最小频移键控(MSK)正交调制与相干解调系统的仿真

湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系

课程设计报告

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课程设计任务书

题目《通信原理》课程设计

设计时间2014.7.2-2014.7.6

设计目的：

1．巩固所学的专业技术知识；

2．熟悉SystemView，Matlab 仿真环境并能在其环境下了解并掌握通信系统的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；

3．提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；

4．更好地将理论与实践相结合。

设计要求：

建立系统的数学模型：在System View仿真环境下，从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统；设置、调整参数，实现系统模拟；设置观察窗口，分析模拟数据和波形。

总体方案实现：

调制模块：采用正交调幅方式产生MSK信号。对输入数据进行差分编码，把差分编码器的输出数据用串/并变换器分成两路，然后进行加权，最后用两路加权后的数据分别对正交载波cosωct和sinωct进行调制、叠加。

解调模块：采用相干解调的方法进行解调。

指导教师评语：

1

一、课程设计的目的

1.掌握电路设计的基本思路和方法；

2.掌握系统各功能模块的基本工作原理；

3.提高对所学理论知识的理解能力；

4.能提高对所学知识的实际应用能力；

二、设计方案的论证

2.1 MSK 的基本原理

MSK (Minimum Frequency Shift Keying)又称快速移频键控 (FFSK)，是 2FSK 的改进 形式。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，“快速” 是指在给定同样的频带内，MSK 能比 2PSK 的数据传输速率更高，且在带外的频谱分量 要比 2PSK 衰减的快。

MSK 是恒定包络连续相位频率调制，其信号的表示式为

1≤≤ t , − + t +s cos)(ϕ = ω π a k ( ) c

2T s

ωc 为载波角频率，Ts 为码元宽度，ak 为第 k 个输入码元，取值为 ±1；φk 为第 k 个 码元的相位常数，在时间 kTs ≤t ≤(k+1)Ts 中保持不变，其作用是保证在 t=kTs 时刻信号 相位连续。

令 则信号的表ϕ

t

t

π a

k

示式为t θ+ )(t =

k c

MSK

k

k

1

; +f

当=a k

c

=+: 1时 1

ω

2π

T

2

−f

=当a k =−: 1时

1 ω

2

c

2π

2 = ⇒ f = −f =∆ f 2 1

1 调制指数

2T s

s f

MSK 信号的时间波形如图所示：

图 2-1 MSK 信号的时间波形图

1

2.2 M SK 的调制原理

由 MSK 信号的一般表示式可得

因为

所以

令则

根据上式，可采用正交调幅方式产生MSK信号，其调制的方框图如下所示。

图2-2 MSK调制的方框图

由上图可知，MSK信号产生的过程为：

对输入数据序列进行差分编码；

1、把差分编码器的输出数据用串/ 并变换器分成两路，并相互交错一个比特宽度 Ts；

2、用加权函数 cos(πt/2Ts)和 sin(πt/2Ts)分别对两路数据进行加权；

3、用两路加权后的数据分别对正交载波 cosωct 和 sinωct 进行调

制； 4、把两路输出信号进行叠加。

根据以上的MSK调制原理框图，在SystemView上设计的仿真调试图如下图-11所示：

2

图2-3 system view MSK调制仿真图

采样器（63）：按设定的采样速率采样，输出的结果是输入信号在采样宽度内的线性组合。原理图中的采样速率为10HZ。保持器（1.2.65）：用于采样或抽样后返回系统采样率。

增益（64）：对输入信号进行放大。延时（5.6.17）：延

时规定各单位的时间。异或们（60）：两个或两个以上

的逻辑信号异或操作。脉冲信号（0,3）：用于产生相应

的脉冲信号

首先由信号源产生一个伪随机序列（0），此伪随机序列的幅度为1V，频率为10HZ，电平为2。伪随机序列的信号波形如下图2-4所示：

图2-4

将其信号通过采样器后输入到异或们中，并将通过异或们输出的一路信号通过增益后输回到异或们，和原信号进行异或，然后在通过保持器，并输入到波形观察分析器65中，从而形成输入差分码，波形如下图2-5所示：

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图2-5

将拆分编码先进行并串/变换，分为两路信号Q和I（如图---14）。I延迟T时间后与一载波频率只有基带信号频率0.25倍的载波进行相乘，然后再通过相乘器与一个载波频率等于200HZ，相位移相90度的载波进行相乘。而Q路信号，先和频率只有基带信号频率0.25倍的载波相乘，然后再和一个没有经过移相的载波频率等于200HZ的载波相乘。Q路信号和I路信号通过相加器相加，从而得到我们需要的MSK信号。MSK波形信号如图2-6所示

图2-6

图2-7

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