基于DSTFT的FSK信號(hào)的解調(diào)

1 引言

移頻鍵控(FSK)是數(shù)字通信中一種常見(jiàn)的調(diào)制方式，由于它解調(diào)延時(shí)短、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)而且具有較強(qiáng)的抗干擾和抗衰落的能力，因而廣泛地應(yīng)用于電力線載波通信及公用交換網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通信等中低速遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信中。在傳統(tǒng)的移頻鍵控信號(hào)的數(shù)字解調(diào)理論中，可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是相干方式解調(diào)，另一類(lèi)是非相干方式解調(diào)。相干數(shù)字解調(diào)接收質(zhì)量最佳，但在其解調(diào)過(guò)程中恢復(fù)出具有精確頻率和相位的相干信號(hào)較為困難，所需設(shè)備也較復(fù)雜。而采用非相干數(shù)字解調(diào)方法，可根據(jù)數(shù)字移頻鍵控信號(hào)的特點(diǎn)，在接收端不需要相干信號(hào)，因而被廣泛使用。但是現(xiàn)有的解調(diào)2FSK信號(hào)的方法，大多采用時(shí)域解調(diào)的方式，本文提出了一種利用離散短時(shí)傅里葉變換(DSTFT)在時(shí)域和頻域解調(diào)2FSK信號(hào)的新方法。

2 利用DSTFT方法解調(diào)2FSK信號(hào)

2.1 離散短時(shí)傅里葉變換

離散短時(shí)傅里葉變換定義為：

其中：x(n)為輸入信號(hào)序列，w(n)為移動(dòng)窗函數(shù)，N為窗寬度。由式(1)可見(jiàn)，DSTFT實(shí)際上是加移動(dòng)窗的離散傅里葉(DFT)變換，窗函數(shù)w(n)一般對(duì)窗中心對(duì)稱，其作用是取出x(n)在n時(shí)刻附近的一小段信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換。

短時(shí)傅里葉變換具有明顯的物理意義，它可以看作是信號(hào)x(n)在“分析時(shí)間”n附近的“局部頻譜”，當(dāng)n變化時(shí)，得到信號(hào)頻率隨時(shí)間n變化的規(guī)律。可以看出，DSTFT將時(shí)域和頻域組合在一起，反映了某一時(shí)間點(diǎn)附近的頻率分布情況，因而可以提取頻率局域化信息。

根據(jù)DSTFT的原理，提出了一種用它解調(diào)BFSK信號(hào)的方案，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。

2.2 判決算法

典型的2FSK離散數(shù)字信號(hào)可表示為：

其中，A(i)代表第i個(gè)碼元，N代表碼元寬度，f1和f2是信號(hào)的兩個(gè)載頻(分別代表數(shù)據(jù)0，1)，fs是采樣率。