基于e—labsim的FSK調(diào)制與解調(diào)通信系統(tǒng)仿真—文字傳輸

李茜

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，不管是經(jīng)濟(jì)還是人們的生活水平，已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，特別是人們的交流方式已從最基本的面對面交流變?yōu)檐浖涣鳎@是一個信息社會。在快節(jié)奏的社會中，人們快速準(zhǔn)確的進(jìn)行通信，為了有效緩解這一問題，本課題選擇FSK調(diào)制與解調(diào)作為研究對象，作基于e-labsim仿真實驗平臺的FSK通信仿真，以實現(xiàn)文字的傳輸來檢驗本仿真的正確性，說明本仿真具有可實用性。

關(guān)鍵詞：FSK調(diào)制與解調(diào)；e-labsim仿真實驗平臺；文字傳輸

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 通信系統(tǒng)的原理

（1）總體設(shè)計：設(shè)計FSK通信仿真是在一臺計算機(jī)輸入文字，經(jīng)文字轉(zhuǎn)換和FSK調(diào)制后，通過發(fā)送給本機(jī)，本機(jī)接收通過FSK解調(diào)和文字反轉(zhuǎn)換后，顯示出正確的文字。仿真的總體設(shè)計框圖如圖1所示：

FSK通信仿真分為發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括文字轉(zhuǎn)換、FSK調(diào)制，接收端包括FSK解調(diào)、文字反轉(zhuǎn)換。

1.2 所設(shè)計子系統(tǒng)的原理

（1）文字轉(zhuǎn)換原理：該模塊實現(xiàn)文字轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼流。里面涉及對話框的顯示和文字的輸入轉(zhuǎn)換，主要采用來自繼承CDialog類實現(xiàn)對話框，文字轉(zhuǎn)換主要是根據(jù)獲取到的文字，讀取機(jī)內(nèi)碼找到該文字對應(yīng)的十六進(jìn)制，然后根據(jù)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二進(jìn)制碼流，在傳輸數(shù)據(jù)流時要先傳輸兩個字節(jié)的幀頭0xfffff即16個1，因為任何文字轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)流都不會是0xffff，這是為了接收數(shù)據(jù)時便于對數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行處理，最后要傳輸同樣為兩字節(jié)的幀尾0xfffe。這樣便于區(qū)分一個接收數(shù)據(jù)碼流，當(dāng)幀頭來時，計算機(jī)則做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，當(dāng)幀尾到來時，接收機(jī)則停止接收數(shù)據(jù)碼流。

（2）2FSK基本原理：2FSK信號的產(chǎn)生采用鍵控法來實現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對兩個不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個碼元TB期間輸出f1或f2兩個載波之一。

（3）2FSK解調(diào)原理：2FSK信號常用解調(diào)方法是非相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行判決。

（4）文字反轉(zhuǎn)換原理：接收已解調(diào)后數(shù)據(jù)流，先接收兩個字節(jié)的幀頭0xffff，再接收后面的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以8bit為一字節(jié)放在緩存區(qū)，當(dāng)最后接收到幀尾時，去掉最后接收的兩個字節(jié)即幀尾，將前面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，再讀取機(jī)內(nèi)碼找到相應(yīng)的文字，輸出文字。

2 詳細(xì)設(shè)計

2.1 發(fā)送端設(shè)計

根據(jù)文字轉(zhuǎn)換和FSK調(diào)制的基本原理給出發(fā)送端的設(shè)計.在發(fā)送端，輸入的文字轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)碼流輸入FSK調(diào)制模塊，最后將產(chǎn)生的FSK調(diào)制信號通過發(fā)送模塊發(fā)給接收端。

2.2 接收端設(shè)計

根據(jù)FSK解調(diào)的基本原理及文字反轉(zhuǎn)換的知識給出接收端的設(shè)計。在接收端，通過接收模塊收到來自發(fā)送端的FSK調(diào)制信號，進(jìn)行非相干解調(diào)，通過帶通濾波器和包絡(luò)檢測器，再門限判決得到解調(diào)信號，最后進(jìn)行文字反轉(zhuǎn)換顯示接收到的文字。

2.2.1 帶通濾波器模塊

濾波器的設(shè)計是使用FIR濾波器的原理，濾波器的參數(shù)是利用fdatool工具生成的系數(shù)組，然后對每一個輸入的數(shù)字進(jìn)行卷積獲得濾波的結(jié)果。

2.2.2 門限判決模塊

門限判決模塊是將通過帶通濾波器后的FSK解調(diào)信號數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)電平，以0電平為判決門限，將兩路信號的差值作為判決條件，當(dāng)差值大于0，則輸出f1信號，當(dāng)差值小于0，則輸出f2信號。

2.2.3 文字反轉(zhuǎn)換模塊

經(jīng)過調(diào)制解調(diào)后的數(shù)據(jù)要以文字的形式顯示出來，就要設(shè)計此模塊。首先是接收到解調(diào)后的數(shù)據(jù)流，因為數(shù)據(jù)流是不斷的在接收，所以我們要根據(jù)文字轉(zhuǎn)換時加入的幀頭幀尾來找到需要的數(shù)據(jù)流，然后對這段數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，除去幀頭的兩個字節(jié)即16位，下面每8位bit代表一個收到的收到的文字，先將這些數(shù)據(jù)賦值給字符串，再根據(jù)計算機(jī)的機(jī)內(nèi)碼找到字符串所對應(yīng)的文字，將其輸出。

3 結(jié)果分析

整個系統(tǒng)仿真正確，當(dāng)在發(fā)送端輸入“1123”后，接收端顯示出“1123”。調(diào)制后的波形是通過不同頻率載波來承載高低電平信息的，這達(dá)到了FSK調(diào)制的目的。解調(diào)后的波形和調(diào)制就是一個逆變換，調(diào)制前的波形與調(diào)制后的波形一致，說明了FSK調(diào)制的正確性。接受到的文字與發(fā)送的文字具有一致性，說明該系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了預(yù)期功能，具有較大實用性。

4 設(shè)計心得

通過這次對文字傳輸進(jìn)行FSK調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計，我不但對通信系統(tǒng)更深層次的理解，通信系統(tǒng)通常是由具有特定功能、相互作用和相互依賴的若干單元組成的、完成統(tǒng)一目標(biāo)的有機(jī)整體。而且也熟悉了e-labsim仿真實驗平臺，研究了e-labsim算法的二次開發(fā)范例，明白怎么使用C++語言基于該平臺進(jìn)行編碼，大大加強(qiáng)了我的編程能力，以前學(xué)習(xí)C++語言只會進(jìn)行一些簡單的編程，沒有實際用處，經(jīng)過這次設(shè)計，真正意義上的明白了如何運(yùn)用C++編程來實現(xiàn)需要的功能將其用于實際。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].國防工業(yè)出版社，2014.

（作者單位：重慶交通大學(xué)）