最小频移键控系统实现技术的仿真研究报告.pdf

湖南科技大学
信息与电气工程学院

通信原理
《课程设计报告》

题目：最小频移键控(MSK)正交调

制与相干解调系统的仿真

专业：电子信息工程

班级：001班

姓名：陈超锋

学号：0954030103

指导教师：王志强

一、课程设计的目的：

1、掌握MSK的调制与相干解调的方法

2、熟悉SystemView仿真软件的使用方法，会使用SystemView分析解决问题

二、原理介绍及设计方案的论证：

图1给出了产生MSK信号的原理框图。

图1MSK信号的产生

输入二元码用ak表示,ak=±1。将ak变换成差分码bk,bk的取值也是

±1。ak与bk之间为异或关系,

即:bk=ak□bk-1

异或规则为:-1□-1=-1,+1□+1=-1,+1□-1=+1,-1□+1

=+1。

串并变换后得到二路并行的双极性不归零码,相互间错开一个码元宽度T。

cos(Pt/2T)与sin(Pt/2T)

的周期是4T,满足MSK信号在每一个码元周期内,必须包含1/4载波周期

整数倍的要求。fC为载波频率。

由图1可写出输出信号的表达式为:

s(t)=bI(t)cos(Pt/2T)cos2Pfct+

bQ(t)sin(Pt/2T)sin2Pfct(1)

利用三角恒等式将式(1)改写为:

s(t)=cos[2Pfct-bI(t)bQ(t)Pt/2T+□(t)](2)

由式(2)可得:

s(t)=cos{2Pfct+[bI(t)□bQ(t)]Pt2T+□(t)}

=cos[2Pfct+a(t)Pt/2T+□(t)](3)

其中a(t)是输入的二元码序列。

令H(t)=a(t)Pt/2T+□(t)为附加相位函数。

MSK信号的解调采用相干解调,这时将MSK信号看成是采用正弦脉冲加权的

SQPSK信号,在接收端就可以分成两路来恢复数码,其原理如图2所示。

图2MSK信号的相干接收

图中x(t)与y(t)在实际电路中可使用锁相环从

信号s(t)中得到。

三、仿真系统设计

使用SystemView仿真软件,并根据图1和图2的原理,设计了MSK系

统的仿真结构,如图3所示。该系统中各部分的主要功能已在图中标处。图符0

用于产生幅值为±1、码速率为40kHz的二元码ak序列,波形如图43所示,

差分编码后的二元码序列bk如图44所示,经串并转换后得到的两路并行的、

相互间错开一个T的双极性二元码序列bI(t)和bQ(t),波形如图45和

图46所示,两路信号分别经过相乘调制后的波形如图47和图48所示,其中图

符49用于产生周期是4T,在宽度2T内只有半个周期的正弦波和余弦波,调

制后的两路信号相加得到s(t),波形如图49所示。s(t)信号被接收,经

解调得到的二元码序列如图50所示,从图中可以看出解调恢复后的二元码序

列与原始二元码序列是相同的,只是在时间上有所延时。

四、仿真结果与结论

在SystemView仿真环境下,取系统采样频率为30kHz,仿真运行时间为

011s。运行后取前750ms的波形,得到上面所示的一系列图形。

取图44中差分编码的前10个码元进行举例分析。

由约束条件:

.k=.k-1+(ak-1-ak)[P2(K-1)]

可得到相位常数与差分编码后的码元序列的关系如表1所示。同时,结合

附加相位函数,可画出前10个数据序列的附加相位轨迹如图12所示。

表1相位常数.(t)与d1(t)的关系

t12345678910

d1(t)-111-1-1-1111-1

.(t)0-P-P2P2P2P-4P-4P-4P5P

图12差分码前10个码元的附加相位轨迹

经过上述仿真与分析,可以验证s(t)具有下列特征:

(1)信号包络恒定;

(2)在一个比特宽度T内,若a(t)=+1,则频率为fc+14T;若a(t)=

-1,则频率为fc-14T。频率差为12T,频移指数为015。

(3)在两个码元的交接处,相位是连续的。

(4)在一个比特宽度内,相对与载波相位,附加相位按a(t)(Pt2T)变化。

总结上述分析及仿真过程,说明了图1和图2所示的结构确实可以构成最小频

移键控系统,为构造实际的系统获取了一定的先验知识,提高了系统的研制效

率。

五、总结

通过这次课程设计，使我对通信原理所学的知识有了更深层次的认识。对数字通

信系统有了更广泛的了解。在此期间，我阅读了大量的相关书籍，较以往更深入

的学习了数字通信系统的一些知识，了解了数字通信系统发展的历史，也认清了

数字通信系统的发展前景。同时，还学到了一些先进的数字通信系统