2FSK调制解调原理及设计

1、一.2FSK调制原理:1、2FSK信号的产生：2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用 频率fl来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式 为申(t)=2FSKAcos2t也)发送0 时式中，假设码元的初始相位分别为9和9 ; W二2nf和W二2nf为两个不同的 码元的角频率；幅度为A为一常数,，表示码元的包络为矩形脉冲。2FSK信号的产生方法有两种：模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1 (a)所示。键控法，用数字基带信号g(t)及其反帀相分别控制两个开关门电路，以 此对两个载波发生器进行选通。如图1-1 (b)所示。这两种方法

2、产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生 的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK信号，则 分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是 连续的。虚;一# i晟请 =E(a)(b)2FSK信号产生原理图由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发 送的两个2ASK信号之和，即申(t) = g(t)cos( t +9 ) + g(t)cos( t+9 ) TOC o 1-5 h z 2 FSK1122=另 ag (t -nT )cos t +9 ) + 另a g(t-nT )cos( t + 9 )

3、ns11ns22n=gn=s其中g(t)是脉宽为T的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。 sa = o,概率 pa = o,概率 ipn1,概率1Pn1,概率P其中，a为a的反码，即若a = 1，则a二0 ；若a = 0，则a二1。 TOC o 1-5 h z nnnnnn2、2FSK信号的频谱特性：由于相位离散的2FSK信号可看成是两个2ASK信号之和，所以，这里可 以直接应用2ASK信号的频谱分析结果，比较方便，即S(f)二 S(f) + S(f)2FSK2 ASK12 ASK 2=T| Sa兀(f f )T |2 + | Sa兀(f + f )T |2 + | Sa兀(f f )T I2

4、+ | Sa兀(f + f )T I2161 S1 S2 S2 S+15 (f f) + 5 (f + f) + 5 (f f ) + 5 (f + f )16 1 1 2 22FSK信号带宽为 B $ f f I +2f =I f f I +2R 式中，R二f是基带信2 FSK1 2s1 2ss s号的带宽。二.2FSK解调原理：仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下M信号非相干检测解调框图 当k=m时检测器采样值为：f哄=j 8s cos (f) + n啦 J &sin仏 + n 吨当kHm时在样本八“和八.、中的信号分量将是0,只要相

5、继频率之间的频率间隔是丄，就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。T其中噪声样本“ 和-都是零均值，具有相等的方差 生2 / ,2 2 对于平方律检测器而言，即先计算平方包络= rc +r 并取其最大值信号。二进制FSK系统的理论误码率与信噪比的关系给出如下2FSK具体设计调制与解调2FSK采用键控法调制，相干解调法进行解调程序代码如下：Fc=10; %载频Fs=100; %系统采样频率Fd=1; %码速率N=Fs/Fd;df=10;numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数M=2;%进制数SNRpBi t=60;%信噪比SNR=SNRpBit/log2(M);seed=123

6、45 54321;numPlot=25;%产生25个二进制随机码 x=randsrc(numSymb,1,0:M-1) ; %产生25个二进制随机码 figure(1)stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx);title(二进制随机序列) xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%调制 y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);numModPlot=numPlot*Fs; t=0:numModPlot-1./Fs;figure(2) plot(t,y(1:length(t),b-);axis(min(t) max(t) -1.5 1

7、.5);title(调制后的信号) xlabel(Time); ylabel(Amplitude);%在已调信号中加入高斯白噪声 randn(state,seed(2);y=awgn(y,SNR-10*logl0(0.5)T0*logl0(N),measured,dB);%在已调信号中加入高 斯白噪声figure(3)plo t(t ,y(l:leng th( t),b-);%画出经过信道的实际信号 axis(min(t) max(t) -1.5 1.5);title(加入高斯白噪声后的已调信号) xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%相干解调 z1=ddemod(y

8、,Fc,Fd,Fs,fsk,M,df);%带输出波形的相干M元频移键控解调figure(4) stem(0:numPlot-1,x(1:numPlot),bx); hold on;stem(0:numPlot-1,z1(1:numPlot),ro);hold off;axis(0 numPlot -0.5 1.5);titl e(相干解调后的信号原序列比较)legendC原输入二进制随机序列，相干解调后的信号) xlabel(Time);ylabel(Amplitude);%误码率统计errorSym ratioSym=symerr(x，z1);figure(6) simbasebandex(

9、0:1:5);title(相干解调后误码率统计)go8 7o.o.5o.4o.52*o50imi| Fewe 2口口| X|Zile Ed.itMi ewIns er t Tools LlesktopEelp Qa| 渥 | 口 B|b 50.5 O-.5调制后的信号1.6,11r卜/ Fi gwe 3lnl x|Eilw Eli t Vi ew Inshjft TcoIe Il&Ektciji iti nd&w Elp* Q S ft釦逼|口|01| 口1.5抑入高斯白噪声后的已调倍号566-051e m Tiopnl-dul相干解调后的信号原序列比较|卜Figure 4|n| xEile Edi t 工iew Inssrl ToolsH 也 sit i：-p比 i ndow Ht=l p I I n |e I h s1.5我原输入二逬制随机序列 令相干解调后的信号5o10Time152025Fi gore BEll e Eli t l_i ew Ins er + Tijols desktop jiirLilow HelpD Q A| fe|QC|aE