MSK的调制解调原理

1、第一章MSK调制与解调原理MSK (Miiiiinmn Frequency Sliift Keying)是二进制连续相位 FSK 的一种特殊形 式。MSK称为最小频移键控，所谓“最小”是指这种调制方式能以最小的调制 指数(0.5)获得正交信号。1.1 MSK信号MSK是恒定包络连续相位频率调制，其信号的表示式为(1.1-1)(1.1-2)(1.1-3)Smsk(t)二 COS 69ct H1 + %I2Ts丿其他kT<t<(k + l)T , k=0,l,令 (t)=笄+血 ，kT<t<(k + l)E 则式可表示为 Snrk(t) = cosftit + a(t)式中

2、，(t)称为附加相位函数：血为我波角频率；T；为码元宽度：ak为第k个输入码元, 取值为±1： 为第k个码元的相位常数，在时间kT<t<(k + l)E中保持不变，其作 用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。令 a(t)=e«t+空t+(11-4)2T则nd(t)dtCDc H5 3k = 12Ts71CDc 3k = 12TS由式(1.1-5)可以看出，MSK信号的网个频率分别为f 1 = £ (1.1-6)4Ts(1 1-7)中心频率£应选为氏,+ 式(11-8)表明.MSK信号在每一码元周期内必须包含四分之一载波周期的整数倍。f还 可以

3、表示为“(N +中)半以为正整数：m=C,1,2,3) (1-1-9)相应地MSK信号的两个频率可表示为4Tsm-11Tsfl =(N +4由此町得频率间隔为(l.MO)(11-11)(1.1-12)MSK信号的调制指数为h=MTs=(1 1-13)2当取N=1, m=O时，MSK信号的时间波形如图11所小对第k个码九的相位常数的选择应保证MSK信号相位在码元转换时刻是连续的。根据这一要求，由式(1.12)可以得到相位约束条件为：aak处-1土(k-l);r ak-i = ak式中，若取的初始参考值航=0,则=0或者±穴(模2n)k=0, 1, 2,1. 145上式即反映了 MSK信

4、号前后码元区间的柑位约束关系，这表明了 MSK信号在 第k个码元的相位常数不仅.与当前码元的取值有关，而且还与前一码元的取值 及相位常数有关。由附加相位函数(t)的表示式(11-2)可以看出，(t)是一直线方程，其斜率为 t ,截距为3。由于的取值为士 1,故 t是分段线形的相位函数。因此，MSK的整个相位 2T路径是由间隔为Ts的一系列直线段所连成的折线。在任一个码元期间Ts,若ak= +1则(t)线性增加-,Sak= -1,则(t)线性减少彳对于给定的输入信号序列劭,相应的2 2附加相位函数(t)的波形如图1 2所示。图12附加相位函数(t)的波形图所示，它是一个从JTT至IJ+2对r各种

5、可能的输入信号序列，(t)的所有川能路径如图13图1.3 MSK的相位网格图从以上分析总结得出，MSK信号具有以下特点：(1) MSK信号是恒定包络信号；(2) 在码元转换时刻，信号的相位是连续的，以载波相位为基准的信号相位在一 个码元期问内线性地变换土少：2(3) 在一个码元期间内，信号应包括四分之一载波周期的整数倍，信号的频率偏 移等于丄，相应的调制指数h=0.5 o4Ts1.2 MSK的调制解调原理由MSK信号的一般表示式(1.1-3)可得(1.1-17)Snrk(t) = cosdt + (t) = cos (t) cos coA - sill (t) sill dt因为師)诗&quo

6、t;代入(心7)可得Smsk(t) = cos 抵 cos cos dt ak cos siii siii coA 2 1 ；2 1；=Ik(t) C O S-c O S9ct 4- Qk(t) S i 1- S i li?ct上式即为MSK信号的正交表示形式。其同相分量为(1.1-19)(1 1-20)XI(t) = COS (/k coscos cod2Ts也成为i支路。英正交分量为XQ(t) = akcos<z!ksm也成为Q支路。cos和$血称为加权怖数：21； 21；由式(1 1-1)可以画出MSK信号调制器原理图如图e所示。图中，输入:进制数据序列经差分编码和串/并变换后，I

7、支路信号经cos加权调制和同相载波cos血t相乘输出同相分 2工M:xi(t)o Q支路信号先延迟Ts,经由(上L加权调制和正交载波sin血t柑乘输出匸221$xo(t) o xi(t)和与XQ(t)相减就可得到己调MSK信号。MSK信号属于数字频率调制信号，因此町以采取一般鉴频方式进行解调，其原理图如图16 所示。鉴频器解调方式结构简单，容易实现。由于MSK信号调制指数较小，采用一般鉴频方式进行解调误码率性能不太好，因此在対误 码率有较高要求时大多采用柑干解调方式。图17是MSK信号相干解调器原理图，其由相 干载波提取和相干解调两部分组成。17 MSK信号相干解调原理图第二章MSK实验系统的

8、方针方案2 1 SystemView仿真平台的功能与使用简介211概述SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的町 视化软件工具。它界面友好，使用方便，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用它，用 户可以用图符去描述自己的系统，无需与复杂的程序语言打交道，不用花费大量的时间和精 力通过编程来建立系统仿真模型。在对SystemView的功能展开系统论述之前，首先简单介绍SystemView仿真系统的特 点。1、能仿真大量的应用系统该系统能在DSP、通信和控制系统应用中构造出复杂的模拟、数字、混合和多速 率系统、系统具有巨人的町选择的库，允许用户选

9、择的增加通信、逻辑、DSP和 射频/模拟功能模块，特别适用丁无线电话（GSM、CDMA、FDMA、TDMA、DSSS）、 无绳电话、寻呼机和调制解调器以及卫星通信系统（GPS、DVBS、LEOS）等的 设计：能够仿貞（C3X、C4X等）DSP系统；町进行各种系统时域/频域分析和频 谱分析；能够对射频/模拟电路（混合器、放人器、RLC回路和运放电路）进行理 论分析和失真分析。2、快速方便的动态设计和仿真SystemView使用了用户熟悉的Windows界面和功能键，使用户可以快速的建立和 修改系统，并在对话框中对系统参数进行快速访问和设置，达到实时修改、实时 显示的操作效果。用户只需要简单的用鼠

10、标点击图符即町创建连续性系统、DSP 滤波器、并输入/输出基于真实系统模型的仿真数据，不用写一行代码即可建立用 户所需要的子系统库。SystemView图符库包括几百种信号源、接收端、操作符和功能模块，提供了从DSP、 通信、信号处理、自动控制，到构造通用数学模型等的应用模块。信号源和接收 端图符允许在SystemView的内部生成和分祈信号，并形成町供外部处理的各种文 件格式，同时提供了相应的输入/输出数据接口。SystemView图符库卄常丰富，包 括基本库和专业库。基本库中包括加法器、乘法器、多种信号源接收器、备种函 数运算器等，专业库有逻辑、通信、射频/模拟等特别适合于现代通信系统的设

11、计、 仿真和方案论证。另外，SystemView还通过口定义库的形式提供了 IS95和DVB 扩展图符库，方便用户进行CDMA通信系统和数字电视业务的分析。3、在报告中方便地加入SystemView的结论SystemView通过Notes很容易地在屏幕上对系统进行描述和说明，生成的 SystemView系统和输出的波形可以很方便的使用复制和粘贴命令插入到微软的 Word等文字处理软件中进行编辑。4、提供基于组织结构图方式的设计通过利用图符和MetaSystem对象的无限制分层结构功能，SystemVlew能够很容易的建 立复杂的系统。用户首先町以定义些简单的功能组，再通过对这些简单功能组的连 接进而实现一个大系统，利用系统提供的子系统结构功能町以将这个大系统形成一个 对应的新子系统，这样，单一的图符就可以代表一个复杂系统。MetaSystem的操作方 法与系统提供的其他图符的使用方法类同，只要用鼠标点击一卜该子系统，就会岀现 一个特定的窗口來显示出复杂的Meta System结构。5、多速率系统和并行系统SystemView町以对具何多速率采样输入的系统进行合并，以简化FIR滤波器的