摘要：介紹了對數(shù)字信號(hào)的2ASK和FSK的調(diào)制的原理，軟件實(shí)現(xiàn)流程以及硬件電路的設(shè)計(jì)，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而證明了設(shè)計(jì)的可行性和合理性。
關(guān)鍵詞：2ASK；FSK；調(diào)制原理

    由于實(shí)際通信中不少信道都不能直接傳送基帶信號(hào)，必須用基帶信號(hào)對載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化，即所謂載波調(diào)制。在大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)中，都選擇正弦信號(hào)作為載波。這是因?yàn)檎倚盘?hào)形式簡單，便于產(chǎn)生及接收。數(shù)字調(diào)制信號(hào)，在二進(jìn)制時(shí)有振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)三種基本信號(hào)形式，同時(shí)可根據(jù)基帶信號(hào)的進(jìn)制不同分為二進(jìn)制和多進(jìn)制(M進(jìn)制)。多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與二進(jìn)制相比，其頻譜利用率更高。本文研究了基于Blackfin533的2ASK、2FSK以及8FSK的調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法，并給出了其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)信號(hào)的原理及調(diào)制實(shí)現(xiàn)
    振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字涮制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列是：

    利用VC++編程實(shí)現(xiàn)2ASK信號(hào)的流程圖如圖1所示。

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2 2FSK、8FSK信號(hào)的原理及調(diào)制實(shí)現(xiàn)
    FSK是數(shù)字通信中使用較為廣泛的一種方式。若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間發(fā)生變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK)。若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對應(yīng)于載波頻率f1，0符號(hào)對應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為
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    利用VC++編程實(shí)現(xiàn)2FSK信號(hào)的流程圖如圖2所示。

    多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng)(MFSK)基本上是二進(jìn)制數(shù)字頻率鍵控方式的推廣。其時(shí)域表達(dá)式為：
   
    式中，△ωt(m=0，1，…，M-1)是與an對應(yīng)的載波角頻率偏移。在實(shí)際應(yīng)用中，我們通常定義△ω1=△ω2=…=△ωm-1=△ω，則時(shí)域表達(dá)式可以寫為：
   
    利用VC++編程實(shí)現(xiàn)8FSK信號(hào)的流程與2FSK類似，不同的只是增加了串并轉(zhuǎn)換的模塊和其它六種載波頻率，所以這里對于8FSK的調(diào)制流程圖就不再詳細(xì)介紹了。

3 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)
    信號(hào)產(chǎn)生器系統(tǒng)分為兩大模塊，微型計(jì)算機(jī)模塊和波形產(chǎn)生模塊。其中微型計(jì)算機(jī)為通用計(jì)算機(jī)，波形發(fā)生模塊為設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生板卡。通用計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號(hào)和噪聲干擾信號(hào)，然后將數(shù)據(jù)通過USB接口傳送到信號(hào)發(fā)生板卡。信號(hào)發(fā)生板卡將通過波形產(chǎn)生控制器循環(huán)取出波形存儲(chǔ)器和噪聲存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，最后通過DAC產(chǎn)生連續(xù)的數(shù)字通信信號(hào)波形。
     如下圖3所示的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖。信號(hào)波形產(chǎn)生的核心是DSP1，它擴(kuò)展了USB接口、大容量存儲(chǔ)器、高速DAC和程序存儲(chǔ)器等。DSP1完成通信信號(hào)產(chǎn)生、DSP2完成噪聲(干擾)信號(hào)產(chǎn)生。兩個(gè)DSP共享程序存儲(chǔ)器，DSP1作為主控DSP。DSP2的程序通過SPI(高速同步串行口)方式加載，其主機(jī)是DSP1。

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    在波形產(chǎn)生時(shí)，DSP1接收PC微機(jī)通過USB接口傳送的波形數(shù)據(jù)包。將數(shù)據(jù)包中的通信波形數(shù)據(jù)通過DMA方式傳送到通信和通信信號(hào)環(huán)境波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。同時(shí)將信噪比參數(shù)和噪聲數(shù)據(jù)(此處噪聲數(shù)據(jù)為白噪聲)通過SPI接口傳送到DSP2，DSP2將噪聲數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到噪聲／干擾數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其中通信數(shù)據(jù)的高位(D15)為基帶碼流數(shù)據(jù)，用于恢復(fù)基帶碼流測試數(shù)據(jù)。
    系統(tǒng)中所有波形參數(shù)的采樣頻率為10MHz，數(shù)據(jù)容量為16M×16位，可存儲(chǔ)1．5秒鐘的波形數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)有效位數(shù)為14位。
    DSP1將存儲(chǔ)的波形數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中循環(huán)讀出，以DMA方式傳送給DAC1，產(chǎn)生通信信號(hào)。DSP2利用程序產(chǎn)生隨機(jī)地址，將存儲(chǔ)的噪聲波形數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，并且根據(jù)信噪比進(jìn)行幅度加權(quán)，然后傳送給DAC2，產(chǎn)生噪聲信號(hào)。兩個(gè)DAC的位數(shù)是14位，并且設(shè)置為4倍插值方式，即DAC輸入數(shù)據(jù)率為4MBPS，輸出轉(zhuǎn)換速率為16MBPS。DAC轉(zhuǎn)換需要的時(shí)鐘利用BF533的定時(shí)器產(chǎn)生，DAC連接在BF533數(shù)據(jù)總線的低14位D13～D0?；鶐Тa流通過DSP1的PFX引腳輸出，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)輸出基帶波形。DAC輸出經(jīng)過帶通濾波器濾波，AD8054緩沖放大，并且將信號(hào)和噪聲合成，生成需要產(chǎn)生的信號(hào)波形。

    系統(tǒng)中的微型計(jì)算機(jī)采用Windows2000／XP操作系統(tǒng)，其USB驅(qū)動(dòng)程序由DDK開發(fā)，控制應(yīng)用程序可通過VS2005進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是針對BF533進(jìn)行編程。Blackfin系列DSP在軟件方面支持C語言和匯編語言，同時(shí)支持二者的混合編程。過程序流程如圖4所示。

4 實(shí)驗(yàn)輸出波形
    通過雙蹤示波器來觀察調(diào)制出的通信信號(hào)波形，在參數(shù)設(shè)置時(shí)選擇0、1碼元類型，以便對信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定的觀察。這里我們給出了2ASK、2FSK的觀察波形，如圖5所示。南丁8FSK信號(hào)用示波器不能清晰的分辨，這里就不加以分析了由上圖可以看出，信號(hào)調(diào)制的波形圖基本符合理論與預(yù)期的目標(biāo)結(jié)果，從而證明了此設(shè)計(jì)的可行性和合理性。