基于e—labsim的FSK调制与解调通信系统仿真—文字传输

李茜

摘 要：随着社会的不断发展，不管是经济还是人们的生活水平，已经发生了翻天覆地的变化，特别是人们的交流方式已从最基本的面对面交流变为软件交流，这是一个信息社会。在快节奏的社会中，人们快速准确的进行通信，为了有效缓解这一问题，本课题选择FSK调制与解调作为研究对象，作基于e-labsim仿真实验平台的FSK通信仿真，以实现文字的传输来检验本仿真的正确性，说明本仿真具有可实用性。

关键词：FSK调制与解调；e-labsim仿真实验平台；文字传输

1 系统设计

1.1 通信系统的原理

（1）总体设计：设计FSK通信仿真是在一台计算机输入文字，经文字转换和FSK调制后，通过发送给本机，本机接收通过FSK解调和文字反转换后，显示出正确的文字。仿真的总体设计框图如图1所示：

FSK通信仿真分为发送端和接收端，发送端包括文字转换、FSK调制，接收端包括FSK解调、文字反转换。

1.2 所设计子系统的原理

（1）文字轉换原理：该模块实现文字转换成数据码流。里面涉及对话框的显示和文字的输入转换，主要采用来自继承CDialog类实现对话框，文字转换主要是根据获取到的文字，读取机内码找到该文字对应的十六进制，然后根据数据类型转换为对应的二进制码流，在传输数据流时要先传输两个字节的帧头0xfffff即16个1，因为任何文字转换成的数据流都不会是0xffff，这是为了接收数据时便于对数据码流进行处理，最后要传输同样为两字节的帧尾0xfffe。这样便于区分一个接收数据码流，当帧头来时，计算机则做好接收数据的准备，当帧尾到来时，接收机则停止接收数据码流。

（2）2FSK基本原理：2FSK信号的产生采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元TB期间输出f1或f2两个载波之一。

（3）2FSK解调原理：2FSK信号常用解调方法是非相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。

（4）文字反转换原理：接收已解调后数据流，先接收两个字节的帧头0xffff，再接收后面的数据，数据以8bit为一字节放在缓存区，当最后接收到帧尾时，去掉最后接收的两个字节即帧尾，将前面的数据转换成十六进制，再读取机内码找到相应的文字，输出文字。

2 详细设计

2.1 发送端设计

根据文字转换和FSK调制的基本原理给出发送端的设计.在发送端，输入的文字转换成数据流，将产生的数据码流输入FSK调制模块，最后将产生的FSK调制信号通过发送模块发给接收端。

2.2 接收端设计

根据FSK解调的基本原理及文字反转换的知识给出接收端的设计。在接收端，通过接收模块收到来自发送端的FSK调制信号，进行非相干解调，通过带通滤波器和包络检测器，再门限判决得到解调信号，最后进行文字反转换显示接收到的文字。

2.2.1 带通滤波器模块

滤波器的设计是使用FIR滤波器的原理，滤波器的参数是利用fdatool工具生成的系数组，然后对每一个输入的数字进行卷积获得滤波的结果。

2.2.2 门限判决模块

门限判决模块是将通过带通滤波器后的FSK解调信号数据流转换为数据电平，以0电平为判决门限，将两路信号的差值作为判决条件，当差值大于0，则输出f1信号，当差值小于0，则输出f2信号。

2.2.3 文字反转换模块

经过调制解调后的数据要以文字的形式显示出来，就要设计此模块。首先是接收到解调后的数据流，因为数据流是不断的在接收，所以我们要根据文字转换时加入的帧头帧尾来找到需要的数据流，然后对这段数据流进行处理，除去帧头的两个字节即16位，下面每8位bit代表一个收到的收到的文字，先将这些数据赋值给字符串，再根据计算机的机内码找到字符串所对应的文字，将其输出。

3 结果分析

整个系统仿真正确，当在发送端输入“1123”后，接收端显示出“1123”。调制后的波形是通过不同频率载波来承载高低电平信息的，这达到了FSK调制的目的。解调后的波形和调制就是一个逆变换，调制前的波形与调制后的波形一致，说明了FSK调制的正确性。接受到的文字与发送的文字具有一致性，说明该系统很好的实现了预期功能，具有较大实用性。

4 设计心得

通过这次对文字传输进行FSK调制与解调的设计，我不但对通信系统更深层次的理解，通信系统通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体。而且也熟悉了e-labsim仿真实验平台，研究了e-labsim算法的二次开发范例，明白怎么使用C++语言基于该平台进行编码，大大加强了我的编程能力，以前学习C++语言只会进行一些简单的编程，没有实际用处，经过这次设计，真正意义上的明白了如何运用C++编程来实现需要的功能将其用于实际。

参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜.通信原理[M].国防工业出版社，2014.

（作者单位：重庆交通大学）