基于MATLAB的2FSK数字通信系统的误码率分析

摘要FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。数字频率调制又称为频移键控，记作FSK(FrequencyShiftKeying)，二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字信息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率，由于数字只有有限个取值。那么，2FSK信号对应与载波，而符号0对应于载频(与不同的另一个载频)的便是符号1已调波形，而且1与0之间的改变是瞬间来完成的。从原理上讲调频可用模拟调频来实现，也可用键控法来实现，后者较为简便。调制后可以可以相干解调也可以非相干解调。基于MATLAB仿真可用于分析FSK调制在AWGN信道中的误码性能。并通过与理论分析值进行比较，验证模型的准确性。关键字:2FSK，调制解调,MATLAB,误码率，BER2目录1绪论.......................................................................41.1.通信技术的历史与发展.....................................................41.1.1通信的概念.............................................................51.2.模拟通信系统.............................................................61.2.1模拟通信系统概述......................................................61.2.2模拟通信系统的模型.....................................................71.2.3模拟通信系统的调制方式................................................71.2.4模拟通信系统的应用.....................................................81.2.5模拟通信系统的优点与缺点...............................................81.3.数字通信系统.............................................................91.3.1数字通信系统的概述.....................................................91.3.3数字通信系统的模型.....................................................91.3.3数字通信系统优点与缺点...............................................101.3.4数字通信的发展概况....................................................101.3.5数字通信系统发展的主要技术............................................111.3.6数字通信系统的调制方式................................................122.二进制频移键控(2FSK).....................................................132.1.2FSK的概念............................................................132.2.2FSK产生方法..........................................................142.32FSK信号的调制方式.....................................................142.42FSK的解调方式与抗噪性能...............................................153.2FSK的仿真...............................................................163.1MATLAB软件的介绍.......................................................163.2MATLAB产生的历史背景...................................................163.3仿真思路................................................................173.4MATLAB程序实现.........................................................183.5MATLAB仿真结果.........................................................21结论........................................................................25参考文献....................................................................2631绪论1.1.通信技术的历史与发展远古时代,远距离的传递消息是以书信的形式来完成的,这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息,人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔发明了电话,利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的发展前途。通信的发展趋向分为四个阶段:(1)古代通信:利用自然界的基本规律和人的基础感官(视觉，听觉等)可达性建立通信系统，是人类基于需求的最原始通信方式。(2)近现代通信:以电磁技术为起始，是电磁通信和数字时代的开始。19世纪中叶以后，随着电报、电话的发有，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列铁技术革新，开始了人类通信的新时代。(3)当代通信:移动通信和互联网通信时代这个时代的特征是，在全球范围内，形成数字传输、程控电话交换通信为主，其他飞云因通信为辅的综合电信通信系统;电话网向移动方向延伸，并日益与计算机、电视等技术融合。进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电4子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。(1)移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。(2)微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。(3)光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。(4)电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合人们将世界变成了地球村。(5)微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动电话用户近4亿。(4)未来通信:大融合时代电信网络发展进入网络融合发展的历程，随后，以思科为代表的设备制造商推出了“统一通信”的理念，未来的通信可能沿着融合2G、3G以及4G和WLAN，宽带网络的方向发展，但是不管如何，绝不会脱离现在科学技术的发展，依照其内在规律来发展，期待着未来移动与宽带等的统一、融合以及演进，可以说“一切，皆有可能”。随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。1.1.1通信的概念通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息。消息有模拟消息(如语音、图像等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。所以，信号是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数5字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，它的一般模型如图1-1所示。信息源发送设备信道接收设备接收方噪声源图1-1通信系统一般模型通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号传递消息的通信系统.数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。1.2.模拟通信系统1.2.1模拟通信系统概述在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类:连续的和离散的。连续的消息如话音，声波振动的幅度是随时间连续变化的。若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度是时间连续函数。这样的信号称作模拟信号;而离散消息，如打字机产生的消息，输出的消息符号个数是有限的。如信号的参数与离散消息对应而离散取值，这就是数字信号。再比如在电话通信中，用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，这种信6号称为模拟信号。所以根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。例如电话通信中这种在用户线上传输模拟信号的通信方式即称为模拟通信。模拟通信，既利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的，称为模拟通信。可以把它定义为采用模拟信号传送信息的通信方式，也可以说是用模拟信号作为载体来传或用模