移動(dòng)通信中msk調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)通信中msk調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1系統(tǒng)級(jí)仿真軟件是構(gòu)建中小型企業(yè)通信系統(tǒng)模型的關(guān)鍵在移動(dòng)通信中，由于惡劣的波形和快速增長(zhǎng)的影響，接收信號(hào)的質(zhì)量急劇下降。同時(shí)，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)能力的急劇增加，頻率范圍資源的緊張。因此，信號(hào)的抑制技術(shù)和信號(hào)的干擾必須表現(xiàn)出強(qiáng)烈的干擾，信號(hào)占用帶寬小，信號(hào)采集技術(shù)必須提高家譜利用率，在有限的帶寬內(nèi)盡快提高傳輸數(shù)據(jù)的特征率，以滿足通信系統(tǒng)窄帶數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)囊?。基于這兩方面的因素,最小移頻鍵控(MSK)等現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)在數(shù)字移動(dòng)通信中得到廣泛的應(yīng)用。通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不可避免地涉及到分析通信系統(tǒng)的有效性、可靠性以及組成系統(tǒng)各元器件參數(shù)的選取等一系列問(wèn)題。對(duì)一個(gè)硬件設(shè)備逐步完備、功能結(jié)構(gòu)又相當(dāng)復(fù)雜的實(shí)際通信系統(tǒng),對(duì)其做出的任何改變都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性;為減少人力資源和經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi),縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期,有必要在根據(jù)設(shè)計(jì)思想將系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)之前,對(duì)該系統(tǒng)先進(jìn)行仿真分析,分析它的設(shè)計(jì)參數(shù),從而有助于較全面地認(rèn)識(shí)和研究硬件系統(tǒng),降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)失敗的可能性,優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能,并從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置,然后再應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)。ELANIX公司的SystemView系統(tǒng)級(jí)通信仿真軟件,為研發(fā)人員能迅速測(cè)試其設(shè)計(jì)思想,綜合評(píng)測(cè)系統(tǒng)性能提供了一種快捷的工具。本文在給出最小移頻鍵控通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用SystemView軟件對(duì)MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。2msk配置和調(diào)試原理2.1碼元周期的同化作用MSK是一種調(diào)制指數(shù)為ρ=0.5的恒定包絡(luò)連續(xù)相位的頻率調(diào)制。MSK已調(diào)信號(hào)其中,kTs≤t≤(K+1)Ts,Ts為碼元寬度,θk(t)=πak2Τst+φkθk(t)=πak2Tst+φk是第k個(gè)碼元信號(hào)波形的瞬時(shí)相位偏移。為滿足MSK信號(hào)在t=kTs時(shí)刻的載波相位連續(xù),有:MSK信號(hào)第k個(gè)碼元的瞬時(shí)頻率:f1=fc+π4Τsf1=fc+π4Ts(傳號(hào)頻率),f2=fc+π4Τsf2=fc+π4Ts(空號(hào)頻率),對(duì)應(yīng)信號(hào):在ak=±1時(shí),兩信號(hào)波形的相關(guān)系數(shù)為:令ωc=ω1+ω22ωc=ω1+ω22,且2ωcTs=(ω1+ω2)Ts=nπ(n=1,2,…),則:Τs=n4ΤcTs=n4Tc,即碼元周期是1/4個(gè)載波周期的整數(shù)倍。此時(shí)γ=sin[(ω1-ω2)Τs](ω1-ω2)Τs(4)γ=sin[(ω1?ω2)Ts](ω1?ω2)Ts(4)當(dāng)且僅當(dāng)(ω1-ω2)Ts=nπ(n=±1,±2,…)時(shí),γ=0,即兩信號(hào)正交。且當(dāng)n=1時(shí),兩正交信號(hào)的頻差最小,此時(shí),調(diào)制指數(shù)ρ=|f1-f2|?Τs=0.5ρ=|f1?f2|?Ts=0.5。如圖1所示:2.2號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)MSK信號(hào)既可以采用相干解調(diào),也可以采用非相干解調(diào),實(shí)際應(yīng)用較多的是相干解調(diào)。如圖2所示。該信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)可得到:Ik路:Qk路:圖2中,兩路信號(hào)經(jīng)低通濾波后,(2ωc+π2Τs)(2ωc+π2Ts)、(2ωc-π2Τs)的頻率成分被濾去,通過(guò)對(duì)12Ιkcos(π2Τst)、12Qksin(π2Τst)采樣即可還原Ik、Qk兩路信號(hào),最后通過(guò)并/串轉(zhuǎn)換和差分譯碼恢復(fù)NRZ信號(hào)。3基于系統(tǒng)愿景的msk系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)3.1串/并變換電路MSK調(diào)制系統(tǒng)如圖3所示。基帶信號(hào)經(jīng)圖標(biāo)2、圖標(biāo)4組成的差分編碼形成相對(duì)碼,經(jīng)圖標(biāo)5、圖標(biāo)6、圖標(biāo)9、圖標(biāo)8、圖標(biāo)10、圖標(biāo)7、圖標(biāo)11、圖標(biāo)3組成的串/并變換電路后分成I、Q兩路,其中,上一路先經(jīng)過(guò)圖標(biāo)9延時(shí)一個(gè)碼元寬度,采樣序號(hào)為偶數(shù)的碼元,下一路則采樣序號(hào)為奇數(shù)的碼元,完成串/并變換,為使采樣后的兩路信號(hào)相位對(duì)齊,在采樣序號(hào)為奇數(shù)的碼元支路同樣加入圖標(biāo)3的時(shí)間延時(shí),再經(jīng)加權(quán)函數(shù)cos(πt/2Τs)、sin(πt/2Τs)分別對(duì)I、Q兩路數(shù)據(jù)加權(quán),最后I、Q兩路分別與圖標(biāo)16形成的cos(ωct)、sin(ωct)載波調(diào)制后相加,輸出MSK調(diào)制信號(hào)。3.2并/串轉(zhuǎn)換電路MSK解調(diào)系統(tǒng)如圖4所示:輸入的MSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)圖標(biāo)26的相干載波相乘后,分別經(jīng)低通濾波、抽樣判決后,送入并/串轉(zhuǎn)換電路,輸出相對(duì)碼,經(jīng)圖標(biāo)42整形電路整形后再經(jīng)圖標(biāo)36、圖標(biāo)37形成差分譯碼電路輸出基帶信號(hào)。4msk接口系統(tǒng)圖5(a)為基帶信號(hào),圖5(b)為MSK已調(diào)信號(hào),圖5(c)為解調(diào)器輸入的差分碼,圖5(d)為MSK解調(diào)輸出信號(hào)。仿真結(jié)果表明,MSK調(diào)制方式具有良好的性能,MSK調(diào)制系統(tǒng)頻移小,相位連續(xù),能夠得到一個(gè)較窄的頻帶,頻譜利用率高,具有比PSK更高的比特速率。5msk的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置通過(guò)運(yùn)用SystemView仿真軟件