fsk信號檢測方法

⑴ 來電顯示中的fsk解調

瑞典為代表的一些歐洲國家等。
!"#$
是二進制信號的頻移鍵控的英文縮寫，
它是指傳號
（指發送
「
%
」
）
時發送某一頻率正弦波，
而空號
（指發送
「
&
」
）
時發送另一頻率正弦波。根據
』())!&!
的建議，
來電顯示的數據傳送採用連續相位
的二進制頻移鍵控，
*+,
是
%
!&&
*-.
，
而
「
%
」
對應的頻
率是
%
!&&
/0
，
「
&
」
對應的頻率是
!
!&&
/0
。
!
演算法描述
!1
%
"#$
的調制
"#$
的調制就是根據二進制信號產生對應的
正弦波，
而正弦波發生器通常有兩種做法：
!
查表法，
即查找正弦表來產生每個點的值，
該演算法的速度慢但佔用比較多的存貯空間。
"
迭
代法，
即通過預設的初值通過迭代預算，
計算出後
來點的值，
該演算法對存貯空間的要求比較低，
但對
234
資源的佔用比較大。因為來電顯示要求產生
的
"#$
為連續相位的信號，
所以選用查表法更容易
產生連續相位的正弦波信號。
利用查表法來產生正弦波，
就需要先產生一個
正弦表，
因為來電顯示要的
"#$
信號分別為
%
!&&
/0
和
!
!&&
/0
，
所以要求正弦表最低的精度為
%&&
/0
，
由於采樣率為
5
6&&
，
所以我們產生的是
56
點的正
弦表。該表的值為：
!
（
"
）
7
.+8
（
"
!
&
）
"
7
&
，
%
，
…，
59
（
%
）
!
&
7
!
#
#
:
#$
（
!
）
#
為
%&&
/0
，
#$
為采樣頻率。
假設需要產生的正弦波頻率為
!
%
，
有了正弦表後只需要根據不同的步長來讀取
正弦表就可以得到相應頻率的正弦波，
步長
"
由下
式可得：
"
7
#
:
#
%
（
;
）
#
為需要產生的正弦波頻率，
#
%
為正弦表的頻率
!1
!
"#$
的解調
因為來電顯示中的
"#$
信號的
*+,
率為
%
!&&
*-.
，
而我們的采樣率為
5
6&&
，
所以每個
*+,
的采樣
點為
<
點，
要在如此之少的采樣點得到它的頻率信
息，
用經典的譜分析方法如
""=
或
>"=
進行處理是
達不到要求的精度的，
而過零率檢測的抗雜訊性能
太差。現在比較常用的一種解調方法是延遲相乘
法，
它是通過將輸入信號延遲
#
:
!
個相位，
然後與
原信號相乘再通過低通濾波器就可得到判決結果，
但是該演算法性能不錯，
實現比較困難，
因為它需要
將輸入信號延遲
#
:
!
個相位，
所以他就要求采樣頻
率為載波頻率的整數倍否則不能達到精確的
#
:
!
個相位而會引入誤差，
並且該演算法中要使用數字濾
波器，
運算量比較大。
針對以上問題，
我提出了一種基於最小均方差
准則的線性預測演算法，
該演算法利用正弦波自身的線
性相關性，
通過比較用預測模型計算出來的信號與
實際信號的誤差來判決該信號是
「
&
」
還是
「
%
」
，
如果
「
&
」
的預測誤差比較小該信號就判決為信號
「
&
」
，
反
之就是信號
「
%
」
。
因為
"#$
信號是單一的正弦波信號，
所以只要
用兩階的預測模型就能充分的描述該信號，
預測模
型可由下面的等式計算得出：
&
&
&
[
]
%
7
?
!@A.
!
[
]
%
（
B
）
!
7
!
#
#
:
#
$
（
9
）
為預測模型的頻率，
#
$
為采樣率。
而預測誤差也由下式得出：
』
7
!
6
"
7
&
（
$
（
"
C
!
）
C
&
&
$
（
"
C
%
）
C
&
%
$
（
"
）
）
!
（
6
）
$
（
"
）
為輸入信號

⑵ 頻移鍵控的相位不連續的頻移鍵控

相位不連續的頻移鍵控是由單極性不歸零碼對兩個獨立的載頻振盪器進行鍵控，產生相位不連續的FSK信號，其原理圖如圖1所示。
FSK信號可以表達如圖2所示。
這樣可以分別具有不同的角頻率，可以表示兩個不同的數據狀態。而相位和則是(–π，π)內均勻分布的隨機變數。
FSK信號的形成波形如圖3所示。
相位不連續的FSK信號的接收可以採用兩種不同的方法，即相干解調和包絡檢測的方法。
相干解調需要同步的本地相干載波，FSK信號的相干解調原理如圖4所示。
包絡檢測的原理如圖5所示，它與相干解調的區別是用線性包絡檢波器和起平滑波形作用的低通濾波器來代替相干解調時用的乘法器和用以濾去高頻分量的低通濾波器。抽樣判決採用比較判決方式，不需要設置判決門限電平。
相位不連續的FSK信號所需要的頻帶約為ASK信號的3倍，因此，在使用頻移鍵控時常常使用相位連續的頻移鍵控。

⑶ 非相干解調的基本原理

所謂非相干解調，即不需要提取載波信息（或不需恢復出相干載波）的一種解調方法。非相干解調是解調方法的一種，是相對相干解調而言。
2ASK非相干解調方框圖如圖1所示。

帶通濾波器的作用是使2ASK信號完整地通過，經包絡檢波器後，輸出其包絡。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號（包絡）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成，經抽樣、判決後將碼元再生，即可恢復出數字序列。定時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位於每個碼元的中央位置，其重復周期等於碼元的寬度。
2FSK信號的解調
2FSK信號同樣有兩種基本的解調方法，即非相干解調（包絡檢波法）與相干解調（如同步檢測法）。但是，由於從FSK信號中提取載波較困難，多採用非相干解調的方法，如鑒頻法、分路濾波包絡檢波法、過零點檢測法等。
1.分路濾波包絡檢波法
分路濾波包絡檢波法方框圖如圖2所示。

分路濾波包絡檢波法的缺點是頻帶利用率低，但實現比較容易，主要用於解調相位不連續的FSK信號。
2.過零點檢測法
過零點檢測法的基本思想是：2FSK信號的過零點數隨不同的載波而異，即頻率高則過零點數目多，頻率低則過零點數目少，因此通過檢測過零點數目可以判斷載波的異同。過零點檢測法方框圖如圖3所示。

過零點檢測法廣泛應用於數字調頻系統中，可用於解調相位連續或相位離散的FSK信號。
2PSK信號的非相干解調
2PSK通常採用相干解調方法，但是容易出現「倒π」現象。因此採用了2DPSK調制方式，但是其差分相干解調的抗白雜訊性能比2PSK差。
2PSK絕對相移方式用載波的不同相位直接表示數字信息，則已調信號波形中，代表原始數字信息的代碼發生跳變時，會出現兩相鄰反相的波峰/波谷，代碼未跳變時，則不出現相位跳變。因此，可採用非相干解調方法，即通過檢測兩相鄰反相波峰（谷）出現情況來解調出原始數字信息。2PSK非相干解調原理如圖4所示。

2PSK信號採用非相干解調法解調時，較好地克服了2PSK相干解調法解調時的「倒π」現象，實現較簡單，無需恢復載波，同時和2DPSK相比不需要在調制時進行碼變換。

⑷ 當fsk載頻分別為32k和16k時，fsk能准確解調的基帶信號速率是多少為什麼

分別為32和16。

FSK信號調制信號：單級性非歸零的矩形脈沖序列。1碼，輸出載波Acosω0t；0碼，輸出載波為0。

fsk解調原理利用數字基帶信號控制載波的頻率來傳送信息。例如，1碼用&#402;1來傳輸，0碼用&#402；2來傳輸。可看作是兩個交錯的ASK信號之和。

由於FSK信號中提取相干載波相對比較困難，實際工程應用中多用非相干解調法，在相同誤碼率的條件下，非相干解調需要的信噪比只比相干解調高1~2dB。非相干解調的種類有很多，例如：基於自適應濾波的解調法、差分檢波演算法、AFC環解調法、過零檢測法、包絡檢波法等。

(4)fsk信號檢測方法擴展閱讀：

產生FSK 信號最簡單的方法是根據輸入的數據比特是0還是1，在兩個獨立的振盪器中切換。採用這種方法產生的波形在切換的時刻相位是不連續的，因此這種FSK 信號稱為不連續FSK 信號。

由於相位的不連續會造頻譜擴展，這種FSK 的調制方式在傳統的通信設備中採用較多。隨著數字處理技術的不斷發展，越來越多地採用連繼相位FSK調制技術。

較常用產生FSK 信號的方法是，首先產生FSK 基帶信號，利用基帶信號對單一載波振盪器進行頻率調制。

相位連續的FSK信號的功率譜密度函數最終按照頻率偏移的負四次冪衰落。如果相位不連續，功率譜密度函數按照頻率偏移的負二次冪衰落。

⑸ fsk調制解調原理

1.FSK信號的解調原理

FSK信號的解調也有非相乾和相干兩種，FSK信號可以看作是用兩個頻率源交替傳輸得到的，所以FSK的接收機由兩個並聯的ASK接收機組成。

(1)相干解調

相干解調是利用乘法器，輸入一路與載頻相乾的參考信號與載頻相乘，通過低通濾波，濾除高頻信號，即得原始信號，FSK經過帶通濾波之後，可以看作是兩路ASK信號，相干檢測器組成的原理如下所示：

FSK相干解調結構

上圖是一種易於實現的FSK相干解調器，還有一種最佳FSK相干解調器如下所示：

FSK最佳解調結構

從圖上可以看出，在接收端要產生兩個已知信號s1(t)和s2(t)的波形，分別和輸入波形相乘，再送往積分器，在一定時間內積分，在t=Tb時刻，將積分結果取樣，並在比較器中比較判決，然後輸出，整個相干解調器的性能受載波鎖相環路以及位同步性能影響很大，並且在高速率的情況下，積分、取樣和清洗電路難以實現，因此通常採用第一種相干解調器的結構。

(2)非相干解調

由於FSK信號中提取相干載波相對比較困難，實際工程應用中多用非相干解調法，在相同誤碼率的條件下，非相干解調需要的信噪比只比相干解調高1~2dB。非相干解調的種類有很多，例如：基於自適應濾波的解調法、差分檢波演算法、AFC環解調法、過零檢測法、包絡檢波法等。

• 基於自適應濾波的解調法

在自適應解調中，較常見的方法是利用自適應濾波器中的單一頻率的自適應陷波器進行解調，它能提供易於控制的帶寬和及其深的零點，具有自適應地跟蹤載波的頻率和相位的能力，它等效於有一個復權的自適應濾波器，用兩個實權同時調整單一頻率正弦波的幅度和相位，以跟蹤原始輸入信號的幅度和相位，消除干擾。如下是自適應濾波器的結構：

自適應濾波結構

自適應濾波中的單頻跟蹤技術應用於解調時，兼有解調和鎖相的功能，選取適當的步長可以達到較小的傳輸延遲，並獲得優良的解調性能。二進制FSK信號有兩個調制頻率，能量主要集中在這兩個頻率。分別採用兩個自適應濾波(SFT)跟蹤這兩個頻

⑹ fsk的FSK 調制

在二進制頻移鍵控中，幅度恆定不變的載波信號的頻率隨著輸入碼流的變化而切換（稱為高音和低音，代表二進制的1 和0）。
產生FSK 信號最簡單的方法是根據輸入的數據比特是0還是1，在兩個獨立的振盪器中切換。採用這種方法產生的波形在切換的時刻相位是不連續的，因此這種FSK 信號稱為不連續FSK 信號。
由於相位的不連續會造頻譜擴展，這種FSK 的調制方式在傳統的通信設備中採用較多。隨著數字處理技術的不斷發展，越來越多地採用連繼相位FSK調制技術。
目前較常用產生FSK 信號的方法是，首先產生FSK 基帶信號，利用基帶信號對單一載波振盪器進行頻率調制。
相位連續的FSK信號的功率譜密度函數最終按照頻率偏移的負四次冪衰落。如果相位不連續，功率譜密度函數按照頻率偏移的負二次冪衰落。
在通信原理綜合實驗系統中，FSK 的調制方案如下：
FSK 信號：S(t)=cos(ω0t+2πfi·t)
在通信信道FSK 模式的基帶信號中傳號採用fH 頻率，空號採用fL 頻率。在FSK 模式下，不採用漢明糾錯編解碼技術。調制器提供的數據源有：
1、外部數據輸入：可來自同步數據介面、非同步數據介面和m序列；
2、全1碼：可測試傳號時的發送頻率（高）；
3、全0碼：可測試空號時的發送頻率（低）；
4、0/1 碼：0101．．交替碼型，用作一般測試；
5、特殊碼序列：周期為7的碼序列，以便於常規示波器進行觀察；
6、m序列：用於對通道性能進行測試；

⑺ FSK傳輸系統的背景

實驗二 FSK解調實驗
一、 實驗目的
1、 了解FSK解調的基本工作原理；
2、 掌握FSK數據傳輸過程；
二、 預備知識
1、 數字信號的傳輸工作方式與基本工作過程；
2、 FSK的解調基本工作原理；
3、 軟體無線電的基本概念；
三、 實驗儀器
1、 通信網路工程「通信信道平台」實驗箱 一台；
2、 20MHz示波器 一台；
四、 實驗原理
對於FSK信號的解調方式很多：相干解調、濾波非相干解調、正交相乘非相干解調。
１、FSK相干解調
FSK相干解調要求恢復出傳號頻率（ ）與空號頻率（ ），恢復出的載波信號分別與接收的FSK中頻信號相乘，然後分別在一個碼元內積分，將積分之後的結果進行相減，如果差值大於0則當前接收信號判為1，否則判為0。相干FSK解調框圖如圖3.2-1所示：

圖3.2-1 相干FSK的解調框圖

相干FSK解調器是在加性高斯白雜訊信道下的最佳接收，其誤碼率為：

相干FSK解調在加性高斯白雜訊下具有較好的性能，但在其它信道特性下情況則不完全相同，例如在無線衰落信道下，其性能較差，一般採用非相干解調方案。
２、FSK濾波非相干解調
對於FSK的非相干解調一般採用濾波非相干解調，如圖3.2-2所示。輸入的FSK中頻信號分別經過中心頻為 、 的帶通濾波器，然後分別經過包絡檢波，包絡檢波的輸出在t=kTb時抽樣（其中k為整數），並且將這些值進行比較。根據包絡檢波器輸出的大小，比較器判決數據比特是1還是0。

圖3.2-2 非相干FSK接收機的方框圖

使用非相干檢測時FSK系統的平均誤碼率為：

在高斯白雜訊信道環境下FSK濾波非相干解調性能較相干FSK的性能要差，但在無線衰落環境下，FSK濾波非相干解調卻表現出較好的穩健性。
FSK濾波非相干解調方法一般採用模擬方法來實現，該方法不太適合對FSK的數字化解調。對於FSK的數字化實現方法一般採用正交相乘方法加以實現。
３、FSK的正交相乘非相干解調
FSK的正交相乘非相干解調框圖如圖3.2-3所示：

圖3.2-3 FSK正交相乘非相干解調示意圖

輸入的信號為

傳號頻率為：
空號頻率為：
在上圖中，延時信號為：

其中�8�3為延時量。
相乘之後的結果為：

在上式中，第一項經過低通濾波器之後可以濾除。當 時，上式可簡化為：

因而經過積分器（低通濾波器）之後，輸出信號大小為： ，從而實現了FSK的正交相乘非相干解調。
AB兩點的波形如圖3.2-4所示：

圖3.2-4 差分解調波形

在FSK中位定時的恢復見BPSK解調方式。
在「通信信道平台」FSK模式中，采樣速率為96KHz的采樣速率（每一個比特采16個樣點），FSK基帶信號的載頻為24KHz，因而在DSP處理過程中，延時取1個樣值。
FSK的解調框圖如圖3.2-5所示：

圖3.2-5 FSK的解調方框圖

五、 實驗步驟
1、 將通信信道平台所有的短路器均置於1-2連接。
2、 按1.12節中的方法將通信信道平台設置成「FSK模式」。
3、 在菜單中選擇不同的輸入碼型；
4、 在「通信信道平台」 中, 用中頻電纜連接S001、S002，使其在中頻上進行自環連接，即自發自收。
5、 檢查DSP是否正常工作：測量TP413的波形，如果有脈沖波形，說明DSP已正常工作；如果沒有脈沖波形，則DSP沒有正常工作，需按面板上的復位按鈕重新對硬體進行初始化。
6、 測量接收基帶測量點TP605與測量點TP402發碼（以它作同步）的波形, 比較其兩者的對應關系，它與發送端基帶波形有什麼不同（TP803與TP402的波形觀察效果），並解釋原因。
7、 以TP101（發送時鍾）信號為同步，在不同的測試碼序列下測量TP102（接收時鍾）的抖動情況，為什麼在全0或全1碼下觀察不到位定時的抖動。
8、 位定時調整觀察：TP413為DSP調整之後的最佳抽樣時刻，它與TP401具有明確的相位關系。
（1） 在輸入測試數據為m序列時，用示波器同時觀察TP401（發端時鍾，觀察時以它作同步）、TP413（收端最佳判決時刻）之間的相位關系。
（2） 不斷按確認鍵（此時僅對DSP位定時環路初始化），觀察TP413的調整過程。
（3） 在測試數據為全1或全0碼時重復該實驗，並解釋原因。
（4） 斷開S002接收中頻接頭，在沒有接收信號的情況下重復該步實驗，並解釋原因。
9、 觀察在各種輸入碼字下FSK的解調工作時的主要波形。

六、 實驗報告
1、 畫出各測量點的工作波形；
2、 位定時的調整過程，並說明輸入碼字對位定時恢復的影響？在實驗通信中為什麼要加擾碼措施？
3、 說明信道頻差對FSK解調性能的影響；