433MHz FSK无线接收系统MATLAB仿真

论文总字数：19002字

摘 要

在通信系统的设计与仿真中，FSK无线接收系统以其抗衰减和抗干扰性能优良、频谱的利用率较高、实现方式简单等优点，在近些年的通信方面的研究中得到了很多人的青睐。本文主要进行的研究是适用于433MHz频段的FSK无线接收系统的MATLAB仿真。主要完成的工作如下：

在普通的FSK无线接收系统已经较为普遍的情况下，本文结合了近些年零中频技术因其易于集成、功耗相比其他技术有很多降低、且没有镜像干扰信号的优势所以大为火热的情况，在MATLAB软件的Simulink平台里设计了一个零中频架构的FSK无线接收系统；同时在模型里加入了加性高斯白噪声用来模拟信道干扰；然后通过多次的仿真分析出了该系统模型的误码率与其系统信噪比的关系；最后还大致探讨了关于零中频系统所面临的一些问题。

关键词：FSK，零中频，Simulink，无线接收系统

Abstract

In the design and simulation of communication systems, FSK wireless receiving systems have many advantages in their research in communication in recent years due to their excellent anti-attenuation and anti-interference performance, high spectrum utilization and simple implementation. Favor. The main research in this paper is MATLAB simulation for 433MHz FSK wireless receiving system. The main work done is as follows:

In the case that the common FSK wireless receiving system has been more common, this paper combines the advantages of zero-IF technology in recent years because it is easy to integrate, the power consumption is much lower than other technologies, and the advantage of no image interference signal is hot. In the Simulink platform of MATLAB software, a FSK wireless receiving system with zero-IF architecture is designed. At the same time, the analog channel interference is added to the model after additive Gaussian white noise. Then the simulation of the system model is analyzed through multiple simulations. The relationship between the code rate and its system signal-to-noise ratio; finally, it also discusses some of the problems faced by the zero-IF system. After comparison with the modulation and demodulation principle of FSK wireless receiving system and the principle of zero-IF technology, the modulation and demodulation results of the zero-IF architecture FSK wireless receiving system built in this design and the waveforms obtained from some steps in the middle of the system are found. It is consistent with theoretical knowledge, which verifies the feasibility of combining zero intermediate frequency with FSK in this design.

KEY WORDS: FSK, zero-IF, Simulink, wireless receiving system

目 录

第一章 绪论 1

1.1项目背景介绍 1

1.2 MATLAB的起源与发展 2

1.2.1MATLAB的特点 2

1.2.2 MATLAB的优势 3

1.3 Simulink 4

1.3.1 Simulink的优势 5

1.4本论文的工作和安排 5

第二章 FSK调制解调原理 6

2.1 FSK调制 6

2.2 FSK解调 9

第三章 零中频FSK无线接收系统的simulink仿真 12

3.1 零中频架构 12

3.2 信道噪声 13

3.3 Simulink仿真模型的建立 14

3.4 误码率 18

3.5 simulink仿真结果 19

3.5.1 调制部分仿真结果 19

3.5.2 解调部分仿真结果 20

3.6系统信噪比和误码率的关系分析 21

3.7 零中频架构面临的问题 22

3.7.1偶次失真 22

3.7.2直流偏移 23

3.7.3 IQ失配 23

3.7.4闪烁噪声 23

第四章 总结与展望 24

参考文献 25

致 谢 26

第一章 绪论

1.1项目背景介绍

近年来，通信系统的复杂度和规模一直处于一个不断增加的趋势，这使得传统老旧的设计方法开始慢慢的退出历史的舞台，因为它们已经满足不了发展的要求。而在这种情况下，通信系统的仿真模拟技术则逐渐的崭露头角。较为老旧的通信仿真技术基本就是由电路试验和人工分析两种办法组成，通过这种方法进行仿真，得到的结果与真实环境十分相似，但其耗费时间很长，且工序相当繁杂，所以渐渐的也开始被人们淡忘。而这时则应运而生了一中新的系统设计方法——通信系统的计算机模拟仿真技术，这种技术的定位介于前面提到的两种方法之间，它能在很短的时间内为用户建立起一个完整的通信系统模型，同时进行系统的相关模拟仿真。这种技术出现的早期，仿真时大多采用计算机高级程序语言，比如FORTRAN、PASCAL、C语言等，通过这种高级程序语言来编写程序进行系统仿真，确实要比前面提到的两种方法方便了很多，但却需要为考虑各种概率事件的发生、应对方案及如何展示结果而耗费很多的时间和精力。即便只是仿真一个很简单的系统，都需要写很长的程度，调试也是难度加大很多。而到了现在，数字信号处理在通信系统应用中的地位越来越高，这得益于数字技术的迅速发展和数字器件的快速普及。发展到现代通信系统中，因为数字信号相较于模拟信号，它的保密性和抗干扰能力更强；无噪声积累传输质量更高；而且基于数字信号进行工作的通信设备，外形会更加小巧，集成更加简易，功能更加智能；与计算机连接的简易性和差错控制的简易性也都更好。所以只有数字通信系统才能更易于达成当下通信技术所提出的诉求。也是因此，近半个世纪以来通信领域的核心地位已经被数字通信系统所坐稳，甚至在很多应用场景替代了模拟通信系统。

而说到数字信号传输系统，就一定会涉及到信号传输方式。在这里就要提到两种方式，一种是将数字信号利用基带进行传输的基带传输方式，另一种是先利用载波将数字信号调制成为带通信号，再进行传输的载波传输方式。但在实际应用时，因为带通特性对通信信道的影响，基本上不能实现较为直接的基带传输方式。至于载波传输方式，也是要满足一定的条件才可以实现，首先要载波将数字信号调制成为带通信号，且同时调制后的信号要和信道的特征能够达成匹配。综上所述，数字调制可以看作是对基带信号的转换过程，而转换的过程和载波有着十分紧密的关系，最终会把信号转换为带通信号。至于数字解调，利用反向思维，可以理解到数字解调就是对调制后的信号再次进行转换恢复的过程，使得系统的接收端最终能够输出需要传递的基带信号。

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