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基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通传输系统建模与仿真
1
物联网通信技术课程设计
序
号
内 容
评级(√)
评阅教师
1
格式正确、内容充实、论述充分、结论
真实、偶有个别格式错误,无抄袭无雷
同(90-100 分)。
2
格式正确、内容较充实、论述较充分、
结论真实、有若干格式错误,无抄袭无
雷同(80-89 分)。
3
格式基本正确、内容基本正确、论述基
本清晰、结论真实、有多处错误或者有
部分论述内容不够充实,或存在雷同现
象(70-79 分)。
4
格式基本正确,内容能满足要求,论述
能满足要求、结论基本真实,有较多错
误,内容比较单薄,或存在雷同段落
(60-69 分)。
5
错误较多,内容和论述存在较多问题,
内容严重不足,存在抄袭或大量雷同内
容(0-59 分)。
6
加分项:采用新方法、新技术,加分后
总分不超过 100 分。
备注:抄袭和雷同包括了从网络大段抄
袭。
合计得分
基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通传输系统建模与仿真
2
摘 要
本次课程设计旨在通过 MATLAB/Simulink 对 2FSK 数字带通传输系统进
行建模与仿真,以深入了解系统的性能和行为。我们采用 2FSK 调制方案,
通过仿真观察系统成功实现了数字比特序列到频率切换的映射,并在解调
过程中准确还原原始数据。
我们在不同信噪比条件下,通过详细的误码率性能分析,研究了误码
率的区别,来验证系统的可靠性。此外,我们还设置了两种解调方法(相
干解调和非相干解调),以实现实验的对比参照效果,观测不同解调性能
的效果,同时我们还对调制和解调前后的功率谱进行详细分析。
在系统优化方面,我们通过设置了监测和观察模块,来对误码率进行
监测和优化,通过对比观察输入与输出波形之间存在的延迟,找出延迟数,
并通过延迟模块延迟我们的输入信号,达到减少误码率的效果。
总体而言,本研究通过 MATLAB/Simulink 的建模与仿真,全面评估了
2FSK 数字带通传输系统的性能。这一工作为数字通信系统的设计和优化提
供了有力的工具,提高通信系统的可靠性和性能。
关键词:2FSK;Simulink;误码率;相干解调;
基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通传输系统建模与仿真
3
Abstract
This course design aims to model and simulate a 2FSK digital bandpass
transmission system using MATLAB/Simulink, in order to gain an in-depth
understanding of the system's performance and behavior. We adopted the 2FSK
modulation scheme and observed through simulation that the system
successfully achieved mapping of the digital bit sequence to frequency
switching and accurately restored the original data during the demodulation
process.
Under different signal-to-noise ratio conditions, we studied the variations
in bit error rate (BER) through detailed BER performance analysis to verify the
system's reliability. Additionally, we set up two types of demodulation methods
(coherent demodulation and non-coherent demodulation) for experimental
comparative reference to observe the effects of different demodulation
performances. We also conducted a detailed analysis of the power spectra before
and after modulation and demodulation.
In terms of system optimization, we set up monitoring and observation
modules to monitor and optimize the bit error rate. By comparing and observing
the delay between the input and output waveforms, we identified the number of
delays, and by delaying our input signal through a delay module, we achieved
the effect of reducing the BER.
Overall, this study comprehensively evaluated the performance of the
2FSK digital bandpass transmission system through modeling and simulation
with MATLAB/Simulink. This work provides a powerful tool for the design and
optimization of digital communication systems, enhancing the reliability and
performance of communication systems.
Keywords: 2FSK; Simulink; Bit Error Rate; Coherent Demodulation;
基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通传输系统建模与仿真
4
目 录
1.概述 ................................................................................................................... 5
1.1 国内外研究背景 ................................................................................... 5
1.2 报告组织形式 ........................................................................................ 6
2.系统模型 ........................................................................................................... 6
2.1 系统的模型 ........................................................................................... 6
2.1.1 2FSK 调制原理 ...........................................................................6
2.1.2 2FSK 的解调原理 ....................................................................8
2.2 系统各模块功能分析 ........................................................................... 8
3. 仿真软件 ......................................................................................................... 9
3.1 Simulink 的简单介绍 ......................................................................... 9
3.2 Simulink 的使用流程 ....................................................................... 10
3.2.1 进入 Simulink 模块 ................................................................. 10
3.2.2 进入模型编辑窗口 .................................................................. 11
3.2.3 新建、运行、保存文件 .......................................................... 11
3.2.4 添加模块 .................................................................................. 12
3.2.5 模型之间的连线以及参数设置 .............................................. 13
4.系统模型的建立及其仿真 ............................................................................. 14
4.1 系统模型的建立 ................................................................................. 14
4.2 各模块参数说明 ................................................................................. 17
4.3 实验仿真和分析 .................................................................................. 20
4.3 系统性能分析 ..................................................................................... 23
4.3.1 误码率分析 .............................................................................. 23
4.3.2 功率谱密度分析 ...................................................................... 26
4.3.3 解调器设计和性能分析 .......................................................... 29
5.结论 ................................................................................................................. 32
致谢 .................................................................................................................... 34
参考文献 ............................................................................................................ 35
基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通传输系统建模与仿真
5
1.概述
1.1 国内外研究背景
数字通信系统在现代通信领域占据着至关重要的地位
[1]
,为了更好地理
解和优化这些系统,研究人员广泛采用了建模与仿真技术。在数字通信调
制技术中,二进制频移键控(2FSK)因其简单、可靠的特性在许多应用中
得到了广泛应用
[2]
。本课程设计以基于 MATLAB/Simulink 的 2FSK 数字带通
传输系统建模与仿真为主题,通过设计出 2FSK 的调制和解调过程,来实现
模拟信号的传递过程。
(1)国内研究背景:
在国内,数字通信系统的研究与应用已经取得了显著的进展。随着通
信技术的迅速发展,数字通信系统的建模与仿真成为了研究和工程实践中
不可或缺的一部分。国内许多研究机构和高校在数字通信领域取得了丰硕
的研究成果,涵盖了从基础理论到系统设计的方方面面。针对 2FSK 调制技
术,国内学者们关注其在不同场景下的性能分析和优化。通过仿真工具,
研究者能够更好地理解 2FSK 在不同信道条件下的表现,包括抗噪声性能、
误码率等
[3]
。此外,一些研究也涉及到了 2FSK 系统在实际通信环境中的应
用,如物联网、移动通信等。
(2) 国外研究背景:
在国外,数字通信系统的研究同样具有广泛的深度和广度。许多国外
研究团队致力于数字通信系统的建模与仿真,其中 MATLAB/Simulink 作为
一个强大的工具平台备受研究者们的喜爱。在国外学术期刊和国际会议上,
关于 2FSK 调制的研究涉及到了多个方向。研究者们不仅关注 2FSK 的性能
优化,还关心其在无线传感器网络、卫星通信、雷达系统等实际应用中的
性能表现。此外,一些前沿的研究方向如量子通信与 2FSK 结合的研究也逐
渐引起了学术界的关注。
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