基于MATLAB的BFSK在高斯白噪声信道中的传输性能研究.pdf

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1、第三十卷第三期楚雄师范学院学报V01．30NO．32015年3月JOURNALOFCI4UXIONGNORMALUNIVERSrrYMar．2O15基于MATLAB的BFSK在高斯白噪声信道中的传输性能研究叶青，刘瑞明，自兴发(楚雄师范学院物理与电子科学学院，云南楚雄675000)摘要：本文在MATLAB的环境下构建了BFSK在高斯白噪声信道中传输的系统模型，通过运行程序仿真，研究系统的误码率与信道质量的关系，找到在高斯白噪声信道上传输的最大信噪比及所需发射功率和调制频率，从而得出该系统在高斯白噪声信道中的最佳传输性能。关键

2、词：高斯白噪声信道；BFSK；传输性能；MATLAB中图分类号：TN911．7文章标识码：A文章编号：1671—7406(2015)03一oo21—051．引言在数字信号载波传输系统中，由于信道噪声的存在会造成误码。在研究通信系统的误码率与信道质量的关系时，最简单的数学模型是加性宽带高斯白噪声信道，该性道模型在通信系统的分析与设计中是一主要的信道模型。⋯本文在MATLAB的环境下，仿真了BFSK(2FSK)信号在加性宽带高斯白噪声信道传输过程，研究了系统的误码率与信道质量的关系，找到加性宽带高斯白噪声信道中传输的最大信噪比及

3、所需发射功率和调制频率，从而得出该系统在高斯白噪声信道中的最佳传输性能。为中、低速数据传输，以及衰落信道和频带较宽的信道应用提供了理论根据。2．BFSK在高斯白噪声信道中系统原理2．1BFSK的基本原理对于二进制频移键控信号，在发送端，用两个不同频率的载波来传输数字信息“1”和“0”，也就是“0”值对应一个频率，“1”值对应另一个频率。而其振幅和初始相位不变，故其表示为：S(tt．)J：{<_Ac。s(to·+-)当发送“”时⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(‘2—1l)J_2]【AC0$(∞0t+o)当发送“0”时式中，

4、假设码元的初始相位分别。和：；。=27rfl和∞。=27rfo为两个不同频率码元的角频率；为一常数，表明码元的包络是矩形脉冲。由于二进制频移键控已调信号可以看作两个不同载波的幅度键控(ASK)已调信号之和，它的频带宽度是基本信号宽度(日)和l厂2一l之和，即Af=2+I一I⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2—2)]同时也是这种BFSK和2ASK的关系构成了键控法实现BFSK的理论基础，二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路理实现。收稿日期：2015—01—12作者简介：叶青(1976一)，男，讲师，研究

5、方向：信号检测与信息处理、嵌入式系统设计与研究。·21·楚雄师范学院学报2015年第3期楚雄师范学院学报2015年第3期2．2加性宽带高斯白噪声信道在通信传输系统中，发送的数字基带信号与随机噪声过程是相加的，此类噪声的统计特性是高斯噪声过程，因此该信道的数学模型称为加性高斯信道，由于其功率谱密度在信号传输带宽内基本是平坦的，所以又称此信道为加性高斯白噪声。加性高斯白噪声信道模块的作用就是在输入信号中加入高斯白噪声。一般情况下，噪声功率越大，信号的波动幅度就越大，接收端接收到的信号的误比特率就越高J。信噪比决定了信号传输的质量

6、，信噪比与信道的误码率一般是成反比的。因此要讨论BFSK(二进制频移键控)在高斯白噪声信道中的传输。信道是信号的传输媒质，在加性宽带高斯白噪声干扰下，对数字基带信号的接收，有两种解调方案：一是采用低通滤波器，此滤波器用以限制信道所引入的噪声，让所传输的基带信号波形基本上不失真地通过，然后再进行抽样、判决、输出数据；第二种解调方案是接收滤波器采用与发送信号相匹配的匹配滤波器，以获得在抽样时刻的最大信噪比，使接收系统的误码率最小。⋯所以，本文采用第二种解调方案，研究BFSK信号在加性高斯白噪声信道中的传输性能。3．BFSK信号在

7、加性宽带高斯白噪声信道中的传输性能建模与仿真3．1在MATLAB中用Simulink构建系统模型高斯白噪声信道是通信传输系统中分析抗干扰性，常用的抗干扰模型，本文在MATLAB环境平台下用Simulink构建一个BFSK的调制系统模型，研究该系统模型在高斯白噪声信道中的传输特性。系统模型是由信源模块(Source)、信道模块(Channe1)、信宿模块(Sink)组成的。其系统结构框图如图1所示：D墨jD面B1$ign~l一$ign~lI图1系统框图(1)Source(信源模块)信源是信息的产生者和发源地，根据信源所产生信号

8、的性质不同，可将信源分为模拟信源和离散信源。文中将模拟信源通过信号的数字化中的抽样和量化转化为离散信源。信源模块(Source)产生的数据的速率为10kbit／s，每帧的周期为1秒，图2所示是Source(信源模块)的结构框图，它由两部分组成：随机整数产生器和BFSK基带调制器，如图2所示