FSK传输系统试验.doc

通信原理硬件实验报告 实验名称： FSK传输系统试验 姓 名： 学 号： 班 级： 时 间： 南京理工大学紫金学院电光系 实验目的 1.熟悉FSK调制和解调基本工作原理； 掌FSK数据传输过程； 掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法； 掌握FSK性能的测试； 了解FSK在噪声下的基本性能； （一）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）。通常，FSK信号的 表达式为： （二进制１） （二进制０） 其中2πΔf代表信号载波的恒定偏移。 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。不连续的FSK信号表达式为： （二进制１） （二进制０） 其实现如图3.1-1所示： 图3.1.1 非连续相位FSK的调制框图 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发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。二）FSK解调 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 图3.2.2 非相干FSK接收机的方框图 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率为、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。 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?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。 通信原理实验的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： 测试前检查：首先将通信原理综合实验系统调制方式设置成“FS传输系统”；用示波器测量TPMZ0测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作；如果没有 脉冲波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。 （一）FSK调制 FSk基带信号观测 1）TPi03是基带FSK波形（D/A模块内）。通过菜单选择为1码输入数据信号，观 TPi03信号波形，测量其基带信号周期。 2）通过菜单选择为0码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周 期。将测量结果1码比较。 发端同相支路和正交支路信号时域波形观测 TPi03和TPi04分别是基带FSK输出信号的同相支路和正交支路信号。测两信号的时域信号波形时将输入全1码（或全0码），测量其两信号是否满足正交关系 发端同相支路和正交支路信号的李沙育（x-y）波形观测 将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03 和 TPi04的交性，其李沙育应为一个圆。 通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。 连续相位 FSK 调制基带信号观测 1）TPM02是发送数据信号（DSP+FPGA模块左下脚），TPi03