MSK仿真实验报告

通达学院

2012/2013 学年第一学期

课程设计实验报告

模块名称

专业

学生班级 25 学生学号 09002522 学生姓名李x x 指导教师王x 数字msk调制系统的dsp实现

一.设计目的与任务

本课程总的目的是让学生通过实验学习数字信号处理器的开发软件ccs的使用，掌握数

字信号处理算法的软件仿真及dsp实现，培养学生的实际动手能力。要求学生理解实验原理

及实验方案，掌握正确的操作规程；完成所列课题中的学习任务，结合自己的兴趣，选择完

成综合设计课题。

本组选择的是数字msk调制系统的dsp实现，要求基带码元速率为1000b，载频为3000hz。

进行调制并给出仿真结果。

二.相关知识

数字调制是数字信号转换为与信道特性相匹配的波形的过程。调制波是二进制（或m进

制）的已编码的数字基带码流。调制的过程就是输入数据控制（键控）载波的幅度、频率和

相位。msk 是在数字调制技术上发展起来的。它是二进制连续相位频移键控（cpfsk）的一种

特殊情况。

2.1最小频移键控（msk）

频移键控和相位键控一样，由于调制信号包络恒定，有利于在非线性的信道中传输。msk

是二进制连续相位fsk 的一种特殊情况，有时叫做快速频移键控（ffsk），有时也叫做最小

频移键控（msk）。这两种名称的侧重点不同：msk 的“最小（minimum）”二字指的是这种调

制方式能以最小的调制指数（h=0.5）获得正交的调制信号，而ffsk 的“快速”二字指的是

对于给定的频带，它能比bpsk 传输更高速率的数据。

2.2 msk的基本概念

若cpfsk 信号表示为：

式中相位?(t )是时间t 的连续函数，标称载频fc是f2和f1的算术平均值，即: 式中，频率f2代表所传输数字序列{ak}中符号“1”，f1代表符号“－1”。（实际上传输

数字序列{ak}中符号“1”和“－1”，相当于二进制数据中的“1”和“0”，如下图）。

这样cpfsk信号用以下形式区分符号“1”和“－1”：

式中，?k是t=ktb时刻?(t)的值，它与调制过程的以往状态有关，它是为了保证t=ktb

时相位连续而加入的相位常数。调制指数为：

(1)

考虑?k取值和调制指数h，可把（1）式统一表达式如下

:

(2)

当（2）式中的h=0.5时，就得到了msk信号的数学表达式：

式中，ak取值±1。而波形相位为：

(3)

可以看出：

式中?(t)是时间的连续函数，而msk本身smsk(t)也是时间的连续函数（包括随机符号

转换 t的瞬间在内）。这使得信号smsk(t)的谱密度随频率（远离信号带宽中心）倒数的四次

幂而下降，而通常的离散相位fsk 信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，msk 信号

在带外产生的干扰非常小。这正是限带工作情况下，所希望有的宝贵特点。

2.3 msk调制的特点

最小频移键控（msk）有时也称做快速频移键控（ffsk）。这种调制可以看成是调制指数

为0.5 的连续相位二进制频移键控。msk 具有如下特点：

1.恒定包络，允许用非线性幅度饱和器件放大。

2.连续相位，使得功率谱密度按f-4速率降低。功率谱在主瓣以后衰减得较快。

3.在码元转换时刻，信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突变。

4.码元转换可在瞬时幅度为零时发生，从而使调制器开关过程的波形失真最小。

5.频谱带宽窄，99％的能量集中在1.15/tb的带宽内，从而可允许带通滤波器带

宽较窄。与qpsk相比，msk具有较宽的主瓣，其第一个零点出现在0.75fs处，而qpsk

的第一个零点出现在0.5fs处。由于信号能量在0.75fs之外下降很快，所以典

型带宽取0.75fs即可。由于上述特点及恒定包络特点，msk信号在幅度和频率受

限时能量损失不大。

三.课题具体实现

本次实验，实现msk调制过程是利用2.2中公式（3）进行调制。通过c语言算法实现该

公式。然后在ccs中使用芯片c5416进行仿真实现。

3.1芯片设置篇二：msk仿真

课程设计（ii）通信系统仿真

题目

专业通信工程学号 1100500135 姓

名刘智文日期 2013.12.19 1、课程设计目的

通过对msk系统的仿真，了解msk系统的性能，掌握利用matlab软件进行msk系统的建

模和分析方法。

2、课程设计内容

msk原理

频移键控是数字通信中用得较广的一种形式，在衰落信道中传输数据时，它被广泛采用。

fsk信号是0符号对应载频ω1，而1符号对应于载频ω2（与ω1不同的另一载频）的已调波

形，而且ω1与ω2之间的改变是瞬间完成的。基本调制方法有模拟调频法和键控法。

一般来说，键控法得到的得到的调制信号的相位是不连续的（两载波频率相差为pi/2

的整数倍时相位连续）。是一种非线性调制，因此研究它的频谱特性比较困难。

ab c

ak s(t) ttt

dt

et

ft

g2fsk 信号t

图1 二进制移频键控信号的时间波形

msk叫最小移频键控，它是移频键控（fsk）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最

小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比psk传送更高的比特速率。二进制msk信号

的表达式可写为：

smsk?t??cos

?a??

??ct?kt??k?

2ts??

(1)

(k?1)ts?t?kts

1

式中，φk称为附加相位函数；ωc为载波角频率；tk为第k个输入码元，s为码元宽度；

a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。由

wc+

p2ts

a=+1

dfk(t)pa

=wc+k=dt2ts

wc-

p

2ts

a??1

(2) 可知

1 4ts1

当ak＝－1时，信号的频率为：f1＝fc－由此可得频率之差为：?f＝f2－f1 4ts

1＝ 2ts

1

h=?fts= x ts=0.5那么msk信号波形如图示：

当ak＝＋1时，信号的频率为：f2＝fc＋

图2 msk信号波形

从图中可以看出，+信号和—信号在一个码元期间恰好相差二分之一周，即相差π为了保

持相位的连续，在t=kts时间内应有下式成立：

?k

=

?k?1

＋（

ak?1

－

ak

）

?