MSK调制仿真

MSK调制仿真
作业要求：
用计算机仿真方法实现MSK数字调制系统，具体要求：
（1）分有噪声和无噪声两种情况给出MSK已调信号的时域波形、频谱（功率谱）
（2）对上述图进行必要的分析，以得出MSK的相关结论
（3）将MSK的相关结论与QPSK进行比较
（4）可自由选择所使用的仿真工具，请在作业中注明所使用的仿真工具软件名称。

1、仿真实现
本次仿真采用Matlab 7.6.0（R2008a）实现，在有噪声和无噪声两种情况下产生MSK 调制信号和功率谱，并通过图形分析得到MSK调制的相关结论，并与QPSK进行比较。

此次仿真通过编写子程序来测试MSK调制，码元个数为300，码元速率为300，载波速率为1200。

调制的子程序如下：
function [signal_out,I_out,Q_out]=mod_msk(data,data_len,sample_number,Rb) global data_len
global sample_number
global Rb
Tb = 1/Rb;
fs = Rb*sample_number;
% %差分编码
[data_diff]=difference(data);
%串并转换
I(1) = 1;
for i = 1:2:length(data_diff)
Q(i)= data_diff(i);
Q(i+1)= data_diff(i);
end
for i = 2:2:data_len
I(i+1)= data_diff(i);
I(i)= data_diff(i);
end
for i = 1:sample_number
I1(i:sample_number:data_len*sample_number) = I(1:data_len);
Q1(i:sample_number:data_len*sample_number) = Q(1:data_len);
end
t=1/fs:1/fs:data_len*Tb;
w1=cos(pi*t/2/Tb);
w2=sin(pi*t/2/Tb);
%乘加权函数
I_out=I1.*w1;
Q_out=Q1.*w2;
%调制信号产生
signal_out = I_out+Q_out;
%调制信号频谱
signal_out_fft=periodogram(signal_out);
%plot
figure(1);
plot(data,'.-');title('MSK传输的数据');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(2);
plot(data_diff,'.-');title('差分编码输出');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(3);
plot(I1,'.-');title('加权前I路');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(4);
plot(Q1,'.-');title('加权前Q路');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(5);
plot( I_out,'.-');title('I路输出');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(6);
plot(Q_out,'.-');title('Q路输出');xlabel('时间');ylabel('幅度')
figure(7);
plot(signal_out,'.-');title('调制信号输出');xlabel('时间');ylabel('幅度') figure(8);
plot(signal_out_fft,'.-');title('调制信号频谱');xlabel('时间');ylabel('幅度') % figure(8);
% plot(signal_out_fft,'-');title('加权函数cos(πt/(2Tb))');xlabel('时');ylabel('幅度');
% figure(6);% plot(t,w2,'-');title('加权函数sin(πt/(2Tb))');xlabel('时间');ylabel('幅度');
MSK 传输的数据：
-0.8-0.6-0.4-0.20.2
0.40.60.8MSK 传输的数据
时间
幅度
MSK 差分编码输出：
-0.8-0.6-0.4-0.20.2
0.40.60.8差分编码输出
时间
幅度
加权前I 路
时间
幅度
加权前Q 路输出：
加权前Q 路
时间
幅度
I 路输出
时间
幅度
加权后Q 路输出：
Q 路输出
时间
幅度
05001000
150020002500
调制信号输出
时间
幅度
加噪时的调制信号功率谱输出
调制信号频谱
时间
幅度
调制信号输出
时间
幅度
未加噪时调制信号功率谱输出：
调制信号频谱
时间
幅度
QPSK 调制的测试程序如下： clear
N = 3*10^2; % number of symbols
Es_N0_dB = [0:20]; % multiple Eb/N0 values ipHat = zeros(1,N);
for ii = 1:length(Es_N0_dB)
ip = (2*(rand(1,N)>0.5)-1) + j*(2*(rand(1,N)>0.5)-1); % s = (1/sqrt(2))*ip; % normalization of energy to 1
n = 1/sqrt(2)*[randn(1,N) + j*randn(1,N)]; % white guassian noise, 0dB variance y = s + 10^(-Es_N0_dB(ii)/20)*n; % additive white gaussian noise end
close all figure(1) plot(ip); figure(2)
signal_out_fft=periodogram(ip);
plot(signal_out_fft);title('QPSK 调制信号频谱');xlabel('时间');ylabel('幅度')
QPSK 的调制信号频谱如下：
100200
300400500600
00.511.5
2
2.5
QPSK 调制信号频谱
时间
幅度
2、仿真分析
通过图形分析我们知道MSK有如下特征：
（1）MSK信号时恒包络信号；
（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周期内线性地变化pi/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，信号的频率偏移为1/4Ts,相应的调制实数为h=0.5
MSK信号与QPSK信号相比，MSK信号的功率谱密度的主瓣比QPSK信号宽，但旁瓣下降很快，QPSK以反比于频率二次方规律下降，而MSK以反比于频率四次方规律下降。

MSK的信号带宽明显小于QPSK。