2FSK调制解调的仿真分析

2FSK调制解调的仿真分析

作者：刘艳

来源：《硅谷》2014年第01期

摘 要 ASK，FSK，PSK作为理论发展最成熟的调制解调方式，对其研究仍然具有意义。文章主要对2FSK进行仿真分析，运用MATLAB实现2FSK的调制解调过程，并从误码率方面，与2ASK、2PSK等调制方式进行对比，讨论其调制效果。 关键词 2FSK；MATALB；调制解调

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0048-02

数字调制解调技术是现代通信的重要技术之一。对于数字通信系统而言，因为所传送的基带数字信号中包含的是低频部分，不适用于远距离传输。如果需要进行远距离的传输，例如对于有限带宽的高频无线信道、光纤信道等传输时，就需要对基带数字信号进行载波调制后再进行传输。因此，数字调制是指将基带数字信号的频谱搬移到较高的载波频谱。数字调制包括移幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK）等调制方式。其中，频移键控是一种易于实现，方法简单的技术，另外，在解调时不需要恢复本地载波，能够实现异步传输。此外，频移键控的抗噪声能力和抗衰落性能力也比较强。因此，频移键控调制技术得到了广泛地应用。本论文主要研究二进制频移键控（2FSK）调制解调系统的实现，仿真完成对数字信号的调制及解调。

1 二进制移频键控（2FSK）原理

频移键控容易实现，但其主要的缺点是占用频带较宽，其频带利用率低。故频移键控一般主要应用在低、中速数据的传输，以及频带较宽的信道与衰落信道。

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制频移键控（2FSK），是指载波的频率随二进制基带信号的变化，在两个频率点f1和f2之间变化。表达式如下： 发送1时 发送0时

产生2FSK信号的方法一般主要有两种。一种是直接调频法，即可以采用模拟电路来实现。另一种是采用键控法。键控法是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择，使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。

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解调与调制是一个相反的过程，其原理是将一个2FSK信号分解为上下两路2ASK信号，再对两路2ASK信号分别进行解调，然后再做判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小。2FSK信号的常用解调方法包括非相干解调（包络检波）和相干解调。 2 2FSK调制解调的仿真分析

通过MATLAB仿真设计程序，实现2FSK信号的调制解调的程序仿真。误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标，又由于ASK与FSK均具有相干和非相干解调方法，所以将相干ASK、非相干ASK、相干FSK以及非相干FSK与PSK的误码率进行预测对比。 仿真：产生一个二进制数作为随机信号源，如图1所示；分别用两个频率的余弦函数作为载波；对该信号进行制2FSK调制；模拟加入一个高斯白噪声；然后对调制信号进行解调，通过低通滤波器和判别器产生接收信号。2FSK的调制波形如图2所示，2FSK的解调过程如图1所示。

图1 二进行随机序列 图2 2FSK调制波形

图3 相干解调后的信号与原序列比较 图4 非相干解调后的信号与原序列比较

分析：通过调制信号的时域波形图，可知原信号经过2FSK调制，再经过解调后的信号与原信号大体一致。仿真结果的分析说明该2FSK仿真模型是成功的、符合理论的。 3 误码率仿真分析

我们假设同一幅度的信号，分别经过2ASK相干解调、2ASK非相干解调、2FSK相干解调、2FSK非相干解调、2PSK解调后根据小表比较信噪比和误码率的关系。

分析：随着信噪比的增大，各种方式的误码率都会减少。而对同一调制方式而言，相干解调方式的误码率要低于非相干解调方式的误码率。在信噪比较大时，2FSK系统的相干解调和非相干解调差距减少。在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最小；反过来，若信噪比一定时，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统误码率比2PSK的小。 图5 误码率曲线 4 结束语

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本论文设计运用了MATLAB实现了2FSK调制解调过程的仿真，在调制解调过程中观察了各个环节时域和频域的波形，并对比了2ASK、2FSK、2PSK三种误码率情况。从仿真结果与理论结果的对比，从而得出此次仿真的可靠性。 参考文献

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[3]刘立林，胡世安，司兵.几种数字调制方式的仿真与分析[J].现代电子技术，2012.