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信息科学及工程学院
课程设计报告
MSK调制解调器及同步性能的仿真分
题 目
析
专 业
班 级
学 号
姓 名
指导老师
信息科学及技术学院
二。一四年九月
⑷信号频率偏移严格等于±*。
MSK信号调制解调方法
二进制移频键控信号fsk很简洁用一个矩形脉冲序列对一个载波 进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早期接受的实现方法，也 是利用模拟调频法实现数字调频的方法。对2fsk信号产生的另一方法 是接受键控法，即利用受矩形脉冲序列限制的开关电路对两个不同的 独立频率源进行选通⑷。
二进制移频键控信号的解调方法许多，有模拟鉴频法和数字检测 法，有非相干解调方法也有相干解调方法。其解调原理是将二进制移 频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调，通 过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。
图5-5二进制移频键控信号解调器原理图
(a)非相干解调；(b)相干解调
MSK信号属于数字频率调制信号，可以接受相干解调，也可以接受非相 干解调方式。
由 S^sk(%) = cos
_ ji ji
- COS (pk cos(1) COS 0)ct - ak COS (pk sin (1) sin coct
2Ts 2Ts
(2-5)
令 cos(Pk= 4，— ak cos*A = Qk
则：SM) = 4 cos(舒)+ ft sin(舒)si”
(2-6)
所以msk信号可以看成是由两个彼此正交的载波cos"和sin"分别进行 振幅调制而合成的。
依据上面表达式的描述可构成一种MSK调制器
由MSK信号的一般表示式可得
sMSK⑺=cos[coct + Ok (r)] = cos 6k⑺cos coct- sin & «) sin coct
(2-7)
因为
/ \ r / Pt \ r • z Pt \ ・
Smsk⑺= cos/,cos(—)coswrz- ak cos J, sin(—) sin
代 入 砥 式 可 得
(2-8)
上式即为MSK信号的正交表示形式。,其同相重量为
X] (0 = cosfk cos Jk cos(--)cos wct
也称为I支路。其正交重量期也称为Q支路。Cos 和sin
称为加权函数。Q支路信号先延迟Ts,经sin3ct加权调制和正交载 波sin3 ct相乘输出正交重量xQ(t) o xl(t)和xQ(t)相减就可得到已 调MSK信号。
MSK信号属于数字频率调制信号，可以接受相干解调，也可以接 受非相干解调方式。由于MSK信号调制指数较小，接受一般鉴频器方 式进行解调误码率性能不太好，因此在对误码率有较高要求时大多接 受相干解调方式。
本设计模块中接受一种相干解调的方式。
已矢口 ：
SmskQ)
8s
/)
cos。/
. /兀 、
sin ( 1)
TTs
sin a)ct
(2-9)
把该信号进行正交解调可得到:
Ik
z兀 、
, cos( 1) cos cort
k TTs c
sin ( 1)
2Ts
sin co J
V
cos co J
(2-10)
Qk路
/兀 、
. cos( 1) cos。/
a 2Ts c
Qk
sin ( 1)
TTs
sin a)ct
sin a)ct
(2-11)
我们须要的是，4cos(三力、两路信号，所以必需将其它频率
2 k2Ts2 k2Ts
成份、通过低通滤波器滤除掉，然后对，/产s(2/)、，以血(工力采样即
2 kZTs 2 4 ZTs 可还原成人Q两路信号。
依据上面描述可构成MSK解调器.
msk通信系统调制解调原理框图
到目前为止，已经把整个设计做了详尽的阐述了，接下来便只是 须要把以上的几个设计模汇总了，形成一个完整的原理图。
介绍MSK调制的基本原理，探讨MSK信号的特点及一种正交实现MSK 信号的方法，并对这方法进行理论的分析和仿真。
图2-6 Msk通信系统调制原理图
图2-7 Msk通信系统解调原理图
第三章仿真分析
打开mat lab 两种系统调制信号波形：
图3T Msk的传输数据和差分后的波形
图3-1为MSK传输数据，和经过差分变换后的数据波形。
图3-2 I路Q路波形
下面我们再来分析一下，msk信号可以看成是由两个彼此正交的载 波cosg/和sinw分别进行振幅调制而合成的。经sin3ct加权调制和正 交载波sin3ct相乘输出正交重量xQ(t) o xl(t)和xQ(t波目减就可得 到已调MSK信号。
图3-3 Msk的已调和加噪后的波
通过上面的仿真结果，我们可以看到通过信道后，信号上叠加了 很大的噪声，使信号产生了很大的畸变。从msk通信系统传输方针结 果来看信号在传输过程中凹凸电平宽度基本一样，在误码上没有很明 显的误判现象，在接收端接收信号只是间或会出现毛刺。通过比较我 们看出在衰落很严峻和干扰的窄带通信系统中运用msk调制解调的通 信系统更具优势.
图3-4 Msk解调后的波形和误码曲线
从3-4中可看出，解调后的波形及传输的数据波形几乎一样，MSK 传输数据经过调制后在进行加噪，模拟传输信道的噪声干扰，然而在 解调之后，MSK解调数据及传输数据间的误差很小，可看出MSK调制的 抗干扰性能的确很好。同时图3-5的误码曲线也证明如此。
结论
通信系统性能评价主要从：（从误码率体现）。 制信号频带宽度。。MSK调制方式具有 相位连续、包络恒定、频谱利用率高等优点。在通信系统中低误码率 的MSK调制解调器硬件方案始终为探讨的热点。
可见msk调制解调数字通信系统更适合应用于信道衰落严峻的通 信系统。通过试验仿真我们可以设计出合理的系统参数。仿真技术作 为一门综合性科学，将随着其相关领域技术的深化发展，接着向纵深 快速发展，同时将扩大其综合应用的领域，发挥更大的作用。但是， 作为一门综合性技术学科，仿真技术还有许多理论及技术问题须要接 着进行深化的探讨探讨。我国应大力开展仿真技术的理论探讨和技术 应用探讨，尽快缩短及先进发达国家在技术上的差距。仿真技术的发 展，必将推动我的进一步提高。
参考文献.
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［5］陈怀琛，吴大正，高西金《matlab及在信息课程中的应 用》［J］北京：电子工业出版社，2023
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［8］程佩青编著.《数字信号处理教程》［M］.北京：清华高校 出版社，2023. 3
［9］张辉、曹丽娜、王勇编著.《通信原理辅导》［M］西安.
西安电子科技高校出版社，2023. 11
［10］徐明远.《MATLAB仿真在通信工程中的应用》［J］.西安.
西安电子科技高校出版社，
［11］田丽华等.《编码理论》［JL西安 西安电子科技高校出版社,
2023. 8
附录
部分代码：
恻SK调制，解调
clear all
data_len = 30000; %码元个数
samplenumber = 8; %采样个数
Rb=24000; %码元速率
fc = 960001 %载波频率
data = rand_binary(data_len);
%MSK基带调制
_signal_out, I_out, Q_out]=
mod_msk(data, data_len, sample_number, Rb);
%中频搬移
multi = fc/Rb;
I_temp=interp(I_out, multi);
Q_temp=interp(Q out, multi);
F s=f c * s amp1e_numb er;
t=l/Fs:1/Fs:length(I_temp)*1/Fs;
signal_i=I_temp. Mos (2*pi*fc*t);
signal_q=Q_temp. *sin (2*pi*fc*t);
signal_mod=I_temp. *cos(2*pi*fc*t)—Q_temp. *sin(2*pi*fc*t);
% signal_modl=real((I_temp+j^Q_temp). *exp(j*2*pi*fc*t));
%加噪声
for SNR = 0:8 signal_modl = 0. 01 * awgn(signal_mod, SNR);
N=300;
%滤波器的阶数为(N+l)?? ???
F=[0, fc-1000, fc+1000, Fs/2]*2/Fs;
A=[l, 1,0, 0];
lpf=f iris (N, F, A);
_amp_lpf, w]=freqz (Ipf);
I_dem=signal_modl.*cos(2*pi*fc*t)*2 .* cos (pi*t*Rb/2);
I_dem=conv(I_dem, Ipf);
I_dem=I_dem(N/2+1:N/2+length(I_temp));
Q dem=signal_modl・*sin(2*pi*fc*t)*2 .* sin(pi*t*Rb/2);
Q_dem=conv(Q_dem, Ipf);
Q_dem=-Q_dem(N/2+1:N/2+length(I_temp));
I_dem_out=zeros(1, length(I_dem)/multi);
%抽取???
Q_dem_out=zeros(1, length(Q dem)/multi);
for i=l:length (I_dem_out)
I_dem_out(i)=I_dem(multi*(i-l)+1);
Q_dem_out(i)=Q_dem(multi* (i-l)+1);
end;
%解调，判决
demod_data = zeros (1, data_len);
for i = 1:data_len
I deml (i) = I_dem_out (i*sample_number)>0;
Q_deml(i) = Q_dem_out(i * s amp1e_numb er)>0; end
for i = 1:2:data_len
ml(i)= Qdeml(i);
end
for i = 2:2:data_len
ml(i) = Ideml(i);
end
ml = 2*mlT;
%差分解码
demod_data = zeros (1, data_len);
demod_data(l) = 1 * ml ⑴；
for i = 2:data_len
demod_data(i) = ml(i-l) * ml(i);
end
End
通信工程专业课程设it成果鉴定表
进行时间
2023-2023学年下学期第1、2周
成果鉴定
学习内
容（20
分）
及教学任务支配结合程度（10分）
及专业培育结合程度（5分）
其它（5分）
过程评
价
（20 分）
实践实力（10分）
学习看法（5分）
学习纪律（5分）
报告鉴 定
（60 分）
报告内容及实践过程紧密结合（15分）
报告内容及教学支配内容紧密结合（15
分）
报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资
料、字数30分）
指导老师
姓名
吴仕勋
职称
讲师
成果
最小频移键控又称快速频移键控，他可以解决OQPsK调制方式不 能解决包络起伏的问题，从而能够产生恒定包络、相位连续的调制信 号。最小频移键控(MSK)是2FSK的改进调制方式，它具有波形连续， 相位稳定，带宽最小并且严格正交的特点，其改进型GMSK在无线通信 GSM系统中得到了广泛地应用。之所以称为最小频移键控，是由于其频 ,即他的两个频率差是最小的正交频率差。本文探讨了最 小频移键控系统MSK调制及解调的工作原理，并给出了基于Matlab软 件环境的仿真实现仿真运行结果。