基于e—labsim的FSK調制與解調通信系統仿真—文字傳輸

李茜

摘 要：隨著社會的不斷發展，不管是經濟還是人們的生活水平，已經發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為軟件交流，這是一個信息社會。在快節奏的社會中，人們快速準確的進行通信，為了有效緩解這一問題，本課題選擇FSK調制與解調作為研究對象，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。

關鍵詞：FSK調制與解調；e-labsim仿真實驗平臺；文字傳輸

1 系統設計

1.1 通信系統的原理

（1）總體設計：設計FSK通信仿真是在一臺計算機輸入文字，經文字轉換和FSK調制后，通過發送給本機，本機接收通過FSK解調和文字反轉換后，顯示出正確的文字。仿真的總體設計框圖如圖1所示：

FSK通信仿真分為發送端和接收端，發送端包括文字轉換、FSK調制，接收端包括FSK解調、文字反轉換。

1.2 所設計子系統的原理

（1）文字轉換原理：該模塊實現文字轉換成數據碼流。里面涉及對話框的顯示和文字的輸入轉換，主要采用來自繼承CDialog類實現對話框，文字轉換主要是根據獲取到的文字，讀取機內碼找到該文字對應的十六進制，然后根據數據類型轉換為對應的二進制碼流，在傳輸數據流時要先傳輸兩個字節的幀頭0xfffff即16個1，因為任何文字轉換成的數據流都不會是0xffff，這是為了接收數據時便于對數據碼流進行處理，最后要傳輸同樣為兩字節的幀尾0xfffe。這樣便于區分一個接收數據碼流，當幀頭來時，計算機則做好接收數據的準備，當幀尾到來時，接收機則停止接收數據碼流。

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

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

（4）文字反轉換原理：接收已解調后數據流，先接收兩個字節的幀頭0xffff，再接收后面的數據，數據以8bit為一字節放在緩存區，當最后接收到幀尾時，去掉最后接收的兩個字節即幀尾，將前面的數據轉換成十六進制，再讀取機內碼找到相應的文字，輸出文字。

2 詳細設計

2.1 發送端設計

根據文字轉換和FSK調制的基本原理給出發送端的設計.在發送端，輸入的文字轉換成數據流，將產生的數據碼流輸入FSK調制模塊，最后將產生的FSK調制信號通過發送模塊發給接收端。

2.2 接收端設計

根據FSK解調的基本原理及文字反轉換的知識給出接收端的設計。在接收端，通過接收模塊收到來自發送端的FSK調制信號，進行非相干解調，通過帶通濾波器和包絡檢測器，再門限判決得到解調信號，最后進行文字反轉換顯示接收到的文字。

2.2.1 帶通濾波器模塊

濾波器的設計是使用FIR濾波器的原理，濾波器的參數是利用fdatool工具生成的系數組，然后對每一個輸入的數字進行卷積獲得濾波的結果。

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解調信號數據流轉換為數據電平，以0電平為判決門限，將兩路信號的差值作為判決條件，當差值大于0，則輸出f1信號，當差值小于0，則輸出f2信號。

2.2.3 文字反轉換模塊

經過調制解調后的數據要以文字的形式顯示出來，就要設計此模塊。首先是接收到解調后的數據流，因為數據流是不斷的在接收，所以我們要根據文字轉換時加入的幀頭幀尾來找到需要的數據流，然后對這段數據流進行處理，除去幀頭的兩個字節即16位，下面每8位bit代表一個收到的收到的文字，先將這些數據賦值給字符串，再根據計算機的機內碼找到字符串所對應的文字，將其輸出。

3 結果分析

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

4 設計心得

通過這次對文字傳輸進行FSK調制與解調的設計，我不但對通信系統更深層次的理解，通信系統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、完成統一目標的有機整體。而且也熟悉了e-labsim仿真實驗平臺，研究了e-labsim算法的二次開發范例，明白怎么使用C++語言基于該平臺進行編碼，大大加強了我的編程能力，以前學習C++語言只會進行一些簡單的編程，沒有實際用處，經過這次設計，真正意義上的明白了如何運用C++編程來實現需要的功能將其用于實際。

參考文獻

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].國防工業出版社，2014.

（作者單位：重慶交通大學）