Nowitisaninformationsociety.Intheallofinformationtechnologies,transmissionandcommunicationofinformationtakeanimportanteffect.Forthetransmissionofinformation,Digitalcommunicationhasbeenanimportantmeans.Sothewayofsignalmodulationisconvertedfromanalogtodigitalcontinuallyandwidely.ThisthesisstudiesthetheoryofmodulationanddemodulationofMFSKschemewhichisakindofdigitalmethoddependingonthedevelopmentoftoday’scommunicationtechnologies.Andtheresultofdesignhasbeenvalidatedwithurbantopographic.

KeyWords：

urbantopographic;communicationsystem;FSK;MFSK;simulation

目录

第一章绪论………………………………………………

第二章数字通信系统及调制解调…………………………

2.1数字通信系统…………………………………………………

2.2信道编码………………………………………………………

2.3调制解调技术…………………………………………………

2.4程序仿真中相关MATLAB库函数（M函数）的介绍……………

第三章本论……………………………………………………

3.1提出城市地形MFSK技术探析………………………………

3.2MSK原理………………………………………………………

3.3MSK调制的特点………………………………………………

3.4模型设计原理………………………………………………

第四章具体设计………………………………………………

4.1针对城市地形MFSK设计技术方案…………………………

4.2城市地形下MFSK仿真方案设计……………………………

4.3MFSK调制VHDL程序仿真图及注释…………………………

第五章结论……………………………………………………

致谢……………………………………………………………

参考文献………………………………………………………

第一章绪论

当今，通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，因此在各种通信系统的设计研发环节中，软件仿真已成为必不可少的部分。

Matlab语言的simulink动态系统仿真软件包，是一个常用的电子设计自动化（EDA）软件，它支持连续、离散两种混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。

尤其是它所包含的各种通信仿真模块已作为各种通信系统分析、设计、仿真和实验的综合平台。

在频带受限的信道中，总是希望既能提高频带利用率，又能在不增加信道传输带宽的前提下降低差错率。

多进制频移控（MFSK，multiplefrequencyshiftkeying），是一种在各种频率离散音频脉冲爆发传送数字信息的信号调制方法。

它原来是欧洲和英国政府机构在20世纪中叶使用。

在那时它叫做Piccolo,一种乐器的名字，这种乐器的声音音调很高，就像一个MFSK信号经过收音机的喇叭时发出的声音。

　　MFSK类似频移监控（FSK），但是使用的频率要至少多两个。

最常见的MFSK形式使用16个频率，叫做MFSK16。

这些音调一次传送一个。

每个音调持续时间不到一秒。

MFSK中波特（每秒传输的数目）与比特/秒（bps）的比率要比二进制中小。

这减少了噪音和对数据传输速率的干扰的错误的产生。

为了提供更大的精确性，前向纠错技术（FEC）被使用。

　　MFSK的缺点包括：

给定数据速率的信号带宽比二进制大，接收设备的调整比较严格。

为了使MFSK的减少错误的特性发挥作用，接收器必须能够杂长时间保持固定频率。

　　即使MFSK是一个几十年的老方法，一些工程师仍认为它是一种尖端的方法。

先在，它的主要使用者是业余无线电试验者。

带声卡的计算机能够产生、解码和显示信号。

使用MFSK16de业余无线电报务员说使用合适的发报机它能够提供可靠的半双工长距离通信，而且有时在其它方法失败时，它却能够成功。

随着通信系统的规模和复杂度不断增加,传统的设计方法已经不能适应发展的需要,通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。

传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验两种，可以得到与真实环境十分接近的结果，但耗时长，方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述两种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真。

早期，多采用计算机高级程序语言（FORTRAN、PASCAL、C等）进行仿真，用这些高级程序语言编写系统仿真程序，虽然比上述两种方法更加便捷，但在程序编写中仍需花费大量时间精力考虑事件的发生、处理以及结果的可视化等因素。

即使是一个简单系统，程序都十分冗长，难于调试[1]。

随着计算机仿真技术的发展，构筑通信系统仿真平台，可以在计算机上显示不同系统的工作原理，进行波形观察、频谱分析和性能分析等，为通信系统设计和研究提供强有力的指导。

多进制频移键控MFSK

调制原理：

在MFSK方式中，MFSK信号常用频率选择法产生。

调制器框图如图1-7所示，先将数据比特流经过一个串/并转换器变成多路并行数据，将这多路并行数据分别用不同的频率通过线性门进行选择，再将各线性门输出的数据进行叠加，输出的即为MFSK信号。

图1-1MFSK调制器框图

解调原理：

MFSK的解调方法常用非相干解调，如图1-2所示，将接受到的MFSK信号通过滤波器进行滤波，然后将滤波后的信号分别送到Ｍ个带通滤波器进行滤波，再将输出信号进行包络检波，最后将这Ｍ个信号进行抽样和判决，最后经过一个逻辑电路，将多进制信号转化为二进制信号即可。

图1-2MFSK信号非相干解调

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【通信工程本/专科优秀毕业论文修改与拟稿】

图1MFSK系统原理框图

4.1.2MFSK调制电路的FPGA实现

基于FPGA的MFSK调制电路方框图

  调制电路方框图如图2所示。

基带信号通过串/并转换得到2位并行信号；四选一开关根据两位并行信号选择相应的载波输出（例中M取4）。

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第五章结论

MATLAB是通信方向主要的专业课程之一。

在通信与电子工程领域，系统仿真技术一直是进行新型通信协议研发、通信体制的性能研究、通信系统设计等的重要手段。

通过这次课程设计，我们在强大的MATLAB平台上对数字信号的传输系统进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。

通过这次的课程设计，我们对信息和通信系统有了更进一步的认识，尤其是在系统设计方面，尽管是非常基础的MSK系统的仿真，也是经过若干设备协同工作，才能保证信号有效传输，而小到仅仅是一个参数，都有可能导致整个系统无法正常运行。

通过在城市地形环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体经验，第一是MATLAB中Simulink功能模块的使用方法，第二是图形化和结构化的系统设计方法。

这些经验虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。

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致谢

在整个仿真过程中也遇到很多现实的问题，比如各版本MATLAB软件并不完全兼容，许多复杂模块参数深奥难以正确设置，这些都是今后学习中需要进一步加强和完善的地方。

在实习设计过程中，也同样遇到了许多棘手问题，比如参数设置的不理想因此总是会出现波形失真的现象等问题。

但是通过上网查找资料和查询参考书能够让我更好的完成此次设计。

同时这次设计也让我能够更好的对应用工具MATLAB有进一步的了解和应用。

这次的课程实习使我收获很大，对MATLAB有了更深一步的认识。

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参考文献

[1]张森、张正亮等，MATLAB仿真技术与实力应用教程—北京：

机械工业出版社，2004

[2]樊昌信等，通信原理—北京：

国防工业出版社，2003

[3]张葛祥、李娜等，MATLAB仿真技术与应用—北京：

清华大学出版社，2003

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版权申明

本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。

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