fsk信号检测方法

⑴ 来电显示中的fsk解调

瑞典为代表的一些欧洲国家等。
!"#$
是二进制信号的频移键控的英文缩写，
它是指传号
（指发送
“
%
”
）
时发送某一频率正弦波，
而空号
（指发送
“
&
”
）
时发送另一频率正弦波。根据
’())!&!
的建议，
来电显示的数据传送采用连续相位
的二进制频移键控，
*+,
是
%
!&&
*-.
，
而
“
%
”
对应的频
率是
%
!&&
/0
，
“
&
”
对应的频率是
!
!&&
/0
。
!
算法描述
!1
%
"#$
的调制
"#$
的调制就是根据二进制信号产生对应的
正弦波，
而正弦波发生器通常有两种做法：
!
查表法，
即查找正弦表来产生每个点的值，
该算法的速度慢但占用比较多的存贮空间。
"
迭
代法，
即通过预设的初值通过迭代预算，
计算出后
来点的值，
该算法对存贮空间的要求比较低，
但对
234
资源的占用比较大。因为来电显示要求产生
的
"#$
为连续相位的信号，
所以选用查表法更容易
产生连续相位的正弦波信号。
利用查表法来产生正弦波，
就需要先产生一个
正弦表，
因为来电显示要的
"#$
信号分别为
%
!&&
/0
和
!
!&&
/0
，
所以要求正弦表最低的精度为
%&&
/0
，
由于采样率为
5
6&&
，
所以我们产生的是
56
点的正
弦表。该表的值为：
!
（
"
）
7
.+8
（
"
!
&
）
"
7
&
，
%
，
…，
59
（
%
）
!
&
7
!
#
#
:
#$
（
!
）
#
为
%&&
/0
，
#$
为采样频率。
假设需要产生的正弦波频率为
!
%
，
有了正弦表后只需要根据不同的步长来读取
正弦表就可以得到相应频率的正弦波，
步长
"
由下
式可得：
"
7
#
:
#
%
（
;
）
#
为需要产生的正弦波频率，
#
%
为正弦表的频率
!1
!
"#$
的解调
因为来电显示中的
"#$
信号的
*+,
率为
%
!&&
*-.
，
而我们的采样率为
5
6&&
，
所以每个
*+,
的采样
点为
<
点，
要在如此之少的采样点得到它的频率信
息，
用经典的谱分析方法如
""=
或
>"=
进行处理是
达不到要求的精度的，
而过零率检测的抗噪声性能
太差。现在比较常用的一种解调方法是延迟相乘
法，
它是通过将输入信号延迟
#
:
!
个相位，
然后与
原信号相乘再通过低通滤波器就可得到判决结果，
但是该算法性能不错，
实现比较困难，
因为它需要
将输入信号延迟
#
:
!
个相位，
所以他就要求采样频
率为载波频率的整数倍否则不能达到精确的
#
:
!
个相位而会引入误差，
并且该算法中要使用数字滤
波器，
运算量比较大。
针对以上问题，
我提出了一种基于最小均方差
准则的线性预测算法，
该算法利用正弦波自身的线
性相关性，
通过比较用预测模型计算出来的信号与
实际信号的误差来判决该信号是
“
&
”
还是
“
%
”
，
如果
“
&
”
的预测误差比较小该信号就判决为信号
“
&
”
，
反
之就是信号
“
%
”
。
因为
"#$
信号是单一的正弦波信号，
所以只要
用两阶的预测模型就能充分的描述该信号，
预测模
型可由下面的等式计算得出：
&
&
&
[
]
%
7
?
!@A.
!
[
]
%
（
B
）
!
7
!
#
#
:
#
$
（
9
）
为预测模型的频率，
#
$
为采样率。
而预测误差也由下式得出：
’
7
!
6
"
7
&
（
$
（
"
C
!
）
C
&
&
$
（
"
C
%
）
C
&
%
$
（
"
）
）
!
（
6
）
$
（
"
）
为输入信号

⑵ 频移键控的相位不连续的频移键控

相位不连续的频移键控是由单极性不归零码对两个独立的载频振荡器进行键控，产生相位不连续的FSK信号，其原理图如图1所示。
FSK信号可以表达如图2所示。
这样可以分别具有不同的角频率，可以表示两个不同的数据状态。而相位和则是(–π，π)内均匀分布的随机变量。
FSK信号的形成波形如图3所示。
相位不连续的FSK信号的接收可以采用两种不同的方法，即相干解调和包络检测的方法。
相干解调需要同步的本地相干载波，FSK信号的相干解调原理如图4所示。
包络检测的原理如图5所示，它与相干解调的区别是用线性包络检波器和起平滑波形作用的低通滤波器来代替相干解调时用的乘法器和用以滤去高频分量的低通滤波器。抽样判决采用比较判决方式，不需要设置判决门限电平。
相位不连续的FSK信号所需要的频带约为ASK信号的3倍，因此，在使用频移键控时常常使用相位连续的频移键控。

⑶ 非相干解调的基本原理

所谓非相干解调，即不需要提取载波信息（或不需恢复出相干载波）的一种解调方法。非相干解调是解调方法的一种，是相对相干解调而言。
2ASK非相干解调方框图如图1所示。

带通滤波器的作用是使2ASK信号完整地通过，经包络检波器后，输出其包络。低通滤波器的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成，经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
2FSK信号的解调
2FSK信号同样有两种基本的解调方法，即非相干解调（包络检波法）与相干解调（如同步检测法）。但是，由于从FSK信号中提取载波较困难，多采用非相干解调的方法，如鉴频法、分路滤波包络检波法、过零点检测法等。
1.分路滤波包络检波法
分路滤波包络检波法方框图如图2所示。

分路滤波包络检波法的缺点是频带利用率低，但实现比较容易，主要用于解调相位不连续的FSK信号。
2.过零点检测法
过零点检测法的基本思想是：2FSK信号的过零点数随不同的载波而异，即频率高则过零点数目多，频率低则过零点数目少，因此通过检测过零点数目可以判断载波的异同。过零点检测法方框图如图3所示。

过零点检测法广泛应用于数字调频系统中，可用于解调相位连续或相位离散的FSK信号。
2PSK信号的非相干解调
2PSK通常采用相干解调方法，但是容易出现“倒π”现象。因此采用了2DPSK调制方式，但是其差分相干解调的抗白噪声性能比2PSK差。
2PSK绝对相移方式用载波的不同相位直接表示数字信息，则已调信号波形中，代表原始数字信息的代码发生跳变时，会出现两相邻反相的波峰/波谷，代码未跳变时，则不出现相位跳变。因此，可采用非相干解调方法，即通过检测两相邻反相波峰（谷）出现情况来解调出原始数字信息。2PSK非相干解调原理如图4所示。

2PSK信号采用非相干解调法解调时，较好地克服了2PSK相干解调法解调时的“倒π”现象，实现较简单，无需恢复载波，同时和2DPSK相比不需要在调制时进行码变换。

⑷ 当fsk载频分别为32k和16k时，fsk能准确解调的基带信号速率是多少为什么

分别为32和16。

FSK信号调制信号：单级性非归零的矩形脉冲序列。1码，输出载波Acosω0t；0码，输出载波为0。

fsk解调原理利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息。例如，1码用&#402;1来传输，0码用&#402；2来传输。可看作是两个交错的ASK信号之和。

由于FSK信号中提取相干载波相对比较困难，实际工程应用中多用非相干解调法，在相同误码率的条件下，非相干解调需要的信噪比只比相干解调高1~2dB。非相干解调的种类有很多，例如：基于自适应滤波的解调法、差分检波算法、AFC环解调法、过零检测法、包络检波法等。

(4)fsk信号检测方法扩展阅读：

产生FSK 信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK 信号称为不连续FSK 信号。

由于相位的不连续会造频谱扩展，这种FSK 的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。

较常用产生FSK 信号的方法是，首先产生FSK 基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。

⑸ fsk调制解调原理

1.FSK信号的解调原理

FSK信号的解调也有非相干和相干两种，FSK信号可以看作是用两个频率源交替传输得到的，所以FSK的接收机由两个并联的ASK接收机组成。

(1)相干解调

相干解调是利用乘法器，输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘，通过低通滤波，滤除高频信号，即得原始信号，FSK经过带通滤波之后，可以看作是两路ASK信号，相干检测器组成的原理如下所示：

FSK相干解调结构

上图是一种易于实现的FSK相干解调器，还有一种最佳FSK相干解调器如下所示：

FSK最佳解调结构

从图上可以看出，在接收端要产生两个已知信号s1(t)和s2(t)的波形，分别和输入波形相乘，再送往积分器，在一定时间内积分，在t=Tb时刻，将积分结果取样，并在比较器中比较判决，然后输出，整个相干解调器的性能受载波锁相环路以及位同步性能影响很大，并且在高速率的情况下，积分、取样和清洗电路难以实现，因此通常采用第一种相干解调器的结构。

(2)非相干解调

由于FSK信号中提取相干载波相对比较困难，实际工程应用中多用非相干解调法，在相同误码率的条件下，非相干解调需要的信噪比只比相干解调高1~2dB。非相干解调的种类有很多，例如：基于自适应滤波的解调法、差分检波算法、AFC环解调法、过零检测法、包络检波法等。

• 基于自适应滤波的解调法

在自适应解调中，较常见的方法是利用自适应滤波器中的单一频率的自适应陷波器进行解调，它能提供易于控制的带宽和及其深的零点，具有自适应地跟踪载波的频率和相位的能力，它等效于有一个复权的自适应滤波器，用两个实权同时调整单一频率正弦波的幅度和相位，以跟踪原始输入信号的幅度和相位，消除干扰。如下是自适应滤波器的结构：

自适应滤波结构

自适应滤波中的单频跟踪技术应用于解调时，兼有解调和锁相的功能，选取适当的步长可以达到较小的传输延迟，并获得优良的解调性能。二进制FSK信号有两个调制频率，能量主要集中在这两个频率。分别采用两个自适应滤波(SFT)跟踪这两个频

⑹ fsk的FSK 调制

在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1 和0）。
产生FSK 信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK 信号称为不连续FSK 信号。
由于相位的不连续会造频谱扩展，这种FSK 的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。
目前较常用产生FSK 信号的方法是，首先产生FSK 基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。
相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。
在通信原理综合实验系统中，FSK 的调制方案如下：
FSK 信号：S(t)=cos(ω0t+2πfi·t)
在通信信道FSK 模式的基带信号中传号采用fH 频率，空号采用fL 频率。在FSK 模式下，不采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有：
1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列；
2、全1码：可测试传号时的发送频率（高）；
3、全0码：可测试空号时的发送频率（低）；
4、0/1 码：0101．．交替码型，用作一般测试；
5、特殊码序列：周期为7的码序列，以便于常规示波器进行观察；
6、m序列：用于对通道性能进行测试；

⑺ FSK传输系统的背景

实验二 FSK解调实验
一、 实验目的
1、 了解FSK解调的基本工作原理；
2、 掌握FSK数据传输过程；
二、 预备知识
1、 数字信号的传输工作方式与基本工作过程；
2、 FSK的解调基本工作原理；
3、 软件无线电的基本概念；
三、 实验仪器
1、 通信网络工程“通信信道平台”实验箱 一台；
2、 20MHz示波器 一台；
四、 实验原理
对于FSK信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。
１、FSK相干解调
FSK相干解调要求恢复出传号频率（ ）与空号频率（ ），恢复出的载波信号分别与接收的FSK中频信号相乘，然后分别在一个码元内积分，将积分之后的结果进行相减，如果差值大于0则当前接收信号判为1，否则判为0。相干FSK解调框图如图3.2-1所示：

图3.2-1 相干FSK的解调框图

相干FSK解调器是在加性高斯白噪声信道下的最佳接收，其误码率为：

相干FSK解调在加性高斯白噪声下具有较好的性能，但在其它信道特性下情况则不完全相同，例如在无线衰落信道下，其性能较差，一般采用非相干解调方案。
２、FSK滤波非相干解调
对于FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调，如图3.2-2所示。输入的FSK中频信号分别经过中心频为 、 的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在t=kTb时抽样（其中k为整数），并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是1还是0。

图3.2-2 非相干FSK接收机的方框图

使用非相干检测时FSK系统的平均误码率为：

在高斯白噪声信道环境下FSK滤波非相干解调性能较相干FSK的性能要差，但在无线衰落环境下，FSK滤波非相干解调却表现出较好的稳健性。
FSK滤波非相干解调方法一般采用模拟方法来实现，该方法不太适合对FSK的数字化解调。对于FSK的数字化实现方法一般采用正交相乘方法加以实现。
３、FSK的正交相乘非相干解调
FSK的正交相乘非相干解调框图如图3.2-3所示：

图3.2-3 FSK正交相乘非相干解调示意图

输入的信号为

传号频率为：
空号频率为：
在上图中，延时信号为：

其中�8�3为延时量。
相乘之后的结果为：

在上式中，第一项经过低通滤波器之后可以滤除。当 时，上式可简化为：

因而经过积分器（低通滤波器）之后，输出信号大小为： ，从而实现了FSK的正交相乘非相干解调。
AB两点的波形如图3.2-4所示：

图3.2-4 差分解调波形

在FSK中位定时的恢复见BPSK解调方式。
在“通信信道平台”FSK模式中，采样速率为96KHz的采样速率（每一个比特采16个样点），FSK基带信号的载频为24KHz，因而在DSP处理过程中，延时取1个样值。
FSK的解调框图如图3.2-5所示：

图3.2-5 FSK的解调方框图

五、 实验步骤
1、 将通信信道平台所有的短路器均置于1-2连接。
2、 按1.12节中的方法将通信信道平台设置成“FSK模式”。
3、 在菜单中选择不同的输入码型；
4、 在“通信信道平台” 中, 用中频电缆连接S001、S002，使其在中频上进行自环连接，即自发自收。
5、 检查DSP是否正常工作：测量TP413的波形，如果有脉冲波形，说明DSP已正常工作；如果没有脉冲波形，则DSP没有正常工作，需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。
6、 测量接收基带测量点TP605与测量点TP402发码（以它作同步）的波形, 比较其两者的对应关系，它与发送端基带波形有什么不同（TP803与TP402的波形观察效果），并解释原因。
7、 以TP101（发送时钟）信号为同步，在不同的测试码序列下测量TP102（接收时钟）的抖动情况，为什么在全0或全1码下观察不到位定时的抖动。
8、 位定时调整观察：TP413为DSP调整之后的最佳抽样时刻，它与TP401具有明确的相位关系。
（1） 在输入测试数据为m序列时，用示波器同时观察TP401（发端时钟，观察时以它作同步）、TP413（收端最佳判决时刻）之间的相位关系。
（2） 不断按确认键（此时仅对DSP位定时环路初始化），观察TP413的调整过程。
（3） 在测试数据为全1或全0码时重复该实验，并解释原因。
（4） 断开S002接收中频接头，在没有接收信号的情况下重复该步实验，并解释原因。
9、 观察在各种输入码字下FSK的解调工作时的主要波形。

六、 实验报告
1、 画出各测量点的工作波形；
2、 位定时的调整过程，并说明输入码字对位定时恢复的影响？在实验通信中为什么要加扰码措施？
3、 说明信道频差对FSK解调性能的影响；