基于simulink的2FSK信号包络检波解调的设计与实现

裴禹豪，曲毅，李锦明

（武警工程大学研究生十四队，陕西西安，710086）

基于simulink的2FSK信号包络检波解调的设计与实现

裴禹豪，曲毅，李锦明

（武警工程大学研究生十四队，陕西西安，710086）

基于2FSK信号解调的原理，加入延迟、多径效应、AWGN条件以模拟现实传输环境，建立了用包络检波实现2FSK信号解调的simulink仿真模型，并在simulink环境下进行仿真分析。重点论述了采用数字谐振器实现信号包络检波和定时提取的方案。关键词：2FSK；包络检波；simulink ；数字谐振器

0 引言

传统频移键控信号的数字解调可分为两大类：一类是相干解调；另一类是非相干解调。相干数字解调接收质量最佳，但是由于它需要进行载波的恢复从而使得其设备比非相干解调设备复杂。而采用非相干数字解调的方法，根据数字频移键控信号的特点，在接收端解调时不需要载波同步，但却达不到相干解调的性能。在运用中FSK信号根据实际情况通常选用非相干解调方式。FSK常用的非相干解调方式有差分法、包络检波法和过零点检测法。其中差分法对信道延迟失真有较好的补偿作用，但精度不高；过零检测法可以解调相位不连续的FSK信号。本文采用包络检波法在加入延迟、多径效应、AWGN条件下模拟现实传输环境，设计了FSK信号包络检波解调器的simulink仿真模型，实现了操作方便、传输速度高的要求。

1 仿真模型及结果

图1 2FSK解调仿真模型

如图1所示，随机整数产生器以每秒一个码元符号的速率产生整数0和1，经过2FSK调制模块调制后形成频率为50Hz和-50Hz的信号，每个码元采样500次。然后通过信道传输，传输时加入延时、多径效应、AWGN条件模拟实际传输中的干扰。在接收端，信号首先通过数字低通滤波器形成两路信号，上面一路信号频率为50Hz，下面一路信号频率为-50Hz。然后两路信号分别平方。用上路信号减去下路信号，为了不至于使得相减后的信号幅度过大，将相减后的结果加上绝对值，在有符号突变的地方会形成一个小冲激。接着一个经过下抽取，每50个抽样取一个，即变为每个码元采样10次，做定时时钟信号。一个不进行下抽取，通过低通滤波器。

解调的核心步骤之一是定时抽取，经过下抽取和低通滤波器的两路信号汇入如图2所示的定时抽取系统。当连着出现几个相同符号时，相减加绝对值后的包络波形，即图2上的clock signal不会改变，为了能准确区分有几个相同符号，将信号通过数字谐振器。该数字谐振器的传递函数为H(z)=(1-r)其中为码元速率，为下抽取后采样速率，r为小于且接近于1的数，这里取0.998。而后信号进入如图3所示的判断模块，该判断模块在信号由负变正时输出1，其他情况输出0。

图2 定时抽取系统

图3 判断模块

如图4所示。第二行为数字谐振器输出波形，每10个阶梯为一个码元。第三行为定时抽取信号，观察可知在由负变正阶梯处向后延迟两个单位正好为信号的峰值点，经过谐振器后当连着出现两个相同符号时仍能准确定时抽取。

图4 Scope2的波形

解调的输出波形如图5所示，第一行为解调器的输出结果，第二行为发送端的初始数据，对比发现两者基本吻合，可以以较低的误码率实现信号的解调。

图5 解调器输出波形

2 结束语

移频键控调制方式在中低速数字传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，应用极为广泛。包络检波解调可以避免运用相干载波进行提取，在快速衰落信道和突发信道中，具有一定的优势。采用无限循环累积型数字谐振器来实现调频信号的包络检波与定时提取，正是利用了IIR滤波器的高选择性。该移频键控非相干解调方案能够实现低误码率传输，证明了该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,曹丽娜.通信原理[M].6版.北京:国防工业出版社.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