MSK调制解调实验报告
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实验一 MＳK 调制解调实验报告
一、实验原理及工作过程
1、MSＫ调制原理
MSＫ称为最小移频键控，就是移频键控(FSK）得一种改进型。这里“最小”指得就是 能以最小得调制指数(即０、5）获得正交信号,它能比 PＳK 传送更高得比特速率。
二进制 MSK 信号得表达式可写为：
——载波角频率; ——码元宽度； —-第ｋ个码元中得信息,其取值为±1; -—第 k 个码元得相位常数，它在时间中保持不变； 当＝+1 时,信号得频率为：=+ 当＝—1 时,信号得频率为：=由此可得频率之差为：=－= 那么 MSＫ信号波形如图 2、１-1 所示：
k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ak -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 dk -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 -1
数据 Ik
判决
还原
并/串 转换
差分 译码
NRZ
抽样
数据
判决
还原
Qk
Sinωct
时序电路
BS
图２、1—5 MＳK 解调原理框图
将得到得 MＳK 调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号,并对由此得到 得基带信号得波形进行电平比较得到数据,再将此数据经过 CPLD 得数字处理，就可解调得 到ＮRＺ码.
MSK 基带波形只有两种波形组成,见图 2、1—4 所示:
图２、１—４ MＳK 成形信号
在ＭSK 调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号只有两种波形选择,因此当前数据 取出得成形信号只与它得前一位数据有关。如果当前数据与前一位数据相同，输出得成形信 号就相反（如果前一数据对应波形１，那么当前数据对应波形 2);如果当前数据与前一位数
在实际系统中，相干载波就是通过载波同步获取得，相干载波得频率与相位只有与调制 端载波相同时,才能完成相干解调。由于载波同步不就是本实验得研究内容，因此在本模块 中得相干载波就是直接从调制端引入,因此解调器中得载波与调制器中得载波同频同相.载波 同步得实验可在本实验箱得ＣDMＡ系统中实现。
二、实验数据记录
cos k
cos(
t 2Ts
)
ak
cos k
sin(
t 2Ts
)
图 2、1-2 码元变换及成形信号波形图
根据上面描述可构成一种ＭSK 调制器，其方框图如图 2、1—3 所示：
CPLD
时序电路
NRZ 差分
编码
Ik
波形选择地址
生成器
串/并 转换
延时
Ts Qk
波形选择地址 生成器
时序电路
Cosωct
低通滤波器
I 路 滤 波
Q 路 滤 波
分别观察解调得“DI”、“DQ"两路数据波形,由此并/串转换得到得差分编码 “/NRZ”波形，并观察解调输出得波形。
测量点
波形
CＨ １:DI CH2:Ｄ
Ｑ
／NRＺ
最后比较调制端“ＮRＺ”波形与解调端“NRZ”波形.
测量点
波形
ＣH１：调制端 NRZ
CＨ2：解调端 NRZ
据相反，输出得成形信号就相同(如果前一数据对应波形 1,那么当前数据仍对应波形 1)。
2、MSK 调原理
MSK 信号得解调与 FSK 信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。 本实验模块中采用一种相干解调得方式。
已知:=+ 把该信号进行正交解调可得到： Ｉk 路 [+]
＝＋+
-+
Qk 路 [+]
EEPROM
D/A转换器
乘法器
D/A转换器
乘法器
EEPROM
Sinωct
低通滤波器
加法器 MSK （运放） 信号
图 2、1-３ MＳＫ调制原理框图
输入数据 NRＺ，然后通过ＣＰLD 电路实现差分编码及串/并转换,得到 Ik、Qk 两路数据。 波形选择地址生成器就是根据接受到得数据(Ik 或 Qk）输出波形选择得地址。ＥEＰROM（各 种波形数据存储在其中）根据 CPLＤ输出得地址来输出相应得数据,然后通过 D/A 转换器得 到我们需要得基带波形,最后通过乘法器调制，运放求与就得到了我们需要得 MSＫ调制信 号。
波形
点
I 路 成 形
Q 路 成 形
I 路 调 制
Q 路 调 制
调 制 输 出
用示波器观察“I 路成形"信号、“Q 路成形”信号得 X－Ｙ波形。
２、MSK 解调实验
分别观察“I 路解调”信号波形、“Q 路解调”信号波形、“Ｉ路滤波”信 号波形、“Q 路滤波”信号波形.
测
量
波形
点
I 路 解 调
Q 路 解 调
k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 cos k +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 ak cos k -1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1
1、MSK 调制实验
分别观察差分编码后得“/ＮＲZ”处波形,并由此串并转换得到得“DＩ”、 “DQ”两路数据波形。
测量点
波形
/NRＺ
CH１：DI CＨ2：DQ
分别观察“I 路成形”信号波形、“Ｑ路成形”信号波形、“I 路调制”同 相调制信号波形、“Q 路调制”正交调制信号波形、“调制输出”波形。
测
量
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
图 2、1-1 ＭSK 信号波形
为了保持相位得连续,在 t=时间内应有下式成立: =+(－）（）
即：当＝时,=； 当≠时,=±(）π;
若令=0,则=０或±π,此式说明本比特内得相位常数不仅与本比特区间得输入有关,还与 前一个比特区间内得输入及相位常数有关.
=-
令＝, －＝ 则:＝+
为了便于理解如图 2、1—2 所示：
=++
-＋
我们需要得就是、两路信号，所以必须将其它频率成份、通过低通滤波器滤除掉，然后 对、采样即可还原成、两路信号。
根据上面描述可构成一种 MSK 解调器,其方框图如图 2、１—5 所示：
Cosωct
CLK
时序电路
CPLD
MSK 信号
乘法器 乘法器
低通滤波器 低通滤波器
电平 比较器
电平 比较器
抽样
一、实验原理及工作过程
1、MSＫ调制原理
MSＫ称为最小移频键控，就是移频键控(FSK）得一种改进型。这里“最小”指得就是 能以最小得调制指数(即０、5）获得正交信号,它能比 PＳK 传送更高得比特速率。
二进制 MSK 信号得表达式可写为：
——载波角频率; ——码元宽度； —-第ｋ个码元中得信息,其取值为±1; -—第 k 个码元得相位常数，它在时间中保持不变； 当＝+1 时,信号得频率为：=+ 当＝—1 时,信号得频率为：=由此可得频率之差为：=－= 那么 MSＫ信号波形如图 2、１-1 所示：
k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ak -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 dk -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 -1
数据 Ik
判决
还原
并/串 转换
差分 译码
NRZ
抽样
数据
判决
还原
Qk
Sinωct
时序电路
BS
图２、1—5 MＳK 解调原理框图
将得到得 MＳK 调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号,并对由此得到 得基带信号得波形进行电平比较得到数据,再将此数据经过 CPLD 得数字处理，就可解调得 到ＮRＺ码.
MSK 基带波形只有两种波形组成,见图 2、1—4 所示:
图２、１—４ MＳK 成形信号
在ＭSK 调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号只有两种波形选择,因此当前数据 取出得成形信号只与它得前一位数据有关。如果当前数据与前一位数据相同，输出得成形信 号就相反（如果前一数据对应波形１，那么当前数据对应波形 2);如果当前数据与前一位数
在实际系统中，相干载波就是通过载波同步获取得，相干载波得频率与相位只有与调制 端载波相同时,才能完成相干解调。由于载波同步不就是本实验得研究内容，因此在本模块 中得相干载波就是直接从调制端引入,因此解调器中得载波与调制器中得载波同频同相.载波 同步得实验可在本实验箱得ＣDMＡ系统中实现。
二、实验数据记录
cos k
cos(
t 2Ts
)
ak
cos k
sin(
t 2Ts
)
图 2、1-2 码元变换及成形信号波形图
根据上面描述可构成一种ＭSK 调制器，其方框图如图 2、1—3 所示：
CPLD
时序电路
NRZ 差分
编码
Ik
波形选择地址
生成器
串/并 转换
延时
Ts Qk
波形选择地址 生成器
时序电路
Cosωct
低通滤波器
I 路 滤 波
Q 路 滤 波
分别观察解调得“DI”、“DQ"两路数据波形,由此并/串转换得到得差分编码 “/NRZ”波形，并观察解调输出得波形。
测量点
波形
CＨ １:DI CH2:Ｄ
Ｑ
／NRＺ
最后比较调制端“ＮRＺ”波形与解调端“NRZ”波形.
测量点
波形
ＣH１：调制端 NRZ
CＨ2：解调端 NRZ
据相反，输出得成形信号就相同(如果前一数据对应波形 1,那么当前数据仍对应波形 1)。
2、MSK 调原理
MSK 信号得解调与 FSK 信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。 本实验模块中采用一种相干解调得方式。
已知:=+ 把该信号进行正交解调可得到： Ｉk 路 [+]
＝＋+
-+
Qk 路 [+]
EEPROM
D/A转换器
乘法器
D/A转换器
乘法器
EEPROM
Sinωct
低通滤波器
加法器 MSK （运放） 信号
图 2、1-３ MＳＫ调制原理框图
输入数据 NRＺ，然后通过ＣＰLD 电路实现差分编码及串/并转换,得到 Ik、Qk 两路数据。 波形选择地址生成器就是根据接受到得数据(Ik 或 Qk）输出波形选择得地址。ＥEＰROM（各 种波形数据存储在其中）根据 CPLＤ输出得地址来输出相应得数据,然后通过 D/A 转换器得 到我们需要得基带波形,最后通过乘法器调制，运放求与就得到了我们需要得 MSＫ调制信 号。
波形
点
I 路 成 形
Q 路 成 形
I 路 调 制
Q 路 调 制
调 制 输 出
用示波器观察“I 路成形"信号、“Q 路成形”信号得 X－Ｙ波形。
２、MSK 解调实验
分别观察“I 路解调”信号波形、“Q 路解调”信号波形、“Ｉ路滤波”信 号波形、“Q 路滤波”信号波形.
测
量
波形
点
I 路 解 调
Q 路 解 调
k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 cos k +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 ak cos k -1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1
1、MSK 调制实验
分别观察差分编码后得“/ＮＲZ”处波形,并由此串并转换得到得“DＩ”、 “DQ”两路数据波形。
测量点
波形
/NRＺ
CH１：DI CＨ2：DQ
分别观察“I 路成形”信号波形、“Ｑ路成形”信号波形、“I 路调制”同 相调制信号波形、“Q 路调制”正交调制信号波形、“调制输出”波形。
测
量
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
图 2、1-1 ＭSK 信号波形
为了保持相位得连续,在 t=时间内应有下式成立: =+(－）（）
即：当＝时,=； 当≠时,=±(）π;
若令=0,则=０或±π,此式说明本比特内得相位常数不仅与本比特区间得输入有关,还与 前一个比特区间内得输入及相位常数有关.
=-
令＝, －＝ 则:＝+
为了便于理解如图 2、1—2 所示：
=++
-＋
我们需要得就是、两路信号，所以必须将其它频率成份、通过低通滤波器滤除掉，然后 对、采样即可还原成、两路信号。
根据上面描述可构成一种 MSK 解调器,其方框图如图 2、１—5 所示：
Cosωct
CLK
时序电路
CPLD
MSK 信号
乘法器 乘法器
低通滤波器 低通滤波器
电平 比较器
电平 比较器
抽样