通信系统课程systemview仿真设计1(5)

MSK调制与解调

一、实验目的

1、了解 GMSK调制原理及特性，了解 GMSK解调原理及特性。

2、了解载波在相干及非相干时的解调特性，观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。

3、掌握 MSK调制与 GMSK 调制的差别。

二、实验仪器

电子计算机，System view仿真软件 三、设计内容

1、设计原理：

（1）、MSK信号的时域表达式为

???asMSK(t)?Acos?2?fct?k(t?kTs)??k?,kTs?t?(k?1)Ts2Ts??

式中，fc表示载波频率； A 表示已调信号振幅；

Ts表示码元宽度；

ak表示第k个码元中的信息，其取值为?1；

?k???ak2k???k?1表示直到(k?1)Ts时的累积（记忆）相位值。

（2）、MSK信号具有如下特点： a、已调信号的振幅是恒定的；

b、信号的频率偏移严格地等于?1/(4Ts)，相应的调制指数h?1/2； c、以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内准确地线性变化??/2； d、在码元转换时刻信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突跳。 （3）、MSK信号的调制与解调方法：

由于cos[2?fct??(t)]?cos?(t)cos2?fct?sin?(t)sin2?fct，故MSK信号也可以看作是由两个彼此正交的载波cos2?fct与sin2?fct分别被函数cos?(t)与sin?(t)进行振幅调制而合成的。 已知

?(t)??ak2Tst?xk,ak??1,xk?0或?（mod2?）

因而

?t?cos?(t)?cos()cosxk?2Ts???t??sin?(t)??aksin()cosxk?2Ts?

故MSK信号可表示为

???t?tsMSK(t)?A?cosxkcos()cos2?fct?akcosxksin()sin2?fct?2Ts2Ts?? kTs?t?(k?1)Ts

式中，等号后面的第一项是同相分量，也称I分量；第二项是正交分量，也称Q分量。cos[?t/(2Ts)]和sin[?t/(2Ts)]称为加权函数（或称调制函数）。cosxk是同相分量的等效数据，?akcosxk是正交分量的等效数据，它们都与原始输入数据有确定的关系。令cosxk?Ik,?akcosxk?Qk，代入式可得

???t?tsMSK(t)?A?Ikcos()cos?ct?Qksin()sin?ct?2Ts2Ts??

kTs?t?(k?1)Ts 式中，?c?2?fc。

根据上式，可构成一种MSK调制器，其方框图如图1-1所示。

Ik?Ikcos(?t/2Ts)cos(?t/2Ts)输入?Ikcos(?t/2Ts)cos?ctMSK信号相移90oak差分编码ck串/并变换振荡1f?4Ts延迟Ts振荡f?fc?带通滤波器sin(?t/2Ts)Qk?Qksin(?t/2Ts)?Qksin(?t/2Ts)sin?ct

图1-1 MSK调制器的方框图

MSK信号的解调与FSK信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调。

图1-2给出了一种采用延时判决的相干解调原理方框图。

载波提取MSK信号[2iTs,2(i?1)Ts]?积分判决2(i?1)Ts(2i?1)Ts?积分判决数据[(2i?1)Ts,(2i?1)Ts]

图1-2 MSK信号相干解调原理方框图

2、仿真原理图与仿真结果：

根据MSK的调制与解调框图，在System View中搭建如下系统： 仿真原理图：

仿真结果：

仿真结果与基带信号源比对

串并转换前后波形图分析：

3、对仿真结果的分析：

MSK调制与相干解调系统仿真电路图标参数设置

图标序号 45 图标名称 参数设置 信号源库，伪随机PN序列Amp=1V,Offset=0V,Rate=10Hz,Lev发生器 els=2,Phase=0 Rate=5Hz 44、7、25、26、算字库，采样器 29

6、43、33、34、算字库，时间延迟 39 9、10、42、12、乘法器 18、19、20、21、35、36 11、17 13 63、85 15、38 30 27、41 信号源库，正弦波发生器 信号源库，正弦波发生器 加法器 算字库，低通滤波器 Delay=0.1s 无 Amp=1V,Fre=2.5Hz,Phase=0 Amp=1V,Fre=100Hz, Phase=0 无 Low Cutoff=6Hz 信号源库，阶跃信号发生器 Amp=0V,Start Time=0s,Offset=0V 算字库，逻辑比较器 Select Comparison=a>=b, Ture Out=1V False Out=-1V 37 信号源库，方波脉冲序列发Amp=1V,Offset=0V,Rate=5Hz,Puls生器 e Widh=0.1s,Phase=0 VCO Freq=100Hz,VCO 22 通信库，科斯塔斯环 Phase=0,Mod Gain=1Hz/v 由以上仿真图可以看出，MSK调制方式的突出优点是信号具有恒定的振幅及信号的功率谱密度在主瓣以外衰减较快。然而，在一些通信场合（例如移动通信），对信号带外辐射功率的限制是十分严格的，比如，必须衰减70~80dB以上。MSK信号仍不能满足这样苛刻的要求。

通过对比波形我们可以看出该系统可以正确解调出信号，与原始波形相比较是一致的，只不过稍有延迟。在上图并未显示出波形延迟是因为原始输入数据经过一定的延迟以后再送入示波器进行观测的，这样便于原始信号与解调信号进行比较。

四、实习总结

以上就是我所做的MSK调制与解调方案，解调时再载波完全同步的情况

下，根据MSK信号的相位特性和三角函数的数学特性，用相位差分的方式对MSK信号进行解调。此方法在接收端判决时当前码元的的判决与前一码元没有

依赖关系，所以不会产生无码扩散，误码率小，另外该算法运算量小，易于实现。

通过这次实习，让我对通信原理这门课有了新的认识，不像以前那样单纯的学习理论知识了，把以前只能用想象的东西搬到了实验室里，而且自己动手进行了这么丰富的实验练习，我对这些知识理解得更加透彻了，同时也提高了自己的动手能力。

五、参考文献

【1】及艳丽等，现代通信系统【M】，北京：电子工业出版社，2011 【2】沈振元等，通信系统原理【M】，西安：西安电子科技大学，1993 【3】曹志刚等，现代通信原理【M】，北京：清华大学出版社，1992 【4】青松等，数字通信系统的System view仿真与分析【M】，北京：北京航空航天大学出版社，2001

【5】樊昌信等，通信原理，第5版，北京：国防工业出版社，2001 129-186

六、致谢

在此，谢谢学校给我们提供这么好的实习机会，让我们有机会锻炼到自己的

动手能力，以及独立思考的能力。还要谢谢张老师和尹老师在实习中对我们进行的精彩讲解和耐心辅导，使我们学到了许多课本中学不到的东西。这次实习充分的锻炼了我们把理论知识联系到实践中的能力，再次谢谢各位领导和老师的帮助。

依赖关系，所以不会产生无码扩散，误码率小，另外该算法运算量小，易于实现。

通过这次实习，让我对通信原理这门课有了新的认识，不像以前那样单纯的学习理论知识了，把以前只能用想象的东西搬到了实验室里，而且自己动手进行了这么丰富的实验练习，我对这些知识理解得更加透彻了，同时也提高了自己的动手能力。

五、参考文献

【1】及艳丽等，现代通信系统【M】，北京：电子工业出版社，2011 【2】沈振元等，通信系统原理【M】，西安：西安电子科技大学，1993 【3】曹志刚等，现代通信原理【M】，北京：清华大学出版社，1992 【4】青松等，数字通信系统的System view仿真与分析【M】，北京：北京航空航天大学出版社，2001

【5】樊昌信等，通信原理，第5版，北京：国防工业出版社，2001 129-186

六、致谢

在此，谢谢学校给我们提供这么好的实习机会，让我们有机会锻炼到自己的

动手能力，以及独立思考的能力。还要谢谢张老师和尹老师在实习中对我们进行的精彩讲解和耐心辅导，使我们学到了许多课本中学不到的东西。这次实习充分的锻炼了我们把理论知识联系到实践中的能力，再次谢谢各位领导和老师的帮助。

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