LimeSDR官方系列教程（六）：使用Pothos和GNU Radio接收ASK/OOK信号

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于 2020-11-27 11:31:43 首次发布

本文介绍了一种基于SDR的ASK信号解码方法，详细讨论了ASK信号的频率偏移、增益控制和前导码等问题，并展示了如何使用Pothos和GNURadio等工具进行ASK信号的接收和解调。

本文内容、开发板及配件仅限用于学校或科研院所开展科研实验!

在本节，我们将研究接收和发送单极性不归零码序列的ASK信号，即把一个幅度取为0，另一个幅度为非0，这通常称为开关键控（OOK），该调制方式是经常用于门铃和车库门遥控器中。如果您要进行这个实验，则需要一些额外的硬件，并且需要433MHz（UHF）ASK/OOK设备，比如：车库门遥控器钥匙扣（以下简称钥匙扣）。

一、ASK

ASK是一种最简单的调制技术。实现ASK调制最简单的一个方式是发射一个固定的音调表示1，不发射表示0，即开和关，这就是OOK。其中的音调通常成为载波频率，在本次实验中，使用的载波频率即为433.9MHz。二进制启闭键控（OOK：On-Off Keying）又名二进制振幅键控（2ASK），它是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。该调制方式的出现比模拟调制方式还早，Morse码的无线电传输就是使用该调制方式。由于OOK的抗噪声性能不如其他调制方式，所以该调制方式在卫星通信、数字微波通信中没有被采用，但是由于该调制方式的实现简单，在光纤通信系统中，振幅键控方式却获得广泛应用。该调制方式的分析方法是基本的，因而可从OOK调制方式入门来研究数字调制的基本理论。（百度百科：ook（词语）_百度百科）

正如上文所述，这可以看做是一个非常简单的通信协议——如此简单，可以在足够快的示波器上直接观察到并通过我们的眼睛进行解码。

根据无线电接收的实际情况，我们的通信电路需要时间来锁定和调整频率/增益。SDR和传统电路均是如此。以钥匙扣为例：这些钥匙扣的发射频率通常有点“松动”，即中心频率可能会漂移。

1、频率偏移

频偏在模拟电路中可以通过某种形式的控制环路锁定到载波，并调整接收电路使其匹配来解决，其中PLL或简单的自谐振电路是常见的解决方案，其解决的总体方案的工作原理是相同的。在SDR中可以以相同的方式来解决此问题，或者以牺牲数字滤波或同频抑制为代价，而频漂可以在某种程度上忽略它。我们假设接收设备具有足够的捕获带宽，而实际上，使用合适的接收器，ASK可以很好地抵抗频率漂移和相位变化，因此通常不必担心频漂这个问题。

2、增益

无论是在传统电路和SDR电路中，幅度都是一个值得关注的问题。通常情况将需要通过某种形式的增益控制来对其进行处理，其中AGC（自动增益控制）是最好的方式，不够也可以对其进行手动设置。在硬件中，这可以通过调节LNA来解决，而在软件中，则可以对信号乘以相应的放大倍数，这两种方式都有其优点。

3、前导码

为了锁定信号及其增益，我们的设备不能在接收到载波后的皮秒级时间内开始接收数据，因为增益控制和频率控制都需要时间来锁定。解决方案是产生一个前导码-简单来说，就是给予一段信号周期，该信号周期将允许接收机在传递实际数据之前将其锁定。该技术不仅限于RF通信，您正在阅读此技术的计算机可能都要每秒执行百万/十亿次的前导信号周期，因为DDR RAM需要PLL来锁定时间（就像RF接收器一样）。