✨ v1.3.2 更新: 提供历史清理脚本、输出路径脱敏、文档全面对齐！
✨ v1.3.1 更新: 移除所有隐私信息，使用通用路径占位符，项目更安全！
✨ v1.3.0 重大更新: 交互式图窗功能完全可用，无冻结问题！
✨ v1.1.0 突破性更新: 解调算法完全重写，系统从失败到成功的重大突破！误码率从70%降至0%，文本恢复率100%！
项目简介
基于Julia语言实现的2FSK（二进制频移键控）信号调制解调系统，在MWORKS Syslab 2025b环境中运行，包含完整的调制、信道仿真、解调和误码率分析功能。
系统特性
- ✨ 完整的2FSK通信系统：调制、信道、解调全流程
- 📊 误码率分析：仿真与理论对比
- 🔧 模块化设计：易于理解和扩展
- 🎯 支持中文：可传输中文字符（UTF-16编码）
- 📈 数据导出：CSV格式，便于后续分析
系统参数
| 参数 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| 传输信息 | "测试251113" | 可自定义 |
| 码元速率 | 21 KBaud | 符号传输速率 |
| 载波频率 f0 | 84 kHz | 表示比特'0' (4×21kHz) |
| 载波频率 f1 | 42 kHz | 表示比特'1' (2×21kHz) |
| 采样频率 | 840 kHz | 10倍载波频率 |
| 信道类型 | AWGN | 加性高斯白噪声 |
| 默认SNR | 10 dB | 信噪比 |
| 解调方式 | 包络解调 | 非相干解调 |
项目结构
2FSK_System/
├── src/ # 源代码模块
│ ├── modulation.jl # 调制模块（文本↔二进制，2FSK调制）
│ ├── channel.jl # 信道模块（AWGN噪声）
│ ├── demodulation.jl # 解调模块（能量检测解调）
│ └── ber_analysis.jl # 误码率分析模块
├── main.jl # 主程序（图形界面版本）
├── install_pyplot.jl # PyPlot安装脚本
├── Project.toml # 项目依赖配置
├── tools/privacy/ # Git历史清理辅助文件
├── docs/ # 文档集合（除README外）
│ ├── CHANGELOG.md # 版本更新日志
│ ├── PRIVACY_NOTE.md # 隐私信息说明
│ └── QUICKSTART.md # 快速开始与图形指南
├── README.md # 项目文档（本文件）
├── LICENSE # Mozilla Public License 2.0
└── .gitignore # Git忽略配置
快速开始
环境要求
- MWORKS Syslab 2025b 或更高版本（内置Julia 1.9.3）
- 依赖包：DSP, FFTW, SpecialFunctions, Statistics, PyPlot（自动安装）
路径配置
首次运行前请确认所有占位符已替换为实际环境信息：
<PROJECT_ROOT>：项目根目录（例：D:/Projects/2FSK_System）<USER_ONEDRIVE>：OneDrive 文件夹名称<USER>：操作系统用户名
在 Julia REPL 中可通过以下方式完成配置：
PROJECT_ROOT = "D:/Projects/2FSK_System" # 修改为你的真实路径
cd(PROJECT_ROOT)
Windows 支持 "D:/..." 与 "D:\\..." 两种写法。建议完成下列检查清单：
-
<PROJECT_ROOT>已更新为真实路径 - Julia 版本 ≥ 1.6，MWORKS Syslab 已安装
-
install_pyplot.jl成功运行 -
main.jl可无误执行
运行程序
首次运行（安装PyPlot）：
# 1. 切换到项目目录（请修改为您的实际路径）
cd("D:/Projects/2FSK_System") # 修改此路径！
# 2. 安装PyPlot图形库（只需运行一次）
include("install_pyplot.jl")
日常运行：
# 切换到项目目录（请修改为您的实际路径）
cd("D:/Projects/2FSK_System") # 修改此路径！
# 运行主程序
include("main.jl")
输出文件：
- 📊 图形文件：
waveforms.png- 调制/接收信号波形图ber_curve.png- 误码率曲线图spectrum.png- 频谱图
- 📝 数据文件：
ber_data.csv- 误码率数据spectrum_data.csv- 频谱数据
备注
- 如果PyPlot安装困难，程序会自动降级为仅生成CSV数据文件
- 路径说明：文档中的
<PROJECT_ROOT>需要替换为您的实际项目路径
更多使用示例（含图形模式）可参见 docs/QUICKSTART.md。
功能模块
1. 调制模块 (modulation.jl)
text_to_binary(text)- 文本转二进制（UTF-16编码）binary_to_text(binary)- 二进制转文本fsk_modulate(bits, f0, f1, symbol_rate, fs)- 2FSK调制
2. 信道模块 (channel.jl)
add_awgn_noise(signal, snr_db)- 添加高斯白噪声calculate_snr(signal, noisy_signal)- 计算实际信噪比
3. 解调模块 (demodulation.jl)
bandpass_filter(signal, center_freq, bandwidth, fs)- 带通滤波envelope_detector(signal)- 包络检测envelope_demodulation(signal, f0, f1, symbol_rate, fs)- 完整解调
4. 误码率分析模块 (ber_analysis.jl)
calculate_ber(original, demodulated)- 计算误码率theoretical_ber_2fsk(snr_db)- 理论误码率calculate_ber_vs_snr(...)- 不同SNR下的误码率曲线
输出结果
控制台输出
- 系统参数汇总
- 各步骤执行信息
- 传输性能指标
- 误码率分析表格
文件输出（无Plots版本）
ber_data.csv- 误码率数据spectrum_data.csv- 频谱数据
图像输出（图形版本）
waveforms.png- 信号波形图ber_curve.png- 误码率曲线spectrum.png- 频谱图ber_data.csv- 误码率数据spectrum_data.csv- 频谱数据
理论基础
2FSK调制原理
2FSK使用两个不同频率的载波表示二进制信息：
s_0(t) = A \cos(2\pi f_0 t), \quad \text{比特'0'}
s_1(t) = A \cos(2\pi f_1 t), \quad \text{比特'1'}
包络解调过程
- 带通滤波：分离两个频率分量
- 包络检测：希尔伯特变换提取幅度
- 判决：能量比较恢复比特
理论误码率
非相干2FSK的理论误码率：
P_e = \frac{1}{2} \exp\left(-\frac{E_b}{2N_0}\right)
其中 E_b/N_0 是每比特能量与噪声功率谱密度之比。
自定义参数
在 main.jl 中修改：
const MESSAGE = "你的消息" # 传输内容
const SYMBOL_RATE = 21e3 # 码元速率
const SNR_TEST = 10.0 # 测试信噪比
snr_range = 0:2:14 # SNR分析范围
性能分析
在不同信噪比下的典型误码率：
| SNR (dB) | 理论BER | 仿真BER |
|---|---|---|
| 0 | ~3.9e-1 | ~4.0e-1 |
| 4 | ~1.4e-1 | ~1.5e-1 |
| 8 | ~1.8e-2 | ~1.9e-2 |
| 12 | ~6.7e-4 | ~7.0e-4 |
常见问题
Q: PyPlot安装失败？
A: 参考 docs/QUICKSTART.md 中的故障排除步骤，或暂时以CSV数据模式运行（程序会自动降级）。
Q: 程序运行但没有生成图片？
A: PyPlot可能加载失败，程序会自动降级为仅生成CSV数据文件。检查控制台输出。
Q: 如何修改载波频率？
A: 修改 F0 和 F1 参数，建议保持 f0=4×symbol_rate, f1=2×symbol_rate 的关系。
Q: 如何增加测试数据量？
A: 修改 test_length 变量（默认10000）。
Q: 如何使用无图形版本？
A: 不安装PyPlot即可触发降级模式，程序会自动跳过绘图并仅生成CSV数据文件。
版本历史
查看 docs/CHANGELOG.md 了解详细更新历史。
v1.0.0 (2025-11-13)
- 🎉 首次发布
- ✨ 完整的2FSK调制解调功能
- 📊 误码率分析和理论对比
- 🔧 支持MWORKS环境（无Plots版本）
- 📖 完整文档和使用说明
