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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基于MATLAB的2FSK数字通信系统仿真 基于MATLAB的2FSK数字通信系统仿真 一、2FSK的根本原理和实现 二进制频率调制是用二进制数字信号操纵正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率f1和f2，f1对应数字信息“1”，f2对应数字信息“0”。二进制数字信息及已调载波如图3-1所示。 图3-1 2FSK信号 1、2FSK的产生 在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续2FSK信号。相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生，如图
2、3-2所示： 图3-2 2FSK信号调制器 两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。二 进制信号通过两个与门电路，操纵其中的一个载波通过。调制器各点波形如图3-3所示： 图3-3 2FSK调制器各点波形 由图3-3可知，波形g是波形e和f的叠加。所以，二进制频率调制信号2FSK可以看成是两个载波频率分别为f1和f2的2ASK信号的和。由于“1”、“0”统计独立，因此，2FSK信号功率谱密度等于这两个2ASK信号功率谱密度之和，即 2FSK信号的功率谱如图3-4所示： （3-1） 图3-4 2FSK信号的功率谱 由图3-4看出，2FSK信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离
3、散谱位于两个载波频率f1和f2处，连续谱分布在f1和f2邻近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，鲜明2FSK信号的带宽为 （3-2） 为了俭约频带，同时也能区分f1和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信号的带宽为 （3-3） 当|f1-f2|=fs时，图3-4中2FSK的功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为 （3-4） 对于功率谱是单峰的2FSK信号，可采用动态滤波器来解调。此处介绍功率谱为双峰的2FSK信号的解调。 2、2FSK滤波器的调解及抗噪声性能 2FSK信号的解调也有相干解调和包络解调两种。由于2FSK信号可看做是两个2ASK信号之和，所以2FSK解调器由两个并联的2
4、ASK解调器组成。图3-5为2FSK相干和包络解调。 图3-5 2FSK信号调解器 相干2FSK抗噪声性能的分析方法和相干2ASK很好像。现将收到的2FSK 信号表示为 （3-5） 波频率为f1，信号能通过上支路的带通滤波器。上支路带通滤波器的输出是信号和窄带噪声ni1(t)的叠加(噪声中的下标1表示上支路窄带高斯噪声)，即 （3-6） 此信号与同步载波cos2f1t相乘，再经低通滤波器滤除其中的高频成分，送给取样判决器的信号为 （3-7） 上式中未计入系数1/2。与此同时，频率为f1的2FSK信号不能通过下支路中的带通滤波器，由于下支路中的带通滤波器的中心频率为f2，所以下支路带通滤波器的输
5、出只有窄带高斯噪声，即 此噪声与同步载波cos2f2t相乘，再经低通滤波器滤波后输出为 上式中未计入系数1/2。定义取样判决器对x(t)取样，取样值为 （3-8） （3-9） （3-10） （3-11） 其中，nI1、 nI2都是均值为0、方差为所以x是均值为a、方差为 的高斯随机变量， 的高斯随机变量，x的概率密度函数为 概率密度曲线如图3-6所示： （3-12） 图3-6 判决值的函数示意图 判决器对x举行判决，当x0时，判发送信息为“1”，此判决是正确的； 当x0时，判决发送信息为“0”，鲜明此判决是错误的。由此可见，x0的概率 就是发“1”错判成“0”的概率，即（3-13） 当发送数字信号“0”时，下支路有信号，上支路没有信号。用与上面分析完全一致的方法，可得到发“0” 码时错判成“1”码的概率P(1/0)，轻易察觉，此概率与上式表示的P(0/1)一致，所以解调器的平均误码率为 Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)=P(0/1)P(1)+P(0)=P(0/1) (3-14) 所以 (3-15) 式中留神，式中无需“1”、“0”等概这一条件。 由相关调制解调的原理图 6
