信息检索论文-基于2FSK非相干解调方法研究.doc

基于2FSK非相干解调方法研究摘 要: 本文主要研究了2FSK 信号的两个频率差别较小非相干解调方法。由于其功率谱曲线单峰或者双峰,但没有完全分离,不能采用包络检波的方法,通常采用过零检测法解调。2FSK 信号通过模拟乘法电路,便可以实现2FSK 信号的频谱双峰的分离,可以采用包络检波的方法解调。关键词:2FSK AM 双重调制 通信技术Based on 2FSK non-demodulation method studyZhangNanLiaoning Technical University Electronic and Information AcademyAbstract: This article mainly studied the 2FSK signal two frequency difference to be small the non-demodulation method. Because its power spectrum curve unimodal or twin peaks, but does not have completely the separation, cannot use the envelope detection the method, usually uses the zero crossing detection law demodulation. The 2FSK signal through the analog multiplication electric circuit, then may realize the 2FSK signal frequency spectrum twin peaks separation, may use the envelope detection the method demodulation. Key word: 2FSK AM double modulation communication.1.引言 在传统的频移键控信号的数字解调理论中,可分为两大类:一类是相干方式解调;另一类是非相干方式解调。相干数字解调接收质量最佳,但其解调过程恢复载波较为困难。而采用非相干数字解调方法,可根据数字频移键控信号的特点,在接收端不需要相干信号,因而被广泛使用。关于FSK 调制的数字解调方法研究较多, 提出了采用功率谱估计、STFT变换等多种解调方式。 相干解调方式接收端利用收到信号的载波频率和相位信息进行解调,其抗噪声性能优于非相干解调,但是由于它需要进行载波恢复而使得其设备比非相干解调复杂;非相干解调不需要载波同步,因而易于实现,但却达不到相干解调的性能。所以FSK 信号在多数应用中通常选用非相干解调方式。FSK 常用的非相干解调方式有鉴频法、差分法、动态滤波法和过零点检测法。2.2FSK调频通信系统原理2.1 基本原理基本原理框图如图 1 所示。在二进制频移键控中载波频率随着调制信号1 或者0 而变化。二进制频移键控已调信号的时域表达式为：其2 个载波频率分别为 f 1和 f 2 ,一个码元的周期为T。那么基带带宽B,应该是基带信号的2 倍与|f 1- f 2|之和,即 B2FSK = 2B基带 + |f c1- f c 0 |当其值大小不同时,出现3 种情况,当其差值大时其频谱的2 个峰完全分离;当其差值较小时,2 个峰有部分重叠,还表现为2 个峰;当其频率差值再减小时, 双峰变成了一个单峰。于第二种和第三种情况, 非相干解调方法不能采用包络检波方法,只能采用过零检测法。如果通过对其信号的某些变形, 使其双峰能够完全分离开来,就能够采用包络检波方法进行解调。经过带通滤波器后,去掉直流,得到的是标准的FSK 信号:经过带通滤波器后,去掉直流,得到的是标准的FSK信号: 2.2 频移键控调制FSK由于载波有幅度、频率、相位三个参数，所以从原理上讲，可以对三个参数中的任何一个进行调制（另外两个为常数），得到幅度键控（amplitude shift keying,简称ASK）、相移键控（phase shift keying,简称PSK）、频移键控（FSK）三种调制方式，也可对三个参数中的任两个进行调制（另外一个为常数），得到幅度与相位、幅度与频率，频率与相位相结合的数字调制。 传统的2FSK信号非相干解调过程是分路滤波、包络检波和抽样判决。该解调方法是基于这样的假设:信道对两个载波频率的码元信号衰减相同,且信道的加性噪声是白高斯噪声。考虑到低压电力线载波信道对两个不同载频信号的衰减不一致,且信道加性噪声的功率谱密度在两个载频处不相等。这种信道条件下,非相干法解调时,先将接收信号分为上、下两个支路,分别送入增益为g0 和g1 的放大电路,用以补偿信道的衰减。若g0 = 1/ a0 , g1 = 1/ a1 ( a0 和a1 分别为信道对两个载频信号的衰减因子) ,则使得进入两个带通滤波器的载频信号的振幅相同;再进行带通滤波,带通滤波器的中心频率分别对应2FSK信号的两个载频f 0 和f 1 ;然后进行包络检波,取出上、下两路信号的包络值,再对包络值乘以不同的加权系数并抽样;最后进行比较判决,获得发送的数据信息。这种非相干解调过程如图1 所示。下面讨论如何获得信道对两个载频振幅的衰减因子a0 和a1 的估计值,以及如何设计加权系数w0 和w1 ,使系统的误码率最小。 本文所采用的调制方式为频移键控（FSK），当然从原理上讲，用相移键控（PSK）也可以实现预期的功能，只不过FSK 的实现较为容易。按数字信号的类型，数字调制又可分为二进制和多进制数字调制。本文采用二进制频移键控，即2FSK。所谓二进制频移键控，指载波频率随信码“0”或“1”而改变，当发送“0”时对应于某个载波频率f c0 ,发送“1”时对应于另一个载频 f c1。因此，二进制频移键控信号的时域表达式为：在为单个矩形脉冲的情况下，2FSK 的典型波形及其频谱图如图2 所示。 二进制频移键控信号可以看成是两个不同载频的幅度键控信号之和。显然，它的频带宽度是两倍基带信号带宽B基带与|fc1- f c0 |之和，即 B2FSK = 2B基带 + |f c1- f c 0 |值得注意的是，这个信号自身的带宽应足够窄以避免频谱混叠。此外，为使信号正常接收，还应保证信号间的带宽小于调幅接收机的中放带宽。2.3 2FSK载波的产生由于本文所用的两载波频率非常接近（相差几千赫兹），因此若用晶体振荡源产生一载波频率 fc0 ,经分频后产生一几千赫兹的搬移频率 f b,再与 f c0混频产生 f c0 f b ,滤波后取出 fc0+ f b或 f c0- f b 作为另一载频fc1 ,这种方法电路复杂且由于f b 太小而使f c0 f b 的滤波实现非常困难，故本文不用此法。若能省去上述方法中的混频和滤波，而直接产生频率接近的滤波，则电路会大大简化。宽带2FSK信号的最佳非相干解调问题。基于对信道统计特性的估计,提出了一种非相干最佳接收机的结构,可使接收机更好地适应低压电力线信道的时变特性。并给出了误码率公式以及最佳加权系数和误码率数值曲线。数值分析结果表明,设计的非相干2FSK最佳解调器的误码性能优于传统的非相干2FSK解调器。 2FSK 是数字通信中用得较广的一种调制方式,特别适合在衰落信道中传输数据。在传统的低压电力线载波通信中,主要采用窄带2FSK调制解调技术实现低速数据传输,窄带2FSK 方式较为容易实现,但其抗干扰能力比较弱,可靠性较差。为了提高2FSK低压电力载波通信系统的抗干扰能力,将扩频技术和2FSK方式相结合,提出一种宽带2FSK调制方式。本文讨论了在通信信道条件下,2FSK信号的非相干最佳解调问题。在传统的2FSK信号非相干解调器基础上,基于对信道统计特性的估计,提出了一种新的最佳宽带2FSK非相干接收机结构,给出了误码率公式。数值分析表明,本文设计的非相干2FSK最佳解调器的误码性能,优于传统的非相干2FSK 最佳解调器,其显著特点就是采用了信道统计特性估计技术,使接收机能更好地适应低压电力线信道的时变特性。3.结果分析a) 幅度差问题：组装调试后测得波形基本上能满足各个调制过程的原理波形。不足之处是2FSK 的波形出现了幅度的变化即“1”和“0”所对应的波形有一个很小的幅度差。分析其原因，是振荡电路对两频率的响应不同。对此，我们采用加反相器的方法来消除幅度差，当两载波频率相差较大时，须加二级反相器，而频率相差较小时，幅度差已不明显，加一级反相器即可。b) 交流干扰问题：实验中我们发现由电源产生的交流低频干扰，其频率为50Hz，可采用加大电容容值的方法解决。c) 带通滤波器的问题：我们先采用有源滤波器，但很快发现这种滤波器适合较低频率（200KHz 以下），而在较高频率，则对运放的要求很高，须用高速、高精度、宽频带及低噪声运放，这种运放调试复杂，故我们弃而采用LC 无源滤波器，效果较好，且中心频率可调。4.结论 主要从理论上证明了2FSK 信号经过模拟乘法器后,其波形的变化。2FSK 的2 个载波频率都在原来的频率之上加倍,使其频谱展宽, 功率谱可以实现从单峰到双峰的变化。参考文献：1程佩青.数学信号处理M.北京:清华大学出版社,2007.2王迎旭 谢瑞峰.电话网上非话业务微机监测系统的研究J.通信学报,:.3隗永安著.现代通信理论M.成都:西南交通大学出版社,2000.4杨扬 龙忠琪.一种频移键控信号的直接数学解码算法J.电子技术应用,:.5樊昌信 曹丽娜.通信原理M.北京:国防工业出版社,2008.6胡延平 李纲.一种基于DSTFT解调2FSK信号的新方法J.通信学报,:. 检索总结 这是我第一次写这么正式规范的论文，我也很庆幸可以在第一次写这么正式规范的论文之前学习文献检索及应用这门课。因为，它真的对学会怎么去写好一篇正式规范的论文很有帮助，并且让我受益颇多。讲讲我的检索体会吧，虽然已经接触电脑很久了，但还是已经习惯了传统的查书方式，但这的确是一件浪费时间的事情。通过网络文献检索，我可以很快的从整个图书馆里甚至跨库，检索出我想要查询的资料。我选择的题目是基于2FSK非相干解调方式研究，其实这是一个相对久一点的内容，但是，它确实是我现在正在学习的课本知识。我希望我可以通过写这样一篇论文，不仅是学会怎样去写好一篇正式规范的论文，更可以通过这样一个机会更加了解我所学习的科目内容。数据库：万方数据检索年限：2007年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：基于DSP的2FSK调制解调器的设计著者：张建明 徐望明载文期刊名称：微计算机信息 2007年23卷11期摘要：介绍了简易V.23二进制频移键控(2FSK)调制解调器的工作原理、算法分析以及基于可编程器件DSP的软件设计方法.数据库：万方数据检索年限：2004年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：一种基于数字自延迟的2FSK数模混合解调方法 著者：李明 胡晨 罗岚 茆邦琴载文期刊名称：电子器件 2008年24卷7期摘要：提出了一种新颖的基于数字自延迟的2FSK数模混合解调方法,较之其他方法其原理更加简单,电路易于实现且性能可靠.在重点阐述了基于数字自延迟的2FSK数模混合解调原理后,给出了用此原理实现的解调器的实际电路,并对其设计方法和功能做了详细的说明.最后给出了了实验结果.数据库：万方数据检索年限： 2003年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名： 2FSK信号的相关解码算法 著者：龙胜春载文期刊名称：通信学报 2003年24卷11期摘要：给出了一种基于短时循环自相关特性的2FSK信号快速解码算法.该算法具有抗干扰性能好、编程简单、计算量少、信号动态范围大、便于用DSP芯片实现等优点.用此算法设计的系统实时解调8路2FSK信号,实地入网运行效果良好.文中对相关解码算法运用中的有关问题进行了讨论.数据库：万方数据检索年限：2007年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：2FSK非相干解调方法研究 著者：付广春 余泽通载文期刊名称：科技咨询导报 2007年21卷摘要：本文主要研究了2FSK信号的两个频率差别较小非相干解调方法.由于其功率谱曲线单峰或者双峰,但没有完全分离,不能采用包络检波的方法,通常采用过零检测法解调.2FSK信号通过模拟乘法电路,便可以实现2FSK信号的频谱双峰的分离,可以采用包络检波的方法解调.数据库：万方数据检索年限： 2004年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：2FSK信号中频数字化解调及同步技术研究 著者：胡延平 顾银福 邓亚彬 孙增军载文期刊名称：电信技术研究 2004年3期摘要：本文首次提出了2FSK信号中频数字化解调和同步方法,将采样和解调一体化考虑,大大简化了设备,取得了良好的效果.数据库：万方数据检索年限：2007年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：一种基于全数字锁相环的2FSK解调方法 著者：赵敬 王俊 李蒙载文期刊名称：微计算机信息 2007年23卷8期摘要：本文研究了一种采用全数字锁相环实现频移键控FSK信号解调的新方案.该方案基于可编程门阵列FPGA器件,用一个FSK解调实例介绍了全数字锁相环和解调器设计的过程.所设计的电路通过软件验证和硬件仿真,证明电路工作准确稳定,可以满足实际要求.数据库：万方数据检索年限：2002年 检索词（式）：2FSK检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK论文篇名：通用宽带2FSK调制信号生成模块的设计与实现 著者：郜洪民 贾学祥 吴江载文期刊名称：微型机与应用 2002年21卷5期摘要：通用宽带2FSK调制信号全新生成方法及其软、硬件实现.数据库：万方数据检索年限： 2007年 检索词（式）：AM检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSKAM论文篇名： 高功率放大器的相位失真对系统性能的影响 著者：艾渤 张涛涛 潘长勇 杨知行 王勇 赵怀勋载文期刊名称：系统仿真学报 2007年19卷2期摘要：目前关于高功率放大器的研究中,很少有文献详细分析关于相位失真对系统性能的影响.尤其是在对SSPA功放的分析中,许多文献认为其相位失真为0.基于典型的TWTA和SSPA模型,从星座图弥散,误码率(BER),功率谱密度(PSD),系统总性能损失(TD)等几方面进行仿真,深入分析了相位失真对OFDM无线通信系统性能的影响.根据仿真分析得出了重要结论.数据库：万方数据检索年限：2002年 检索词（式）：AM检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSKAM论文篇名：射频功放单元ADEF线性化技术的理论技术的理论分析及模型仿真 著者：陈春雨 林茂六 许洪光载文期刊名称：通信学报 2002年23卷12期摘要：本文从调制的角度,对由调幅-调幅转换、调幅-调相转换产生射频功放单元互调干扰的机理进行了分析,推导了调幅-调幅转换系数、调幅-调相转换系数与信号对三阶互调干扰抑制比(C/I3)的函数关系式.并在这个理论基础上,采用了ADEF,即自适应双包络反馈线性化技术对射频功放单元的非线性特性进行补偿.最后,建立了自适应双包络反馈线性化电路的模型并进行了仿真.结果表明,由于此种技术的采用,C/I3的值达到了60dB左右.数据库：万方数据检索年限：2007年 检索词（式）：双重调制检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK双重调制论文篇名：平面偏振光微小偏转角的精密测量 著者：范淑华 徐丽珊 刘琳霞载文期刊名称：华中科技大学学报（自然科学版） 2007年35卷2期摘要：对一般的光路进行调制来测量微小偏转角的方法进行了改进.利用双重调制的方法,对平面偏振光的微小偏转角进行了精密的测量.这种方法利用两个磁光调制器分别对光路和信号本身进行调制,既有效增强了测量信号,又可消除由起偏器和检偏器引起的角度误差,抑制背景光对实验的影响.本实验系统的分辨率已达到2.7310-8 rad.分析了存在的主要噪声,给出了提高整个实验系统的分辨率可能采取的措施.数据库：万方数据检索年限： 1999年 检索词（式）：双重调制检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK双重调制论文篇名： 光纤传输光电检测脉冲间隔与宽度双重调制 著者：史锦珊 王莉田 王玉田载文期刊名称：半导体光电 1999年20卷2期摘要：文章给出了脉冲时间调制的分类方法及实现方案.推导了非同步型脉冲间隔与宽度双重调制(PIWM)的频谱及其特点.说明了PIWM是模拟信号测量的一种经济有效的调制方法,在光纤传输光电检测中有广泛应用前景.数据库：万方数据检索年限：2002年 检索词（式）：通信技术检索过程（步骤）：万方数据知识服务平台2FSK通信技术论文篇名：一种基于扩展频谱通信技术的集中抄表系统 著者：温阳东 钱乐伟 陈旭载文期刊名称：合肥工业大学学报（自然科学版） 2002年25卷6期摘要：根据电力系统现代化的需要,采用电力线作为底层网络的通信媒介,设计出基于扩展频谱通信