学士学位论文--基于vhdl的2fsk调制与解调-正文.doc

基于VHDL的2FSK调制与解调基于VHDL的2FSK调制与解调第一章概述1.1引言FSK信号可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得,这正是频率键控通信方式早期采用的实现方法,也是利用模拟调频法实现数字调频的方法.FSK信号的另一方法是采用键控法,即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率进行选通.二进制FSK信号的常用解调方法是采用非相干检测法和相干检测法。1.2FSK简介FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。1.3FSK的发展FSK是载波频率随数字信号变化的一种调制方式，近十年来，数字移动通信新系统的开发取得了巨大进展，要求传输数字化的信令，又传数字化的信息，因而系统必须采用数字调制技术，然而一般的数字调制技术：如移相键控PSK，频移键控FSK，因传输效率低而无法满足移动通信的要求：为此；需要专门研究一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特率。适应移动通信的要求；目前已发展为：正交相移键控QPSK、正交调幅QAM、最小移频键控MSK、高斯最小移频键控GMSK等。第二章总体设计方案2.1实验原理所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。本实验中,二进制的基带信号是用正负电平来表示的。“1”码对应于载波频率F1,“0”对应于F2。使其输出频率为f1和f2相间的正弦波行。FSK信号的解调分为相干解调法和非相干解调法。非相干解调分为鉴频法,过零检波法,微分法等.（本实验采用相干方式）类型：二进制移频键控(2FSK)，多进制移频键控(MFSK).相位不连续的FSK信号可以看作是两个不同载波频率的ASK以调信号的叠加.因此其功率谱是两个ASK信号功率之和.当基带信号不含直流分量时，其带宽为BFSK=|f2-f1|+2fs。2.2FSK调制器的工作原理FSK调制功能框图如图,图2.1FSK调制功能框图首先由晶振电路产生正弦波信号,然后在经过分频器后.再分别通过两个带通滤波器,产生f1和f2两个载频.用‘1’‘0’码和巴可码来控制模拟开关的数字基带信号,其中:巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n位的巴克码{X1，X2，X3，···Xn。}，每个码元只可能取值十1或一1，它的局部自相关函数为:表中“＋”表示Xi取值为十l，“－”表示Xi取值为－l，以七位巴克码组{+++--+-}为例，求出它的自相关函数如下：同样可以求出j＝2，3，4，5，6，7时R(j)的值分别为－l，0，－l，0，－l，O。另外，再求出j为负值的自相关函数，两者一起画出的七位巴克码的R(j)与j的关系曲线如图2.4所示。由图可见，自相关函数在j＝0时具有尖锐的峰值。图2.4巴克码的自相关函数产生巴克码的方法常用移位寄存器，七位巴克码产生器如图2.5：图2.5巴克码产生器图2.5(a)是串行式产生器，移位寄存器的长度等于巴克码组的长度。七位巴克码由七级移位寄存器单元组成，各寄存器单元的初始状态由预置线预置成巴克码组相应的数字。七位巴克码的二进制数为lll00lO，移位寄存器的输出端反馈至输入端的第一级，因此，七位巴克码输出后，寄存器各单元均保持原预置状态。移位寄存器的级数等于巴克码的位数。另一种是采用反馈式产生器，同样也可以产生七位巴克码，如图2.5(b)所示，这种方法也叫逻辑综合法，此结构节省部件。巴克码的识别仍以七位巴克码为例，用七级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一个巴克码识别器，如图2.6所示，各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，即与巴克码产生器的预置状态相同。图2.6巴克码判决当输入数据中的1进入移位寄存器时，输出电平为＋l，而0进入移位寄存器时，输出电平为－l，识别器实际是对输入的巴克码进行相关运算。当七位巴克码在图2.7(a)中的tl时刻已全部进入了七级移位寄存器时，七个移位寄存器输出端都输出+l，相加后得最大输出+7、若判决器的判决电平定为+6，那么，就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器后，识别器输出一个帧同步脉冲表示一帧数字信号的开头，如图2.7所示。图2.7巴克码用于帧同步两路载频经过由数字基带信号控制的模拟开关4052后产生FSK信号，整个过程波形如图2.3FSK解调的工作原理框图FSK解调分为相干解调和非相干解调.这里使用非相干解调(过零检波法)。这里采用的是过零检测法对2FSK调制信号进行解调。大家知道，2FSK信号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数就可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。非相干解调时FSK信号经过放大限幅电路得到脉冲波形.。限幅器对输入信号进行限幅，以消除各种干扰和噪声。使输入信号的变换成跳变陡峭的