本发明专利技术是一种基于传真调制解调建议Ｖ．２１的ＦＳＫ解调方法，属于通信调制解调技术领域。本方法采用戈泽尔计算方法进行频域变换并计算ＦＳＫ中相应有效频点的能量，利用相应有效频点能量值的不同大小来判断出调制信号所代表的数字信号０或１，从而完成解调。该方法将时域信号转换为频域信号，不需要考虑频域信号的相位信息，只关心频域信号的幅度，就避免了相位的不同步问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种频移键控(frequency-shift-key，简称FSK)解调方法，具体为一种基于传真调制解调建议V.21的FSK解调方法，属于通信调制解调
技术介绍
根据国际电话与电报咨询委员会(International Telephone andTelegraph Consultative Committee，简称CCITT)建议中的传真调制解调建议V.21(见附图5)，它是用来传输二进制码控制信号的，V.21调制解调器是公用电话交换网中使用的传输速率为300波特(Baud)的标准化双工调制解调器。传真三类机(是目前通用的传真机类型，称G3传真机，同样传真二类机简称G2传真机)采用半双工方式通信，用于传输二进制控制信号(信令信号)。使用V.21建议中第二通道的特征频率传号采用Fa＝1650Hz，空号采用Fz＝1850Hz。传真三类机的V.21调制解调器采用同步方式工作，不必提供在传输停止时维持同步所需的信号。该调制解调建议采用FSK调制解调的方法。但是V.21建议中只提供了调制方法，没有给出解调方法和具体的解调实现方法，所以要设计能正确解调符合V.21建议的调制信号的解调方法。 由于传真调制解调建议V.21中数据传输速率较低，因此应该尽量采用成本低廉、简便易行的方法解调。随着频移键控解调方式的成熟化，目前最常用的方法是相干解调方法，如附附图说明图1所示 将接收到的信号首先进行带通滤波，得到按照规定要求的频率范围的信号。这里带宽应设为300HZ～3400HZ，然后和两个相应的同频本地载波(cosw1和cosw2)相乘，再通过低通滤波器滤出两个频率的信号，通过定时脉冲对信号进行抽样判决，从而达到解调的目的。该方法适用于数字信号，也适用于软件的实现，解调方法简单、计算量较小，但是对于同步的要求比较高，这是由于要能准确的判断出数字信号，就要严格的做到相位同步，这是一个难点。同步问题(载波同步和位同步)是解调技术的难点问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服以往实现的FSK解调中同步难以实现的缺点，本专利技术提出了一种简单易于实现的符合V.21建议的FSK解调方法，本解调方法避免了载波同步和位同步，大大的简化了解调的实现方法。 本专利技术采用了离散傅立叶变换(Digital Fourier transformation，简称DFT)并计算频率域的所有频点的能量值的方法，其中的离散傅立叶变换用非归一化离散傅立叶变换(Non-unity Digital Fourier transformation，简称NDFT)中的戈泽尔(Goertzel)计算方法，这是离散傅立叶变换的一个改进的方法。本专利技术所提出的FSK解调方法既可以用硬件电路或集成芯片来实现，也可以用软件来实现，软件实现一般要比硬件实现灵活、成本低。 本专利技术的基本思路 V.21的解调器采用非归一化离散傅立叶变换的戈泽尔(Goertzel)计算方法进行频域变换并计算FSK中相应有效频点的能量，利用相应有效频点能量值的不同大小来判断出调制信号所代表的数字信号0或1，从而完成解调。该方法将时域信号转换为频域信号，不需要考虑频域信号的相位信息，只关心频域信号的幅度，就避免了相位的不同步问题。 本专利技术采取的具体技术方案如下 一种基于传真调制解调建议V.21的FSK解调方法，是把接收到的已调制的信号码流作为输入，进行解调处理，它符合V.21传真调制解调建议的解调部分，这里的信号码流实际是信令码流。其方法步骤为接收端将收到的信令码流进行解调，根据解调出来的信令内容，产生相应的信令，并将该信令进行调制和传输，以完成传真信号的握手工作。本专利技术的特征在于，解调方法中采用了非归一化离散傅立叶变换(Non-unity Digital Fouriertransformation，简称NDFT)的戈泽尔(Goertzel)计算方法来计算相应频点的能量，通过相应频点的能量来判断出相应的数字码流中的数字信号0和1。本专利技术中，NDFT的戈泽尔计算方法把输入的时域信号转换为频域信号，不考虑频域信号的相位信息，避免了涉及相位不同步的问题。只通过频域信号的幅度信息，计算出频域信号的能量，通过该能量的比较检测出需要的FSK信号频率，进一步解调出相应的数字码流。 具体为通过频域信号的幅度信息，计算出频域信号的能量，通过该能量的比较检测出需要的FSK信号频率，进一步解调出相应的数字码流，该方法具体包括以下步骤 1)读入已调制传真控制信号的样点值，每N个样点值进行能量计算；能量计算的步骤和方法为 V.21调制解调建议中的两个有效载波频率点为1850Hz、1650Hz，分别计算各有效频点能量值。所述的计算相应有效频点能量的方法具体为非归一化离散傅立叶变换的戈泽尔计算方法 戈泽尔计算方法的公式为 采样点长度(或数目)为N的输入时域信号x(n)的离散傅里叶变换X(k)定义为 上式中n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；x(N)＝0； 因为ej(2π/N)kN＝1，故(1)式也可以写成 为计算方便，设采样点长度为N的方程yk(n)为如下等式 (3)式中，m＝0，1，……，n；n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；x(N)＝0；根据(1)和(2)式，当n＝N时，yk(N)的值与x(n)的离散傅里叶变换表达式(2)相同；也就是说，离散傅里叶变换值X(k)可以表示为当n为N时，x(n)经过线性滤波器即一阶极点滤波器后的输出值yk(N)；考虑到实际应用的需要，对应于上式(3)进一步变为差分形式 yk(n)＝ej(2π/N)kyk(n-1)+x(n)(4) 这里(4)式也是一个离散的时间系统模型，yk(n)表示系统当前的输出值，yk(n-1)表示系统在前一个时刻的输出值，而x(n)表示系统当前的输入值，n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；这里有y(-1)＝0，即n＜0时的yk(n)值全部为0。对以上(4)式进行Z变换如下 Yk(z)＝Yk(z)z-1ej(2π/N)k+X(z)，(5) 其中Yk(z)＝Z[yk(n)]，X(z)＝Z[x(n)]， 从(5)式可以得到 在(6)式中有极点位置包含了一个复系数，在实现时很不方便。 因此，利用二阶复共轭极点滤波器取代上式(4)，得到构造式如下 从(7)式进行反Z变换可得到只有一个实系数的差分方程如下 这里(8)式也是一个离散的时间系统方程，其中n＝0，1，……，N-1；x(N)＝0；k＝0，1，……，N-1；vk(n)是系统当前的输出值，vk(n-1)是系统前一个时刻的输出值，vk(n-2)是系统前两个时刻的输出值，x(n)是系统当前的输入值；其中vk(-1)＝0，vk(-2)＝0表示在小于0的时刻，系统输出值为0；从以上(6)式和(7)式可以知道 Yk(z)＝Vk(z)(1-z-1e-j(2π/N)k)，(9) 这样，在计算X(k)时，仅有一个复系数如下 在本方法中仅需要考虑离散傅里叶变换的幅度信息，而不必考虑其相位信息；可以进一步处理(11)式，以去掉复系数 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于传真调制解调建议Ｖ．２１的ＦＳＫ解调方法，其特征在于：该方法通过频域信号的幅度信息，计算出频域信号的能量，通过该能量的比较检测出需要的ＦＳＫ信号频率，进一步解调出相应的数字码流，具体步骤如下： １）读入已调制传真控制信号的样点值，每Ｎ个样点值进行能量计算；能量计算的方法如下： Ｖ．２１调制解调建议中的两个有效载波频率点为１８５０Ｈｚ、１６５０Ｈｚ，分别计算各有效频点能量值；计算相应有效频点能量的方法具体为非归一化离散傅立叶变换的戈泽尔计算方法： 戈泽尔计算方法的公式为： 采样点长度或数目为Ｎ的输入时域信号ｘ（ｎ）的离散傅里叶变换Ｘ（ｋ）定义为： Ｘ（ｋ）＝＊ｘ（ｎ）ｅ↑［－ｊ２π／Ｎｋｎ］ （１） 上式中：ｎ＝０，１，……，Ｎ－１；ｋ＝０，１，……，Ｎ－１；ｘ（Ｎ）＝０； 由于ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋＮ］＝１，故（１）式能够表示为： Ｘ（ｋ）＝ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋＮ］.＊ｘ（ｎ）ｅ↑［－ｊ（２π／Ｎ）ｋｎ］＝＊ｘ（ｎ）ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋ（Ｎ－ｎ）］ （２） 设采样点长度为Ｎ的方程ｙ↓［ｋ］（ｎ）为如下等式： ｙ↓［ｋ］（ｎ）＝＊ｘ（ｍ）ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋ（ｎ－ｍ）］ （３） （３）式中，ｍ＝０，１，……，ｎ；ｎ＝０，１，……，Ｎ－１；ｋ＝０，１，……，Ｎ－１；ｘ（Ｎ）＝０；根据（１）和（２）式，当ｎ＝Ｎ时，ｙ↓［ｋ］（Ｎ）的值与ｘ（ｎ）的离散傅里叶变换表达式（２）相同；也就是说，离散傅里叶变换值Ｘ（ｋ）能够表示为：当ｎ为Ｎ时，ｘ（ｎ）经过线性滤波器即一阶极点滤波器后的输出值ｙ↓［ｋ］（Ｎ）；考虑到实际应用的需要，对应于上式（３）进一步变为差分形式： ｙ↓［ｋ］（ｎ）＝ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋ］ｙ↓［ｋ］（ｎ－１）＋ｘ（ｎ） （４） 这里（４）式也是一个离散的时间系统模型，ｙ↓［ｋ］（ｎ）表示系统当前的输出值，ｙ↓［ｋ］（ｎ－１）表示系统在前一个时刻的输出值，而ｘ（ｎ）表示系统当前的输入值，ｎ＝０，１，……，Ｎ－１；ｋ＝０，１，……，Ｎ－１；这里有ｙ（－１）＝０，即ｎ＜０时的ｙ↓［ｋ］（ｎ）值全部为０； 对以上（４）式进行Ｚ变换如下： Ｙ↓［ｋ］（ｚ）＝Ｙ↓［ｋ］（ｚ）ｚ↑［－１］ｅ↑［ｊ（２π／Ｎ）ｋ］＋Ｘ（ｚ），（５） 其中Ｙ↓［ｋ］（ｚ）＝Ｚ［ｙ↓［ｋ］（ｎ）］，Ｘ（ｚ）＝Ｚ［ｘ（ｎ）］， 从（５）式可以得到＊＊＊， （６） 利用二阶复共轭极点ｐ↓［１，２］＝ｅ↑［±ｊ２π／Ｎｋ］滤波器取代上式...
【技术特征摘要】
1、一种基于传真调制解调建议V.21的FSK解调方法，其特征在于该方法通过频域信号的幅度信息，计算出频域信号的能量，通过该能量的比较检测出需要的FSK信号频率，进一步解调出相应的数字码流，具体步骤如下1)读入已调制传真控制信号的样点值，每N个样点值进行能量计算；能量计算的方法如下V.21调制解调建议中的两个有效载波频率点为1850Hz、1650Hz，分别计算各有效频点能量值；计算相应有效频点能量的方法具体为非归一化离散傅立叶变换的戈泽尔计算方法戈泽尔计算方法的公式为采样点长度或数目为N的输入时域信号x(n)的离散傅里叶变换X(k)定义为上式中n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；x(N)＝0；由于ej(2π/N)kN＝1，故(1)式能够表示为设采样点长度为N的方程yk(n)为如下等式(3)式中，m＝0，1，……，n；n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；x(N)＝0；根据(1)和(2)式，当n＝N时，yk(N)的值与x(n)的离散傅里叶变换表达式(2)相同；也就是说，离散傅里叶变换值X(k)能够表示为当n为N时，x(n)经过线性滤波器即一阶极点滤波器后的输出值yk(N)；考虑到实际应用的需要，对应于上式(3)进一步变为差分形式yk(n)＝ej(2π/N)kyk(n-1)+x(n) (4)这里(4)式也是一个离散的时间系统模型，yk(n)表示系统当前的输出值，yk(n-1)表示系统在前一个时刻的输出值，而x(n)表示系统当前的输入值，n＝0，1，……，N-1；k＝0，1，……，N-1；这里有y(-1)＝0，即n＜0时的yk(n)值全部为0；对以上(4)式进行Z变换如下Yk(z)＝Yk(z)z-1e...
【专利技术属性】
技术研发人员：王波涛，张美娜，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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