劉艷

摘 要 ASK，F(xiàn)SK，PSK作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制解調(diào)方式，對其研究仍然具有意義。文章主要對2FSK進(jìn)行仿真分析，運(yùn)用MATLAB實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)過程，并從誤碼率方面，與2ASK、2PSK等調(diào)制方式進(jìn)行對比，討論其調(diào)制效果。

關(guān)鍵詞 2FSK；MATALB；調(diào)制解調(diào)

中圖分類號：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）01-0048-02

數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)是現(xiàn)代通信的重要技術(shù)之一。對于數(shù)字通信系統(tǒng)而言，因?yàn)樗鶄魉偷幕鶐?shù)字信號中包含的是低頻部分，不適用于遠(yuǎn)距離傳輸。如果需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，例如對于有限帶寬的高頻無線信道、光纖信道等傳輸時，就需要對基帶數(shù)字信號進(jìn)行載波調(diào)制后再進(jìn)行傳輸。因此，數(shù)字調(diào)制是指將基帶數(shù)字信號的頻譜搬移到較高的載波頻譜。數(shù)字調(diào)制包括移幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）等調(diào)制方式。其中，頻移鍵控是一種易于實(shí)現(xiàn)，方法簡單的技術(shù)，另外，在解調(diào)時不需要恢復(fù)本地載波，能夠?qū)崿F(xiàn)異步傳輸。此外，頻移鍵控的抗噪聲能力和抗衰落性能力也比較強(qiáng)。因此，頻移鍵控調(diào)制技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用。本論文主要研究二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，仿真完成對數(shù)字信號的調(diào)制及解調(diào)。

1 二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）原理

頻移鍵控容易實(shí)現(xiàn)，但其主要的缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，其頻帶利用率低。故頻移鍵控一般主要應(yīng)用在低、中速數(shù)據(jù)的傳輸，以及頻帶較寬的信道與衰落信道。

頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK），是指載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號的變化，在兩個頻率點(diǎn)f1和f2之間變化。表達(dá)式如下：

發(fā)送1時

發(fā)送0時

產(chǎn)生2FSK信號的方法一般主要有兩種。一種是直接調(diào)頻法，即可以采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)。另一種是采用鍵控法。鍵控法是在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下，通過開關(guān)電路對兩個不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選擇，使其在每一個碼元期間輸出f1和f2兩個載波之一。

解調(diào)與調(diào)制是一個相反的過程，其原理是將一個2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號，再對兩路2ASK信號分別進(jìn)行解調(diào)，然后再做判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小。2FSK信號的常用解調(diào)方法包括非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)。

2 2FSK調(diào)制解調(diào)的仿真分析

通過MATLAB仿真設(shè)計程序，實(shí)現(xiàn)2FSK信號的調(diào)制解調(diào)的程序仿真。誤碼率是衡量一個數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，又由于ASK與FSK均具有相干和非相干解調(diào)方法，所以將相干ASK、非相干ASK、相干FSK以及非相干FSK與PSK的誤碼率進(jìn)行預(yù)測對比。

仿真：產(chǎn)生一個二進(jìn)制數(shù)作為隨機(jī)信號源，如圖1所示；分別用兩個頻率的余弦函數(shù)作為載波；對該信號進(jìn)行制2FSK調(diào)制；模擬加入一個高斯白噪聲；然后對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，通過低通濾波器和判別器產(chǎn)生接收信號。2FSK的調(diào)制波形如圖2所示，2FSK的解調(diào)過程如圖1所示。

圖1 二進(jìn)行隨機(jī)序列

圖2 2FSK調(diào)制波形

圖3 相干解調(diào)后的信號與原序列比較

圖4 非相干解調(diào)后的信號與原序列比較

分析：通過調(diào)制信號的時域波形圖，可知原信號經(jīng)過2FSK調(diào)制，再經(jīng)過解調(diào)后的信號與原信號大體一致。仿真結(jié)果的分析說明該2FSK仿真模型是成功的、符合理論的。

3 誤碼率仿真分析

我們假設(shè)同一幅度的信號，分別經(jīng)過2ASK相干解調(diào)、2ASK非相干解調(diào)、2FSK相干解調(diào)、2FSK非相干解調(diào)、2PSK解調(diào)后根據(jù)小表比較信噪比和誤碼率的關(guān)系。

分析：隨著信噪比的增大，各種方式的誤碼率都會減少。而對同一調(diào)制方式而言，相干解調(diào)方式的誤碼率要低于非相干解調(diào)方式的誤碼率。在信噪比較大時，2FSK系統(tǒng)的相干解調(diào)和非相干解調(diào)差距減少。在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最??；反過來，若信噪比一定時，2PSK系統(tǒng)的誤碼率比2FSK的小，2FSK系統(tǒng)誤碼率比2PSK的小。

圖5 誤碼率曲線

4 結(jié)束語

本論文設(shè)計運(yùn)用了MATLAB實(shí)現(xiàn)了2FSK調(diào)制解調(diào)過程的仿真，在調(diào)制解調(diào)過程中觀察了各個環(huán)節(jié)時域和頻域的波形，并對比了2ASK、2FSK、2PSK三種誤碼率情況。從仿真結(jié)果與理論結(jié)果的對比，從而得出此次仿真的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]張鑫龍，周勝源.基于軟件無線電的2FSK相干解調(diào)[J].電子設(shè)計工程，2010.

[2]劉飛.數(shù)字中頻調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011.

[3]劉立林，胡世安，司兵.幾種數(shù)字調(diào)制方式的仿真與分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012.endprint