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 .11.1 系統(tǒng)描述.11.2 直流電機(jī)概述.12.題目及要求 .12.1 題目.12.2 要求.23 直流電機(jī)功能設(shè)計(jì)及描述 .23.1 直流電機(jī)的介紹.23.1.1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu).23.1.2 直流電機(jī)的工作原理.23.1.3 直流電機(jī)主要技術(shù)參數(shù).33.1.4 直流電機(jī)的特點(diǎn).33.1.5 直流電機(jī)的用途.43.2 數(shù)碼管轉(zhuǎn)速顯

2、示.43.3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).53.4 控制直流電機(jī)的狀態(tài).53.5 模塊流程.54.總體方案設(shè)計(jì) .64.1 設(shè)計(jì)思路.64.2 設(shè)計(jì)原理.74.3 運(yùn)行環(huán)境.74.4 詳細(xì)設(shè)計(jì).74.4.1 所需元件及功能.75.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路仿真 .85.1 原理圖布局.85.2 運(yùn)行結(jié)果圖.96.總結(jié) .117.參考文獻(xiàn) .118.源代碼 .11MSK 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)（A

3、MPM）。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)”?，F(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)

4、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?.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

5、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

6、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

7、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。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

8、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

9、；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)；(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

10、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 PCOSt/2Ta(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)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，

11、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，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

12、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。特別是