2FSK传输系统仿真与性能分析

通信原理课程设计报告

题目：2FSK传输系统仿真与性能分析

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专业：电子信息科学与技术

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2015年12月30日

课程设计题目与要求

2FSK传输系统仿真与性能分析：设二进制序列0110110010，采用2FSK系统传输。码元速率为1Bd，载波频率为40Hz，采样频率为10Hz，利用MATLAB 画出以下波形：

（1）、调制后的信号波形；

（2）、经过信道传输后的信号波形（加入高斯白噪声）；

（3）、相干解调后的信号波形；

（4）、分析2FSK传输系统中误码率与信噪比之间的

目录

摘要 (4)

第一章绪论 (5)

1.1 MATLAB简介 (5)

1.2课程设计目的与基本要求 (6)

1.3 课程设计容 (6)

第二章2FSK基本原理和实现 (6)

2.1 二进制移频键控（2SFK）信号的产生 (7)

2.2 2FSK信号的解调方式 (10)

2.2.1 非相干解调 (10)

2.2.2相干解调 (11)

2.3 高斯白噪声 (12)

2.4 误码率与信噪比 (13)

第三章2FSK调制与解调的仿真实现 (14)

3.1 2FSK调制的实现 (14)

3.2 调制信号经过信道后的波形 (16)

3.3 FSK相干解调的实现 (17)

3.4 2FSK传输系统中误码率与信噪比之间的关系 (18)

总结 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

源程序 (22)

2FSK传输系统仿真与性能分析

摘要

本设计是基于MATLAB来实现2FSK调制与解调的仿真，主要设计思想是利用MATLAB这个强大的数学软件工具方便快捷灵活的功能实现二进制数字调制解调中的2FSK的调制解调设计，完成2FSK数字传输系统的仿真与性能分析。该设计主要包括2FSK信号的产生原理，调制解调方法，并对各个模块进行相应的参数设置。使用键控法产生2FSK信号、添加高斯白噪声、使用相干解调、抽样判决等实现调制解调。可以用数字基带信号改变正弦型载波的频率参数，产生相应的数字频率调制。最后，分析2FSK传输系统中误码率与信噪比之间的关系。

关键字：MATLAB、2FSK、调制，解调，误码率，信噪比

第一章绪论

1.1 MATLAB简介

MATLAB是由美国的Math Works公司推出的一种科学技算和工程仿真软件，它的名称源自Matrix Laboratory(矩阵实验室)，专门以矩阵的形式处理数据。它是目前国际上流行的进行科学研究、工程计算的软件。它起源于矩阵运算，并已经发展成为一种高度集成的计算机语言。MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性。除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势。因而MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方

面的应用。在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel和HDF5进行连接。

1.2课程设计目的与基本要求

1.了解数字频带传输系统。

2.熟悉二进制数字调制与解调原理。

3.掌握二进制数字调制方式中的二进制移频键控（2FSK）的调制与解调的基本原理与方法。

4.了解并分析2FSK传输系统中误码率与信噪比之间的关系。

5. 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。

1.3 课程设计容

2FSK传输系统仿真与性能分析：设二进制序列0110110010，采用2FSK系统传输。码元速率为1Bd，载波频率为40Hz，采样频率为10Hz，利用MATLAB 画出以下波形：

（1）、调制后的信号波形；

（2）、经过信道传输后的信号波形（加入高斯白噪声）；

（3）、相干解调后的信号波形；

（4）、分析2FSK传输系统中误码率与信噪比之间的关系。

第二章2FSK基本原理和实现

2.1 二进制移频键控（2SFK）信号的产生

在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生的而二进制移频键控信号（2FSK信号）。二进制移频键控信号的时间波形如下图1所示，图中波形g可分解为波形e和波形f，即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控的叠加。若二进制基带信号的1符号对应载波频率f1，0符号对应载波频率f2，则二进制移频键控的时域表达式为：

212 ()[()]cos()[()]cos() FSK n n n n n n

s t a g t nTs wt a g t nTs w t

θφ=-++-+

∑∑

式中0, 发送概率为P

1，发送概率为1-P

, 发送概率为1-P

，发送概率为P