基于SystemView的多进制数字调制仿真(MSK)

1、基于System View的多进制数字调制仿真（MSK）目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422951266 1 SystemView仿真系统简介 PAGEREF _Toc422951266 h 1 HYPERLINK l _Toc422951267 仿真系统 PAGEREF _Toc422951267 h 概述1 HYPERLINK l _Toc422951268 1.2 SystemView仿真系统特点 PAGEREF _Toc422951268 h 1 HYPERLINK l _Toc422951269 1.3 Systemview仿真系统设计分析窗口

2、 PAGEREF _Toc422951269 h 1 HYPERLINK l _Toc422951270 MSK 5原则 PAGEREF _Toc422951270 h HYPERLINK l _Toc422951271 2.1 MSK信号 PAGEREF _Toc422951271 h 5 HYPERLINK l _Toc422951272 2.2 MSK9的调制原理 PAGEREF _Toc422951272 h HYPERLINK l _Toc422951273 MSK 10的解调原理 PAGEREF _Toc422951273 h HYPERLINK l _Toc422951274 3

3、 MSK调制解调仿真电路 PAGEREF _Toc422951274 h 11 HYPERLINK l _Toc422951275 3.1 MSK 信号的调制 PAGEREF _Toc422951275 h 11 HYPERLINK l _Toc422951276 3.2 MSK 信号的解调 PAGEREF _Toc422951276 h 13 HYPERLINK l _Toc422951277 附录 PAGEREF _Toc422951277 h 15 HYPERLINK l _Toc422951278 附录1 ：基带信号波形 PAGEREF _Toc422951278 h 15 HYPER

4、LINK l _Toc422951279 附录2：MSK调制信号 PAGEREF _Toc422951279 h 15 HYPERLINK l _Toc422951280 附录3 ： MSK解调波形 PAGEREF _Toc422951280 h 15基于System View的多进制数字调制仿真（MSK）1 System View仿真系统简介系统视图仿真系统概述SystemView是美国ELANIX公司推出的基于Windows环境的系统仿真分析可视化软件工具。它具有友好的界面，易于使用，并为用户提供了嵌入式分析引擎。使用它，用户可以用Tokens描述自己的系统，无需处理复杂的编程语言，也无需

5、花费大量时间和精力通过编程来构建系统仿真模型。1.2系统视图仿真系统特点可以模拟大量的应用系统快速简便的动态设计和仿真方便地将SystemView结论合并到报告中提供基于组织结构图的设计多速率系统和并行系统完整的滤波器和线性系统设计先进的信号分析和数据块处理提供真实灵活的窗口可扩展性完善的自诊断功能1.3系统视图仿真系统设计分析窗口系统视图由两个主要的工作环境组成：设计窗口和分析窗口。其中，设计窗口用于完成系统的设计，为用户提供了便捷的图形设计编辑环境，是SystemView 最重要的工作环境之一。设计窗口如图 1-1 所示：图 1-1 设计窗口它包括标题栏、菜单栏、工具栏、滚动条、工具提示栏

6、、图标库和设计窗口工作区。其中，设计窗口工作区用于设置和连接各种图标，创建系统，进行系统仿真等操作；提示栏用于调整当前工作区域；当鼠标在功能图标上时，图标的具体参数会自动弹出。SystemView系统是一个离散时间系统。首先对信号进行采样，然后对每个采样点的值进行分析计算。在输出的最后，在分析窗口中，根据需要绘制每个点的值或模拟曲线。因此，必须在仿真前设置采样开始/停止时间、采样频率、采样间隔和采样点数。如果设置不合理，仿真运行后的结果往往不尽如人意，甚至根本得不到预期的结果。点击工具栏中的系统定时按钮，进入系统定时设置窗口。图 1-2 系统时序设置窗口一般来说，为了获得更好的仿真波形，系统的

7、采样率不能低于系统信号最高频率的4倍。当达到 10 倍时，仿真波形几乎没有失真。采样点数由系统运行时间和采样率决定，它们的关系如下：采样点数=（结束时间-开始时间）采样率+1 （1-1）这个方程中的几个变量是相互关联的，修改其中一两个变量后，系统会自动修改其他参数。分析窗口是观察系统仿真结果数据的基本载体。它可用于观察由系统仿真结果执行的各种分析。单击分析窗口中的 （分析窗口）按钮激活分析窗口。如图 2.3 所示。在窗口界面中，有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的实用性。图 1-3 分析窗口这些功能可以通过单击分析窗口工具栏上的快捷按钮或下拉菜单来激活。分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具栏、滚

8、动条、活动图形和提示信息栏。工具栏右侧的提示信息栏提供与图形窗口相关的信息。当鼠标在图形窗口的显示区域时，坐标信息显示在那里。颜色列表提示用于显示活动图形窗口中各种彩色线条的含义。分析窗口的一个重要特点是它可以帮助用户获取各种输出数据的时域和频域参数，并进行分析、处理、比较，或者进行进一步的组合运算，而接收计算器是完成这些的必备工具。任务。 .按下分析窗口下方提示栏中的键，进入接收计算器。使用接收机计算器，您可以绘制信号的频谱、功率谱、眼图，将多个图形放在同一坐标中进行比较等等。接收机计算器是一个强大的信号分析工具。主要操作有11个，包括Operators （运算）、 Arithmetic （

9、算术运算）、 Algebraic （代数运算）、 Corr/Conv （相关和卷积）、 Complex （集成FTT ）、 Spectrum （频谱分析）、 Style （风格展示） 、 Scale （比例尺）、 Data （提取的数据）、 Custom （自定义计算）、 Comm （共调制BER ），这些操作和计算都是基于选中的活动窗口中显示的数据，从而得到一个新的活动窗口。2 MSK 斯隆的原则MSK（最小频移键控）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，有时也称为快速频移键控 ( FFSK )。所谓“最小”，是指这种调制方式可以得到调制指数最小（0.5）的正交信

10、号；而“快”是指在给定的相同频段， MSK的传输速率可以高于2PSK的传输速率，而在相同的频段，MSK的传输速率可以高于2PSK的传输速率。外部频谱分量比2PSK 衰减得更快。2.1 MSK信号MSK是恒包络连续相位频率调制，其信号表示为(2-1)其中, =0,1, .让, (2-2)式（2-1）可表示为(2-3)式中称为附加相位函数；是载波角频率；是符号宽度 QUOTE ； _信号的相位在时刻是连续的。(2-4)但 QUOTE (2-5)由式(2-5)可以看出， MSK信号的两个频率分别为(2-6)(2-7)中心频率应选择为=1,2, (2-8)等式（2-8）表明， MSK信号在每个符号周期

11、中必须包含载波周期四分之一的整数倍。也可以表示为( N为正整数； m = 0, 1, 2, 3,) (2-9)MSK信号的两个频率可以表示为(2-10)(2-11)由此，可以得到频率间隔为(2-12)MSK 信号的调制指数为(2-13)当N = 1 和m = 0 时， MSK信号的时间波形如图 2-1 所示图 2-1 MSK 信号的时间波形第 th 个符号的相位常数应该保证MSK信号的相位在符号切换的时刻是连续的。根据这一要求，相位约束可由式（2-2）得到： QUOTE (2-14)式中，若取初始参考值，则(模) = 0, 1, 2, . (2-15)上式反映了MSK信号前后符号间的相位约束关

12、系，由此可见MSK信号在第一个符号处的相位常数不仅与当前符号的值有关，而且与该值有关前一个符号的值和前一个符号的值。与相位常数有关。附加相位函数的表达式（2-2）可以看出，它是一个斜率为，截距为的直线方程。由于的值 QUOTE ，它是一个分段线性相位函数。因此， MSK的整个相位路径是由一系列间隔开的直线段组成的折线。在任何符号周期内，如果，线性增加；如果,线性减小。对于给定的输入信号序列，对应的附加相位函数的波形如图2-2所示。附加相位函数的波形对于各种可能的输入信号序列，的所有可能路径如图 2-3 所示，是从 到 的格子图。图 2-3 MSK相网图从以上分析可以得出MSK信号具有以下特点：

13、MSK信号是一个恒定包络信号在符号转换的时刻，信号的相位是连续的，基于载波相位的信号相位在一个符号周期内呈线性变化在一个符号周期内，信号应包含四分之一载波周期的整数倍，信号的频偏应等于，对应的调制指数下面简要讨论 MSK 信号的功率谱。对于由方程式定义的 MSK 信号。 (1.1-1)，其单面功率谱密度可表示为(2-16)根据（2-16），绘制MSK信号的功率谱，如图2-4所示。为了便于比较，图中还画出了2PSK信号的功率谱。图 2-4 MSK 信号的归一化功率谱d可以看出，与2PSK相比，MSK信号的功率谱更紧凑，其第一个零出现在，而2PSK的第一个零出现在。这说明MSK信号的功率谱主瓣所占

14、据的频率带宽比2PSK信号的要窄；那时MSK的功率谱以2PSK的速率衰减，比2PSK快很多，所以对邻道的干扰也更小。2.2 MSK的调制原理由MSK信号的一般表达式（2-3），我们可以得到(2-17)因为代入（2-17）可以得到(2-18)上式是MSK信号的正交表示。它的同相分量是(2-19)也成为我的分支。它的正交分量是(2-20)也称为Q分支。 QUOTE 称为加权函数。从公式（2-18）可以得出MSK信号调制器的原理图如图2-5所示。图中，输入的二进制数据序列经过差分编码和串并转换后，对I支路信号进行加权调制，乘以同相载波，输出同相分量。 Q支路信号先延迟，再乘以加权调制和正交载波，输出

15、正交分量。调制后的MSK信号可以通过相减得到。MSK信号调制器示意图MSK的解调原理MSK信号是数字调频信号，因此可以通过总则鉴频方法来解调。示意图如图 2-6 所示。该鉴频器的解调方法结构简单，易于实现。抽样判决抽样判决LPF鉴频BPF输入输出LPF鉴频BPFMSK鉴别器解调示意图由于MSK信号的调制指数较小，使用总则鉴别器方法解调误码率的性能不是很好，所以当对误码率有较高要求时，大多采用相干解调方法.图2-7是MSK信号相干解调器的示意图，它由相干载波提取和相干解调两部分组成。MSK信号相干解调器示意图3 MSK调制解调仿真电路3.1 MSK 信号调制第二章介绍了MSK系统的组成和原理。输

16、入的二进制数据序列经过拆分编码和串并转换，成为双向速率减半的序列。用加权函数输出同相分量和正交分量后，分别调制两个正交载波，相减即可得到所需的MSK信号。示意图如图 2-5 所示。MSK系统调制SystemView模型根据原理图建立，如图3-1和图3-2所示。图 3-1 差分编码器仿真图图 3-2 MSK 调制仿真电路图 3-1 结合了图 3-2 的图标 9 差分编码器。该波形不是通过符号本身的电平来表示消息代码，而是通过相邻符号电平的跃迁和不便来表示消息代码。由于差分波形通过相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称为相对代码波形。用差分波形发射代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制

17、系统中可以解决载波相位模糊问题。每个图标的设置如表 3-1 所示表3-1 调制过程中各图标参数图标编号库/符号名称范围0元I/O库元输入1,5运算符库/采样器保留Ctrl 阈值=0v，信号=t0 输出 0，控制=t3 输出 02,6算子库/延迟延迟 = 10 0 e-3sec ，输出0 =延迟 t4，输出1 =延迟-dT3,8源库/脉冲序列Amp=1v,Freq=5Hz,PulseW=1e-3sec,偏移=500e-3v，相位=0deg9元系统元输出10源库/ PN SeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=10Hz,levels=2,相位=0度11,20水槽库/分析输入输出12,13

18、16,17乘数/非参数输入输出14,15SourceLibrary/Sinusoid安培 = 1v，频率 = 2.5Hz18算子库/延迟延迟=100e-3sec19加法器输入、输出3.2 MSK 信号的解调本节将介绍MSK 信号的相干解调电路。示意图如图 2-7 所示。SystemView按原理图如图3-3所示。图 3-3 MSK信号相干解调通用仿真电路从上边进入两个乘法器的信号正是上一节中调制的MSK信号。各图标参数设置如表3-2所示：表 3-2 解调部分符号参数图标编号库/符号名称范围21,22通讯库/Intg-Dmp安培=1v，频率=10Hz安培=1v，频率=10Hz23,24,31乘数/非参数输入输出25,34源库/脉冲序列Amp=1v,Freq=5Hz,PulseW=1e-3secAmp=1v,Freq=5Hz,PulseW=100e-3sec26,27OperatorLibrary/线性系统Fc=6Hz,Quant Bits=None,Init Cndtn=Transient28,36