基于MATLAB/Simulink混沌信號(hào)的2FSK調(diào)制解調(diào)仿真

權(quán)循忠

（1.淮南師范學(xué)院，安徽淮南232009；2.南京航空航天大學(xué)，江蘇南京210016）

0 概述

混沌信號(hào)是在某些確定的系統(tǒng)環(huán)境下，表現(xiàn)為一種復(fù)雜沒(méi)有規(guī)律的信息，這種信息貌似隨機(jī)的不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，不可預(yù)測(cè)。混沌信號(hào)處理在非線性領(lǐng)域有十分廣泛的研究?jī)r(jià)值及應(yīng)用前景，處理的方法有很多，本文擬用混沌信號(hào)調(diào)制解調(diào)處理后，驗(yàn)證其輸出波形依然是混沌波形。

1 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型的構(gòu)建

1.1 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)使用調(diào)頻法產(chǎn)生2FSK 信號(hào)、添加高斯白噪聲、使用相干解調(diào)、抽樣判決等構(gòu)建模型。

2FSK的調(diào)制方式主要采用鍵控法調(diào)頻產(chǎn)生2FSK 信號(hào)。數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，2FSK 調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來(lái)傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列。可以用二進(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來(lái)對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。

2FSK的解調(diào)方式有兩種：相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解調(diào)方式采用相干解調(diào)，此方法在大多數(shù)情況下解調(diào)結(jié)果都比較要好。

2 2FSK調(diào)制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)整體電路圖設(shè)計(jì)

正弦載波f 1是幅度為2頻率為5Hz采樣周期為0.002的信號(hào)。

設(shè)置依據(jù)：實(shí)際上載波的頻率應(yīng)該很高，但這里為了調(diào)制時(shí)便于波形的對(duì)比觀察，故設(shè)為f1=5Hz。f2=10Hz的設(shè)置同理。

本設(shè)計(jì)中濾波器據(jù)選擇的是Analog FilterDesign，選用的均是巴爾沃斯濾波器，至于低通和帶通的區(qū)別只要把參數(shù)設(shè)置好就可以了，噪聲選擇的是高斯白噪聲AWEN channel。同時(shí)選用了5個(gè)示波器scope，四個(gè)載波sinewave，四個(gè)相乘器product，以及relationaloperator，移相器unitdelay和加法器等。

2.2 前置電路優(yōu)化

由于本系統(tǒng)所輸出的信號(hào)，受制于系統(tǒng)電路本體，針對(duì)小信號(hào)的仿真，難于實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了以共射極放大電路模塊置于接受信號(hào)前端，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，可以有效的處理小信號(hào)仿真實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)

仿真流程模式：利用2FSK 調(diào)制輸出混沌信號(hào)波形，加入高斯白噪聲后波形，經(jīng)過(guò)帶通濾波器并與F1相乘如圖4，經(jīng)過(guò)帶通濾波器并與F2相乘所得波形最后解調(diào)出的波形圖5所示，比較圖4及圖5的波形，可以看出來(lái)波形基本一致，從而驗(yàn)證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

4 系統(tǒng)誤差分析

輸入與輸出信號(hào)的電壓實(shí)際測(cè)算，以及經(jīng)過(guò)系統(tǒng)前置放大器后輸出電壓的理論值與實(shí)際測(cè)量值的誤差比較，比較數(shù)據(jù)如表1所示，通過(guò)matlab軟件進(jìn)行誤差系統(tǒng)分析，分析結(jié)果如圖6所示，可以看出，系統(tǒng)誤差呈現(xiàn)波動(dòng)時(shí)變化趨勢(shì)。

圖2 系統(tǒng)整體電路圖

表1 增益計(jì)算與誤差統(tǒng)計(jì)

圖4 混沌信號(hào)2FSK 調(diào)制輸出波形

圖5 混沌信號(hào)2FSK 解調(diào)輸出波形

圖6 系統(tǒng)誤差分析

5 結(jié)論

構(gòu)建2FSK 調(diào)制解調(diào)模型，針對(duì)混沌信號(hào)的調(diào)制解調(diào)處理，以及處理的信號(hào)比對(duì)，信號(hào)調(diào)制解調(diào)前后基本一致，驗(yàn)證本系統(tǒng)對(duì)于混沌信號(hào)的處理是有效的，同時(shí)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)誤差分析，從趨勢(shì)圖可以看出來(lái)，也是漸進(jìn)收斂的。

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理（第6版）.國(guó)防工業(yè)出版社，2009.5

[2]邵玉斌.Matlab/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例分析.清華大學(xué)出版社，2008

[3]趙靜，張瑾.基于MATLAB的通信系統(tǒng)仿真.北京.北京航空航天大學(xué)出版社，2007

[4]王興亮.數(shù)字通信原理與技術(shù)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2006

[5]徐明遠(yuǎn).MATLAB 仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2005

[6]孫屹，吳磊編著.Simulink 通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社，2003

[7]王秉鈞，王少勇，王彥杰.通信原理基本教程.北京.北京郵電大學(xué)出版社，2005