单位文秘网 2022-02-13 08:08:03 点击: 次
【摘要】频移键控(FSK)以其数据传输速率快、抗噪、抗干扰性能佳、调制解调方法简单易实现等优点被广泛应用于现代通信领域。本文就频移键控在现代通信中的发展和应用进行探讨与研究。
【关键词】频移键控;现代通信;发展;应用
1.引言
随着计算机技术、通信技术的不断发展,各种调制技术被广泛应用于现代通信中。其中,在数字通信中较为常用的一种基本调制技术—移频键控,以其实现方法简单、易操作,解调易于实现,与其它调制技术相比,移频键控抗噪声性能与抗干扰性能较为良好,适用于中、低数字通信中的数据传输。本文就频移键控在现代通信中的发展和应用进行研究。
2.频移键控的发展
频移键控FSK(Frequency-shift key-ing),是利用信号载波的频率变化来传递数字信息的数字调制技术。调制技术可分为模拟调制与数字调制,早期模拟调制因为抗干扰能力差等缺点逐渐被数字调制所替代,尤其是FSK调制技术的出现,在电导体、光纤等实现了数据的传输,使得数字通信实现了快速发展。FSK是在ASK的基础上发展过来的,其后随着第二代移动通信的发展,在FSK的基础上逐步产生4FSK、8FSK、16FSK等,还得到了高斯最小频移键控GMSK,利用FSK还可实现直序扩频技术DSSS-FSK,使得FSK数字调制技术理论得到了空前的丰富与发展。本文主要就八进制频移键控(8FSK)进行相关研究。
3.频移键控的调制解调
3.1 8FSK的调制
利用调频法所产生的信号为非连续相位信号,在传统的通信设备中应用较广。随着数字调制技术的快速发展,格雷编码技术应用更加广泛。
首先,8FSK可以产生8种形式的符号,分别为000、001、010、011、100、101、110、111,因此,信号的表达式为:
其中,,i的取值为1,2,3,4,5,6,7;为信号的能量;为信号载波的角频率。
利用MATLAB等仿真软件,得到8个相互呈正交系的模拟载波。首先,将信号进行A/D转换,采样频率为16kBps,就可获得载波128采样点,其周期为128×(750+250*i)/16000,其
中i=0,…,7,每个载波都存在相应的周期数,并将所有周期数据储存起来。将输入信息进行串并转换,按照三比特并行方式,遵循格雷编码原则,采用键控选择的方法将存储的信息输出,再进行D/A转换后输出8FSK调制信号。
3.2 8FSK的解调
对于FSK信号的解调方式很多:相干解调、非相干解调。传统的FSK解调方式为滤波非相干解调。但是,本文基于格雷编码调制的基础上,对8FSK调制信号采用格雷算法进行解调。
采频率仍为16kBps,对128个采样点分别进行3次64点格雷运算。首先获得前面的64点数据进行处理,得到第一组数据,然后将起始点向后移动32点,再次获取64点进行处理得到第二组数据,重复第二次操作,得到第三组数据,这样128点数据全部处理完成。在3组同频率功率谱的基础上,对码元进行同步调整,经过判决,将格雷码转换为自然码,就可得到解调信号。
4.频移键控的应用
FSK主要有以下几个优点:(l)数据传输速率较快,能够在较短的时间内传输大量的的字符;(2)FSK支持ASCII字符集,与其它调制技术相比,FSK被广泛应用与世界各个国家,易于普及;(3)FSK信号简单,解调易于实现,且具有良好的抗噪、抗衰性能。
4.1 在调制解调器中的应用
调制解调器主要分为低、中、高、特高传输速率,而FSK适用于中、低传输速率的MODEM。例如OKI公司研发的一款低嵌入式调制解调器IC,就是利用了FSK频移键控,集模拟、数字调制技术于一体,实现了1200b/s、半双工方式的通讯。
4.2 CID来电显示
交换机实现CID功能,所采用的就是FSK信号传输方式,利用终端交换据将呼叫用户的基本信息转换成FSK信号,并由交换机传达给被叫用户。采用FSK信号传输方式的优点在于传输速度快、安全可靠、成本低、实现简单。
4.3 数据探测体制的应用
以8FSK调制技术为例,其可作为一种数据探测体制,主要应用在短波通信中。在协议中,可以对线路质量进行判断,利用8FSK多进制调制信号还可实现自动选择呼叫、线路建立、信道的预置、指令的传输等功能,是当前自适应电台中普遍接受的数据探测体制,已成为标准、规范化的格式。
5.结论
FSK信号在现代通信中的应用,极大的提高了信号的数据传输速率,具有较高的抗噪、抗干扰性能,虽然频带占用宽,但适用于衰落信道、宽频带信道。本文通过对FSK信号在现代通信中的发展与应用的研究,以8FSK为例,阐述了FSK信号的原理、调制解调及在通信中的应用,以期进一步改进FSK的调制解调方法,实现在现代移动通信中的更广泛应用。
参考文献
[1]樊昌信,詹道庸等.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2009.
[2]胡广书.数字信号处理——理论、算法和实现[M].北京:清华大学出版社,2010.
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