基于simulink的2FSK信號包絡檢波解調的設計與實現

裴禹豪，曲毅，李錦明

（武警工程大學研究生十四隊，陜西西安，710086）

基于simulink的2FSK信號包絡檢波解調的設計與實現

裴禹豪，曲毅，李錦明

（武警工程大學研究生十四隊，陜西西安，710086）

基于2FSK信號解調的原理，加入延遲、多徑效應、AWGN條件以模擬現實傳輸環境，建立了用包絡檢波實現2FSK信號解調的simulink仿真模型，并在simulink環境下進行仿真分析。重點論述了采用數字諧振器實現信號包絡檢波和定時提取的方案。關鍵詞：2FSK；包絡檢波；simulink ；數字諧振器

0 引言

傳統頻移鍵控信號的數字解調可分為兩大類：一類是相干解調；另一類是非相干解調。相干數字解調接收質量最佳，但是由于它需要進行載波的恢復從而使得其設備比非相干解調設備復雜。而采用非相干數字解調的方法，根據數字頻移鍵控信號的特點，在接收端解調時不需要載波同步，但卻達不到相干解調的性能。在運用中FSK信號根據實際情況通常選用非相干解調方式。FSK常用的非相干解調方式有差分法、包絡檢波法和過零點檢測法。其中差分法對信道延遲失真有較好的補償作用，但精度不高；過零檢測法可以解調相位不連續的FSK信號。本文采用包絡檢波法在加入延遲、多徑效應、AWGN條件下模擬現實傳輸環境，設計了FSK信號包絡檢波解調器的simulink仿真模型，實現了操作方便、傳輸速度高的要求。

1 仿真模型及結果

圖1 2FSK解調仿真模型

如圖1所示，隨機整數產生器以每秒一個碼元符號的速率產生整數0和1，經過2FSK調制模塊調制后形成頻率為50Hz和-50Hz的信號，每個碼元采樣500次。然后通過信道傳輸，傳輸時加入延時、多徑效應、AWGN條件模擬實際傳輸中的干擾。在接收端，信號首先通過數字低通濾波器形成兩路信號，上面一路信號頻率為50Hz，下面一路信號頻率為-50Hz。然后兩路信號分別平方。用上路信號減去下路信號，為了不至于使得相減后的信號幅度過大，將相減后的結果加上絕對值，在有符號突變的地方會形成一個小沖激。接著一個經過下抽取，每50個抽樣取一個，即變為每個碼元采樣10次，做定時時鐘信號。一個不進行下抽取，通過低通濾波器。

解調的核心步驟之一是定時抽取，經過下抽取和低通濾波器的兩路信號匯入如圖2所示的定時抽取系統。當連著出現幾個相同符號時，相減加絕對值后的包絡波形，即圖2上的clock signal不會改變，為了能準確區分有幾個相同符號，將信號通過數字諧振器。該數字諧振器的傳遞函數為H(z)=(1-r)其中為碼元速率，為下抽取后采樣速率，r為小于且接近于1的數，這里取0.998。而后信號進入如圖3所示的判斷模塊，該判斷模塊在信號由負變正時輸出1，其他情況輸出0。

圖2 定時抽取系統

圖3 判斷模塊

如圖4所示。第二行為數字諧振器輸出波形，每10個階梯為一個碼元。第三行為定時抽取信號，觀察可知在由負變正階梯處向后延遲兩個單位正好為信號的峰值點，經過諧振器后當連著出現兩個相同符號時仍能準確定時抽取。

圖4 Scope2的波形

解調的輸出波形如圖5所示，第一行為解調器的輸出結果，第二行為發送端的初始數據，對比發現兩者基本吻合，可以以較低的誤碼率實現信號的解調。

圖5 解調器輸出波形

2 結束語

移頻鍵控調制方式在中低速數字傳輸中，特別是在衰落信道中傳輸數據時，應用極為廣泛。包絡檢波解調可以避免運用相干載波進行提取，在快速衰落信道和突發信道中，具有一定的優勢。采用無限循環累積型數字諧振器來實現調頻信號的包絡檢波與定時提取，正是利用了IIR濾波器的高選擇性。該移頻鍵控非相干解調方案能夠實現低誤碼率傳輸，證明了該方案的可行性和有效性。

[1]OEI S C,TSENG C C.IIR multiple notch filter design basedon allpass filter[C ]//IEEE TENCON-Digital Signal Processing Applications.1996:267-273.

[2]樊昌信,曹麗娜.通信原理[M].6版.北京:國防工業出版社.2006.

Design and Implement of 2FSK demodulation with Envelope detection Based on Simulink

Pei Yuhao, Qu Yi,Li Jinming
(PAP of Engineering University,Xi’an Shaanxi,710086)

Based on 2FSK demodulation principle, with envelope detection method, a simulink model under the condition of delay, multipath effect and AWGN which simulate reality transmission environment has been established and the analysis is made in simulink software environment. Mainly discusses using the digital resonator to realize the extraction of signal enveloping and timing.

2FSK; envelope detection; simulink; digital resonator