數(shù)字通信信號(hào)2fsk的調(diào)制解調(diào)技術(shù)

數(shù)字通信信號(hào)2fsk的調(diào)制解調(diào)技術(shù)

隨著通信理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信系統(tǒng)中常用的是數(shù)字調(diào)幅技術(shù)，數(shù)字信號(hào)的調(diào)制、調(diào)制和識(shí)別是高科技手術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。調(diào)制解調(diào)技術(shù)是現(xiàn)代通信中一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù),解調(diào)效果的好壞更是直接關(guān)系著通信系統(tǒng)的性能。而數(shù)字解調(diào)技術(shù)的關(guān)鍵在于瞬時(shí)幅度,瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位參數(shù)的準(zhǔn)確估計(jì)。調(diào)制的目的是使信號(hào)波形適合于在信道中傳輸,調(diào)制可以分為基帶調(diào)制和載波調(diào)制兩類?；鶐д{(diào)制直接采用低通信號(hào)傳遞信息,這種技術(shù)通常用于銅線、光纖等一些無(wú)載波的傳輸方式。載波調(diào)制也稱為頻帶調(diào)制,是將要發(fā)送的信息加載到載波上進(jìn)行傳輸,即采用帶通信號(hào)傳輸信息,通過(guò)調(diào)制實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜的搬移。載波調(diào)制也就是通常所說(shuō)的調(diào)制,在現(xiàn)代通信中也主要涉及載波調(diào)制技術(shù)。通信信號(hào)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年,各項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,文中主要研究了數(shù)字通信信號(hào)2FSK的調(diào)制解調(diào)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)。12信號(hào)的中斷和生成1.12fsk信號(hào)的時(shí)域線性設(shè)信息源發(fā)出的是由二進(jìn)制符號(hào)0,1組成的序列,且假定1符號(hào)出現(xiàn)的概率為P,0符號(hào)出現(xiàn)概率為1-P,它們彼此獨(dú)立。那么,一個(gè)二進(jìn)制的頻移鍵控信號(hào)可以表示成載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為e2FSΚ={Acos(ω1t+φn)send1Acos(ω2t+φn)send0(1)由于2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)的疊加,因此2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成e2FSΚ(t)=[∑nang(t-nΤs)]cos(ω1t+φn)+[∑nˉang(t-nΤs)]cos(ω2t+θn)(2)式中,g(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的單個(gè)矩形脈沖,而an的取值服從下式an={1probabilityisΡ0probabilityis1-Ρ(3)ˉan是an的反碼,若an=1,則ˉan=0;若an=0,則ˉan=1。在頻移鍵控中,初始相位φn和θn不攜帶信息,通常可以令其為零。因此2FSK信號(hào)的表達(dá)式可以簡(jiǎn)化為e2FSK=s1(t)cosω1t+s2(t)cosω2t(4)其中,s1(t)=∑nang(t-nΤs),s2(t)=∑nˉang(t-nΤs)。通常二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法有兩種。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn);另一種可以采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1是2FSK信號(hào)的時(shí)間波形及鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的原理圖。1.22fsk信號(hào)一般2FSK信號(hào)的調(diào)制方法比較簡(jiǎn)單,通常情況下是用一個(gè)隨機(jī)的1、0脈沖信號(hào)分別與一個(gè)載波相乘即可得到調(diào)制后的2FSK信號(hào),如圖1(b)所示。22帶通濾波器仿真2FSK信號(hào)有兩種解調(diào)方法:非相干解調(diào)及相干解調(diào)。相應(yīng)的接收系統(tǒng)方框圖如圖2所示。本次設(shè)計(jì)采用的是非相干解調(diào)方式。由于本次實(shí)驗(yàn)接收的是500kHz和700kHz的2FSK信號(hào),所以首先要經(jīng)過(guò)濾波以得到兩路不同載頻的信號(hào)。濾波器系數(shù)由Matlab軟件仿真得出。帶通濾波器設(shè)計(jì)成一個(gè)24階的,對(duì)于500kHz信號(hào)濾波器的過(guò)渡帶頻率分別為250～485kHz與515～690kHz,目的是將500kHz的信號(hào)過(guò)濾出來(lái),其幅度響應(yīng)如圖4(a)所示,對(duì)于700kHz信號(hào),濾波器的過(guò)渡帶頻率分別為520～690kHz與710～880kHz,目的是將700kHz的信號(hào)過(guò)濾出來(lái),其幅度響應(yīng)如圖4(b)所示。通過(guò)SignalTapII在線仿真,經(jīng)過(guò)濾波后的兩路信號(hào)波形如圖3(a)所示,信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后,下一步要對(duì)兩路信號(hào)分別取絕對(duì)值,仿真波形如圖3(b)如圖,取絕對(duì)值后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)低通濾波后,進(jìn)行判決,仿真波形如圖3(c)所示。整個(gè)解調(diào)過(guò)程分別由各自的模塊組成,具體設(shè)計(jì)如圖5所示。32fsk信號(hào)的功率譜對(duì)相位不連續(xù)的2FSK信號(hào),可以看成由兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)的疊加。下面給出2FSK信號(hào)的功率譜表達(dá)式Ρ2FSΚ=14[Ρs1(f-f1)+Ρs1(f+f1)]+14[Ρs2(f-f2)+Ρs2(f+f2)](5)令概率Ρ=12,只需將其中的fc分別替換f1為和f2,然后代入式(2)即可得Ρ2FSΚ=Τs16[|sinπ(f+f1)Τsπ(f+f1)Τs|2+|sinπ(f-f1)Τsπ(f-f1)Τs|2]+Τs16[|sinπ(f+f2)Τsπ(f+f2)Τs|2+|sinπ(f-f2)Τsπ(f-f2)Τs|2]+116[δ(f+f1)+δ(f-f1)+δ(f+f2)+δ(f-f2)](6)由式(6)畫出的典型的2FSK信號(hào)的功率譜如圖6所示。由圖可以看出,2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中,連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加而成,離散譜位于兩個(gè)載頻f1和f2處;連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差的大小而變化,若|f1-f2|<fs,連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰;若|f1-f2|>fs,則出現(xiàn)雙峰;若以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算2FSK信號(hào)的帶寬,則其帶寬近似為B2FSΚ≈|f2-f1|+2fs(7)其中,fs=1/Ts為基帶信號(hào)的帶寬。圖中的fc為兩個(gè)載頻的中心頻率。4