MSK調(diào)制與解調(diào)

1、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 通信原理通信原理 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課題名稱： MSK 系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)年級(jí)： 電子信息工程 10 級(jí) 班 級(jí)： 二班 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2013-7-10 目 錄 1.直流電機(jī)控制系統(tǒng)概述 .1 1.1 系統(tǒng)描述.1 1.2 直流電機(jī)概述.1 2.題目及要求 .1 2.1 題目.1 2.2 要求.2 3 直流電機(jī)功能設(shè)計(jì)及描述 .2 3.1 直流電機(jī)的介紹.2 3.1.1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu).2 3.1.2 直流電機(jī)的工作原理.2 3.1.3 直流電機(jī)主要技術(shù)參數(shù).3 3.1.4 直流電機(jī)的特點(diǎn).3 3.1.5 直流

2、電機(jī)的用途.4 3.2 數(shù)碼管轉(zhuǎn)速顯示.4 3.3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).5 3.4 控制直流電機(jī)的狀態(tài).5 3.5 模塊流程.5 4.總體方案設(shè)計(jì) .6 4.1 設(shè)計(jì)思路.6 4.2 設(shè)計(jì)原理.7 4.3 運(yùn)行環(huán)境.7 4.4 詳細(xì)設(shè)計(jì).7 4.4.1 所需元件及功能.7 5.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路仿真 .8 5.1 原理圖布局.8 5.2 運(yùn)行結(jié)果圖.9 6.總結(jié) .11 7.參考文獻(xiàn) .11 8.源代碼 .11 MSK 系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào) 前言 近幾十年來，隨著大容量、遠(yuǎn)距離數(shù)字通信的發(fā)展，出現(xiàn)了新問題：信道 中存在著帶限和非線性的特性。例如：系統(tǒng)收、發(fā)端的中頻濾波器具有帶限

3、 特 性；發(fā)射機(jī)的高頻放大器、行波管放大器等非線性器件，具有幅相轉(zhuǎn)換效應(yīng) （AMPM）。即當(dāng)一些幅度變化的數(shù)字信號(hào)通過時(shí)，會(huì)使已濾除的帶外頻率分 量幾乎全部恢復(fù)，從而發(fā)生頻譜擴(kuò)展現(xiàn)象。又因?yàn)轭l帶資源有限，要求現(xiàn)代數(shù) 字 信號(hào)傳輸：節(jié)省頻譜，高效率地利用帶寬。所以，已調(diào)波有兩點(diǎn)要求： 包絡(luò)恒定：減小AMPM 效應(yīng)；最小功率 譜占用率：即調(diào)制波具有快速高頻滾降特性。故現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)是“具有最 小 功率譜占用率的恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)”。 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)的關(guān)鍵在于相位路徑的連續(xù)性，從而減小頻率占用。近些 年來新發(fā)展起來的技術(shù)主要分兩大類： 1. 連續(xù)相位調(diào)制技術(shù)（CPFSK）：在碼元轉(zhuǎn)換期間無相位突

4、變。例如： MSK，GMSK 等。 2. 相關(guān)相移鍵控技術(shù)（CORPSK）：利用部分響應(yīng)技術(shù)，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)先進(jìn)行 相關(guān)編碼后，再調(diào)相（或調(diào)頻）。例如：TFM 等。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?1.掌握電路設(shè)計(jì)的基本思路和方法； 2.掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理； 3.提高對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解能力； 4.能提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力； 二、實(shí)驗(yàn)要求：二、實(shí)驗(yàn)要求： 1.學(xué)習(xí) System View 仿真軟件的使用； 2.對(duì)需要仿真的通信系統(tǒng)各功能模塊的工作原理進(jìn)行分析； 3.提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選用合適的模塊； 4.對(duì) MSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真； 5.并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。 三、使

5、用仿真工具簡介：三、使用仿真工具簡介： (1) SystemView 的基本功能 System View 軟件專門用于對(duì)現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的一種綜合 性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析環(huán)境。System View 擁有全面而龐大的功能模塊庫和各種強(qiáng) 有力的輔助工具，它提供了一種先進(jìn)的系統(tǒng)分析引擎，分析的對(duì)象非常廣泛， 從模擬、數(shù)字信號(hào)處理，到濾波器、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，以及各種通用數(shù)字 模型的仿真、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證等等。它尤其適用于信號(hào)級(jí)的系統(tǒng) 分析，在通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與分析中使用更為廣泛。 (2) MSK 系統(tǒng)的 SystemView 仿真 在進(jìn)行系統(tǒng)仿真之前，首先必須在系統(tǒng)定時(shí)窗口定義系統(tǒng)仿真的起始和終

6、止時(shí)間、采樣 速率、采樣間隔、采樣點(diǎn)數(shù)、頻率分辨率和系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)。定 時(shí)參數(shù)的設(shè)定直接影響著系統(tǒng)的仿真效果，同時(shí)，系統(tǒng)定時(shí)的設(shè)定也直接影響 系統(tǒng)仿真的精度，所以選取參數(shù)必須時(shí)應(yīng) 十分注意，采樣速率過高會(huì)增加仿真 的時(shí)間，過低則有可能得不到正確的仿真結(jié)果。本系統(tǒng)中采樣頻率設(shè)為 2560MHZ，運(yùn)行時(shí)間為 21 秒。偽隨機(jī)序列信號(hào)(圖符 12)的采樣率為 512KHZ， 采樣器(圖符 l，圖符 17)的采樣率為 512KHZ，而采樣器(圖符 11，圖符 19，圖 符 29，圖符 36)的采樣率為 256KHZ，時(shí)間窗函數(shù)(圖符 20)的參數(shù)設(shè)為 450636e6 秒，其最大采樣率為系統(tǒng)的最大采樣

7、率，即 256e+9HZ。 現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展使通信系統(tǒng)和通信設(shè)備日趨復(fù)雜，為使 MSK 系統(tǒng)在 一定條件下具有最佳性能，必須在設(shè)計(jì)時(shí)就能了解各種參數(shù)對(duì)性能的影響，以 及它們之間的相互關(guān)系。通信系統(tǒng)仿真就是建立符合實(shí)際環(huán)境，用盡可能接近 真實(shí)的方法模擬通信系統(tǒng)的某些側(cè)面，得到能夠反映實(shí)際的結(jié)果，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分 析軟件 System View 就是一個(gè)非常優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真工具。 四、實(shí)驗(yàn)原理：四、實(shí)驗(yàn)原理： 1.MSK 的調(diào)制原理： MSK(最小頻移鍵控)是移頻鍵控FSK的一種改進(jìn)形式。在FSK方式中，每一 碼元的頻率不變或者跳變一個(gè)固定值，而兩個(gè)相鄰的頻率跳變碼元信號(hào)，其相 位通常是不連續(xù)的

8、。MSK方式，是FSK信號(hào)的相位始終保持連續(xù)變化的一種特 殊方式，可以看成是調(diào)制指數(shù)為05的一種CPFSK信號(hào)。它是2FSK的一種特殊 情況，在相鄰符號(hào)交界處相位保持連續(xù)，具有正交信號(hào)的最小頻差。連續(xù)相位 頻移鍵控（CPFSK）使已調(diào)波既能保持包絡(luò)恒定，又能減少帶外輻射功率。它主 要用于衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信。而MSK（最小頻移鍵控）是CPFSK 的一種。 最小頻移鍵控（MSK）信號(hào)是一種包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交 的2FSK信號(hào)，其波形圖如下： MSK 信號(hào)可以看成是一種特殊的相位連續(xù)2FSK 信號(hào)，即保證兩個(gè)頻率鍵控信號(hào) 正交的前提下，使用最小的頻偏，此時(shí)必須滿足： MSK信號(hào)第

9、n個(gè)碼元的時(shí)間函數(shù)： 2.MSK 信號(hào)的特點(diǎn)： (1)調(diào)制波信號(hào)的振幅是恒定的； (2)信號(hào)頻偏f/2=(f2-f1)/2=1/(4Tb)； (3)調(diào)制指數(shù)h=fTb=1/2，所以稱為“最小”頻移鍵控； SystemView 及其通信系統(tǒng)仿真分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 76 (4)以載波相位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位，在一個(gè)碼元內(nèi)準(zhǔn)確地線性變化(/2)或(- /2)； (5)在一個(gè)碼元期間內(nèi)，信號(hào)應(yīng)包括四分之一個(gè)載波周期的整數(shù)倍； (6)在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，信號(hào)的相位是連續(xù)的。 3.MSK 調(diào)制方法 MSK 信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方案： (1)把MSK 信號(hào)看成是調(diào)制指數(shù)h=0.5 的CPFSK 信號(hào)，并利用FSK 實(shí)現(xiàn)；

10、(2)把MSK 看作是由彼此正交的載波分別被函數(shù)cos(t)與sin(t)進(jìn)行振幅調(diào) 制后合成的，稱為正交調(diào)制法。本實(shí)驗(yàn)采用正交調(diào)制法，則信號(hào)表達(dá)為： 步驟為： (1)先對(duì)輸入基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼； (2)將(1)的輸出數(shù)據(jù)用串并變換器分成I，Q 兩路，并相互交錯(cuò)一個(gè)碼元寬 度； (3)用加權(quán)函數(shù)cos(t/2Tb)和sin(t/2Tb)分別對(duì)I、Q 兩路數(shù)據(jù)加權(quán)； (4)對(duì)加權(quán)后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行正交載波調(diào)制。 調(diào)制原理框圖如下： 差分編碼串/并轉(zhuǎn)換LP 平 P COSt/2T a(n) 4.MSK 的解調(diào)原理 由于MSK信號(hào)是他、一種2FSK信號(hào)，所以它也像2FSK信號(hào)那樣，可以采用相 干解調(diào)

11、或非相干解調(diào)的方法，除此之外，MSK信號(hào)還可以采用延時(shí)判決相干解調(diào) 的方法。 相干載波 清洗積分 清洗積分 判決 判決 并/串轉(zhuǎn)換 解調(diào)信號(hào) a(t) SMSK 解調(diào)原理圖 五、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.根據(jù)MSK 調(diào)制解調(diào)原理，用Systemview 軟件建立仿真電路，如下圖所示： 調(diào)制原理圖 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.數(shù)字基帶信號(hào)波形： 2.MSK調(diào)制： （1）調(diào)制過程波形： （2）調(diào)制過程波形1： （3）調(diào)制過程波形2： （4）調(diào)制過程波形 2.MSK解調(diào) 七、實(shí)驗(yàn)分析：七、實(shí)驗(yàn)分析： 在本次的仿真過程中，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是分兩個(gè)階段來完成的。首先，是要單 獨(dú)地實(shí)現(xiàn)MSK信號(hào)的數(shù)字化調(diào)制，

12、本次實(shí)驗(yàn)是對(duì)一種理想化的信號(hào)進(jìn)行的調(diào)制； 其次，是對(duì)與MSK信號(hào)的數(shù)字化解調(diào)的實(shí)現(xiàn)，由于解調(diào)是對(duì)已調(diào)信號(hào)而言的， 所以在調(diào)制完成后直接進(jìn)行了解調(diào)。 在本次試驗(yàn)中，我采用了頻率為100Hz的PN seq作為原始的輸入信號(hào)，在通 過采樣器之后的采樣值經(jīng)過串并變化器后分為兩路信號(hào)，并且相互交錯(cuò)一個(gè)碼 元寬度。再分別對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)和正交載波調(diào)制，然后相加后得到調(diào)制 后的MSK信號(hào)。 再將之前調(diào)制好的信號(hào)作為原始信號(hào)，把f=1/4T的正弦波和余弦波分別經(jīng)過乘 法器與已調(diào)信號(hào)相乘，然后通過科斯塔斯環(huán)，捕獲高頻載波，經(jīng)過乘法器完成 相干解調(diào)。然后再通過低通濾波器濾除高頻分量，再抽樣和比較判決。經(jīng)抽樣

13、保持以后在進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，最后將兩路信號(hào)送入加法器進(jìn)行合并，得到解調(diào)信 號(hào)。 八、心得體會(huì)八、心得體會(huì) MSK信號(hào)是2FSK的改進(jìn)，具有恒定包絡(luò)，相位連續(xù)，頻譜帶寬窄等許多優(yōu)點(diǎn)。 MSK具有兩種調(diào)制方法，即正交調(diào)制和CPE+MM調(diào)制。由于MSK信號(hào)是一種2FSK信 號(hào)，所以它也像2FSK信號(hào)那樣，可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)方法，除此之 外，MSK信號(hào)還可以采用時(shí)延判決相干解調(diào)的方法。 在這為期一周的時(shí)間里，從第一天的查資料開始，這是一個(gè)從無到有的過 程，在研究了書和許多論文資料之后，我開始著手于本次的課題：基于System View的MSK的調(diào)制與解調(diào)仿真分析。在剛開始還處于起步的狀態(tài)，原理圖的問 題、參數(shù)的問題、波形調(diào)整的問題接連不斷，例如，在MSK信號(hào)的調(diào)制過程中， 有兩個(gè)載波，這兩個(gè)載波需要不同的頻率參數(shù)，但是一開始并沒有意識(shí)到只一 點(diǎn)。很多很多的問題在與同學(xué)的討論中得以解決。特