FSK传输系统的背景
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发布时间：2022-04-25 12:07
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时间：2024-11-05 23:49
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；
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时间：2024-11-05 23:41
国内外相关研究情况：
FSK是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。根据国际电报和电话咨询委员会（ITU-T）的建议，传输速率为1200波特以下的设备一般采用FSK方式传输数据。在衰落信道（短波通信）中传输数据时，它也被广泛应用。
FSK信号具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，在只常生活和工业控制中被广泛采用。例如CID(Calling Identity Delivery)来电显示，低速的Modem，铁路系统和电力系统的载波通信中也广泛使用他来传送各种控制信息。美国贝尔通信研究室（BELLCORE）首先引入话音频带数据通信的调制解调方式来实现CID业务，并在1990年提出了相关技术建议（TR-TS-000031，ISUE3，1990年1月），该建议经过多次修改后被称为Bell202建议。数据传送采用了移频键控（FSK）方式，通常称为移频键控方式。
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时间：2024-11-05 23:45
