一種fsk解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種FSK解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法，屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 調(diào)制技術(shù)是將基帶信號變換成傳輸信號的技術(shù)。調(diào)制技術(shù)將二進(jìn)制數(shù)字信號"1" 或"〇"對載波進(jìn)行調(diào)制，在信道中傳輸?shù)氖墙?jīng)過調(diào)制的信號。數(shù)字調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能 力強(qiáng)，中繼時(shí)噪聲及色散的影響不積累，因此可實(shí)現(xiàn)長距離傳輸。在無線通信領(lǐng)域，數(shù)字調(diào) 制技術(shù)用途廣泛。
[0003] 調(diào)制方式按照調(diào)制信號的性質(zhì)分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩類；按照載波的形式分 為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制兩類。模擬調(diào)制有調(diào)幅（AM)、調(diào)頻（FM)和調(diào)相（PM)。數(shù)字調(diào)制 有振幅鍵控（ASK)、移頻鍵控（FSK)、移相鍵控（PSK)和差分移相鍵控（DPSK)等。
[0004] 移頻鍵控（FSK)是一種用數(shù)字調(diào)制信號控制載波的頻率的調(diào)制方式。當(dāng)數(shù)字信號 為〇時(shí)載波頻率為Π ，當(dāng)數(shù)字信號為1時(shí)載波頻率為f2。有時(shí)也把代表兩個(gè)以上符號的多 進(jìn)制頻率調(diào)制稱為移頻鍵控。移頻鍵控能區(qū)分通路，但抗干擾能力不如移相鍵控和差分移 相鍵控。
[0005] FSK信號的解調(diào)有多種方法，如非相干檢測法、相干檢測法、鑒頻法、過零檢測法及 差分檢波法，此處主要介紹相干和非相干解調(diào)兩類，其調(diào)制原理是將二進(jìn)制頻移鍵控信號 分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較 最終判決出輸出信號，此時(shí)不專門設(shè)置門限電平。
[0006] 對FSK信號的非相干解調(diào)是使用窄帶的分路濾波器頻率為載波頻率的高頻脈沖， 經(jīng)過包絡(luò)檢波后取出其包絡(luò)，然后將輸出送到抽樣判決器進(jìn)行比較從而得到0-1信號。非 相關(guān)解調(diào)的抗干擾能力差，解調(diào)誤碼率高。
[0007] 對FSK信號的相干解調(diào)首先要生成與原始信號同頻同相的本地載波信號，原始信 號經(jīng)過帶通濾波器后與本地載波信號相乘后經(jīng)過低通濾波器，然后經(jīng)抽樣判決器判決生成 0-1信號。此種方法由于要生成與原始信號同頻同相的本地載波信號，需要相應(yīng)模擬電路的 支持，而在對信號進(jìn)行離線分析時(shí)，由于載波估計(jì)算法較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種FSK解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法；
[0009] 本發(fā)明適用于需要對FSK信號進(jìn)行解調(diào)分析的軟件無線電測試平臺和具有解調(diào) 分析功能的適量信號分析儀等設(shè)備，方法簡單，易于軟件實(shí)現(xiàn)，算法復(fù)雜度低。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0011] 一種FSK解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟包括：
[0012] (1)設(shè)NO個(gè)頻率為&的正弦信號表示邏輯0,設(shè)Nl個(gè)頻率為f拍正弦信號表示 邏輯1，設(shè)采樣頻率為F s，因此，邏輯0的數(shù)字頻率為VFs，邏輯1的數(shù)字頻率為fVFs;
[0013] (2)設(shè)待解調(diào)FSK信號X (η)為邏輯0和邏輯1交替的離散信號；
[0014] ⑶設(shè)頻率信號Stl (?)和S1 (X1)，頻率信號Stl (?)的載波頻率為&，頻率信號S1 (X1) 的載波頻率為f\，Xo= 2 π f ^ X1= 2 JT f i，選取參考信號，參考信號的頻率為f3;
[0015] 設(shè)f3= f i，設(shè)參考信號為S(X1)參考信號S(X1)的周期長度為N，計(jì)算載波頻率& 與載波頻率4區(qū)分度最高時(shí)參考信號s (X D的周期長度N的值，得：
[0016] N = k/a = kf 〇/ f1,
[0017] 其中，k為正整數(shù)，且k < NO, f。= af 1;
[0018] (4)對步驟（3)選取的參考信號S(X1)進(jìn)行采樣，得到離散信號c (m):
[0019] c (m) = sin (2 π *f3/Fs*m)
[0020] 其中，0彡m彡N*Fs/f3, f3/Fs是參考信號的數(shù)字頻率；
[0021] (5)將步驟（4)中得到的離散信號c (m)與待解調(diào)FSK信號X (η)做互相關(guān)運(yùn)算，得 到互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果y (η);
[0022] (6)對互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果y(n)進(jìn)行ASK解調(diào)，得到恢復(fù)出來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)ζ(η)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中，計(jì)算載波頻率&與載波頻率"區(qū)分度最高時(shí)參 考信號s (X1)的周期長度N的值，具體是指：
[0024] 當(dāng)參考信號s (X1)和頻率信號S1 (X1)互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大值與參考信號s (X1)和 頻率信號S0(X0)互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大值比值υ最大時(shí)，載波頻率f 〇與載波頻率fi區(qū)分度 最高，頻率信號S1(X1)與參考信號 s(Xl)同頻，當(dāng)頻率信號S1(X1)與參考信號 s(Xl)在相位 差為0時(shí)，互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果值最大，假設(shè)頻率信號Stl (Xtl)與參考信號s (X1)在相位差為Θ時(shí) 互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大，如式（I )所示：
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種FSK解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體步驟包括： (1) 設(shè)NO個(gè)頻率為&的正弦信號表示邏輯0,設(shè)N1個(gè)頻率為fi的正弦信號表示邏輯 1，設(shè)采樣頻率為Fs，因此，邏輯0的數(shù)字頻率為&/匕，邏輯1的數(shù)字頻率為fVFs; (2) 設(shè)待解調(diào)FSK信號x(n)為邏輯0和邏輯1交替的離散信號； (3) 設(shè)頻率信號S(l (X(l)和Sl (Xl)，頻率信號S(l 〇〇的載波頻率為&，頻率信號Sl (Xl)的 載波頻率為fpX(l= 2 31f^ Xl= 2 31fi，選取參考信號，參考信號的頻率為f3; 設(shè)f3=fi，設(shè)參考信號為s(Xl)，參考信號s(Xl)的周期長度為N，計(jì)算載波頻率&與載 波頻率&區(qū)分度最高時(shí)參考信號s(xi)的周期長度N的值，得： N=k/a=kfo/f^ 其中，k為正整數(shù)，且k<NO,fQ=af1; (4) 對步驟（3)選取的參考信號s(Xl)進(jìn)行采樣，得到離散信號c(m): c(m) =sin(2Jr*f3/Fs*m) 其中，0彡m彡N*Fs/f3,f3/Fs是參考信號的數(shù)字頻率； (5) 將步驟（4)中得到的離散信號c(m)與待解調(diào)FSK信號x(n)做互相關(guān)運(yùn)算，得到互 相關(guān)運(yùn)算結(jié)果y(n); (6) 對互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果y(n)進(jìn)行ASK解調(diào)，得到恢復(fù)出來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)z(n)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述軟件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟（3)中，計(jì)算載波頻率h與載 波頻率？1區(qū)分度最高時(shí)參考信號s(xi)的周期長度為N的值，具體是指： 當(dāng)參考信號s(Xl)和頻率信號Sl(Xl)互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大值與參考信號s(Xl)和頻率 信號互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大值比值u最大時(shí)，載波頻率&與載波頻率區(qū)分度最高， 頻率信號Sl (Xl)與參考信號s (Xl)同頻，當(dāng)頻率信號Sl (Xl)與參考信號s (Xl)在相位差為〇 時(shí)，互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果值最大，假設(shè)頻率信號S(I(X(I)與參考信號s(Xl)在相位差為0時(shí)互相 關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大，如式（I)所示：
式（I)中，n為正整數(shù)； 令f0=af1 (II)
(111) 頻率信號S(1(X(1)與參考信號s(Xl)在相位差為0時(shí)互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大，首先需要確 定0的值，
將式（V)和式（VI)代入式（IV)，得到：
N已知，0取何值時(shí)，sin(2aNJi+ 0)-sin0取最大值， 令：
得： 0 +2aNJr+ 0 = 2kJr (IX) 或9 +2aN it=2k it+0 其中，9 +2aN it=2k it+0無效； 得： 0 =k3i-aN3T(X) 9 =kit-aNit時(shí)，|(sin (2aNit+0)-sin9 ) | =2sin (aNit) (XI) 邊界處0 = 〇，|(sin (2aN Ji + 0)-sin9)|=sin (2aN it) <2sin (aN it) (xn) 因此，在相位差為0 =kJi-aNJi時(shí)，S(I(X(I)與s(Xl)互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果最大；
將式（III)和式（XIII)帶入式（I)，得到
將求v的最大值，由此可知，N越大，aN越接近整數(shù)，這個(gè)值越大，因此， N=k/a= ，其中，k為正整數(shù)，且k<NO,fQ=af
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種FSK解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法，發(fā)明的關(guān)鍵是與待調(diào)制FSK信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算的參考信號的選取，其中包括參考信號的頻率和參考信號的周期長度，計(jì)算載波頻率f0與載波頻率f1區(qū)分度最高時(shí)參考信號s(x1)的周期長度N的值，通過發(fā)明所述方法可以根據(jù)情況選取合適的參考信號以使FSK解調(diào)具有更高的準(zhǔn)確性，這種解調(diào)方法是基于軟件的實(shí)現(xiàn)，在信噪比很低的情況下有良好的效果。
【IPC分類】H04L27-14
【公開號】CN104580047
【申請?zhí)枴緾N201510032894
【發(fā)明人】王洪君, 蔡楠楠, 馬良, 于光玉, 孫健琳
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日