移动通信中msk调制系统的设计与实现

移动通信中msk调制系统的设计与实现

1系统级仿真软件是构建中小型企业通信系统模型的关键在移动通信中，由于恶劣的波形和快速增长的影响，接收信号的质量急剧下降。同时，随着通信技术的快速发展，业务能力的急剧增加，频率范围资源的紧张。因此，信号的抑制技术和信号的干扰必须表现出强烈的干扰，信号占用带宽小，信号采集技术必须提高家谱利用率，在有限的带宽内尽快提高传输数据的特征率，以满足通信系统窄带数据快速传输的要求。基于这两方面的因素,最小移频键控(MSK)等现代数字调制技术在数字移动通信中得到广泛的应用。通信系统的设计,不可避免地涉及到分析通信系统的有效性、可靠性以及组成系统各元器件参数的选取等一系列问题。对一个硬件设备逐步完备、功能结构又相当复杂的实际通信系统,对其做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定性;为减少人力资源和经费的浪费,缩短产品的研发周期,有必要在根据设计思想将系统设计出来之前,对该系统先进行仿真分析,分析它的设计参数,从而有助于较全面地认识和研究硬件系统,降低系统设计失败的可能性,优化系统的整体性能,并从中选择最合理的系统配置和参数设置,然后再应用于实际系统设计。ELANIX公司的SystemView系统级通信仿真软件,为研发人员能迅速测试其设计思想,综合评测系统性能提供了一种快捷的工具。本文在给出最小移频键控通信系统实现原理的基础上,应用SystemView软件对MSK调制解调系统进行设计实现。2msk配置和调试原理2.1码元周期的同化作用MSK是一种调制指数为ρ=0.5的恒定包络连续相位的频率调制。MSK已调信号其中,kTs≤t≤(K+1)Ts,Ts为码元宽度,θk(t)=πak2Τst+φkθk(t)=πak2Tst+φk是第k个码元信号波形的瞬时相位偏移。为满足MSK信号在t=kTs时刻的载波相位连续,有:MSK信号第k个码元的瞬时频率:f1=fc+π4Τsf1=fc+π4Ts(传号频率),f2=fc+π4Τsf2=fc+π4Ts(空号频率),对应信号:在ak=±1时,两信号波形的相关系数为:令ωc=ω1+ω22ωc=ω1+ω22,且2ωcTs=(ω1+ω2)Ts=nπ(n=1,2,…),则:Τs=n4ΤcTs=n4Tc,即码元周期是1/4个载波周期的整数倍。此时γ=sin[(ω1-ω2)Τs](ω1-ω2)Τs(4)γ=sin[(ω1−ω2)Ts](ω1−ω2)Ts(4)当且仅当(ω1-ω2)Ts=nπ(n=±1,±2,…)时,γ=0,即两信号正交。且当n=1时,两正交信号的频差最小,此时,调制指数ρ=|f1-f2|⋅Τs=0.5ρ=|f1−f2|⋅Ts=0.5。如图1所示:2.2号进行正交解调MSK信号既可以采用相干解调,也可以采用非相干解调,实际应用较多的是相干解调。如图2所示。该信号进行正交解调可得到:Ik路:Qk路:图2中,两路信号经低通滤波后,(2ωc+π2Τs)(2ωc+π2Ts)、(2ωc-π2Τs)的频率成分被滤去,通过对12Ιkcos(π2Τst)、12Qksin(π2Τst)采样即可还原Ik、Qk两路信号,最后通过并/串转换和差分译码恢复NRZ信号。3基于系统愿景的msk系统的设计和实现3.1串/并变换电路MSK调制系统如图3所示。基带信号经图标2、图标4组成的差分编码形成相对码,经图标5、图标6、图标9、图标8、图标10、图标7、图标11、图标3组成的串/并变换电路后分成I、Q两路,其中,上一路先经过图标9延时一个码元宽度,采样序号为偶数的码元,下一路则采样序号为奇数的码元,完成串/并变换,为使采样后的两路信号相位对齐,在采样序号为奇数的码元支路同样加入图标3的时间延时,再经加权函数cos(πt/2Τs)、sin(πt/2Τs)分别对I、Q两路数据加权,最后I、Q两路分别与图标16形成的cos(ωct)、sin(ωct)载波调制后相加,输出MSK调制信号。3.2并/串转换电路MSK解调系统如图4所示:输入的MSK调制信号经图标26的相干载波相乘后,分别经低通滤波、抽样判决后,送入并/串转换电路,输出相对码,经图标42整形电路整形后再经图标36、图标37形成差分译码电路输出基带信号。4msk接口系统图5(a)为基带信号,图5(b)为MSK已调信号,图5(c)为解调器输入的差分码,图5(d)为MSK解调输出信号。仿真结果表明,MSK调制方式具有良好的性能,MSK调制系统频移小,相位连续,能够得到一个较窄的频带,频谱利用率高,具有比PSK更高的比特速率。5msk的系统参数设置通过运用SystemView仿真软件