(2)选择产生法:
(3)解调原理框图
四、系统仿真
QPSK信号调制和相干解调,如下图
39
2.13 最小频移键控MSK
一.概述
近几十年来,随着大容量、远距离数字通信的发展,出现了新问题:信道中存在着带限和非线性的特性。例如:⑴系统收、发端的中频滤波器具有带限特性;⑵发射机的高频放大器、行波管放大器等非线性器件,具有幅相转换效应(AM∕PM)。即当一些幅度变化的数字信号通过时,会使已滤除的带外频率分量几乎全部恢复,从而发生频谱扩展现象。又因为频带资源有限,要求现代数字信号传输:⑴节省频谱,⑵高效率地利用带宽。
所以,已调波有两点要求:⑴包络恒定:减小AM∕PM效应;⑵最小功率谱占用率:即调制波具有快速高频滚降特性。故现代数字调制技术是“具有最小功率谱占用率的恒包络数字调制技术”。
现代数字调制技术的关键在于相位路径的连续性,从而减小频率占用。近些年来新发展起来的技术主要分两大类:
1. 连续相位调制技术(CPFSK):在码元转换期间无相位突变。例如:MSK,GMSK等。
2. 相关相移键控技术(COR—PSK):利用部分响应技术,对传输数据先进行相关编码后,再调相(或调频)。例如:TFM等。
二.实验原理
连续相位频移键控(CPFSK)使已调波既能保持包络恒定,又能减少带外辐射功率。它主要用于卫星通信和移动通信。而MSK(最小频移键控)是CPFSK的一种。 1. MSK信号的表示:
sMSK(t)=Acos[?ct+?(t)]
=Acos[?ct+(?akt?2Tb)+?k]
= Acos[?ct+?k(t)] kTb≤t≤(k+1)Tb 附加相位函数
θk(t)=?akt?(2Tb)+?k (t同上)
40
式中,?c为载波频率;Tb为码元宽度;aK为第K个码元的数字符号;?k为第K个码元的载波相位常数,它在一个码元内保持不变。根据相位连续的要求,不失一般性可认为:?k=0或π(模2π)。 2. MSK信号的特点:
(1) 调制波信号的振幅是恒定的; (2) 信号频偏?f/2=(f2-f1)/2=1/(4Tb);
(3) 调制指数h=?f?Tb=1/2,所以称为“最小”频移键控;
(4) 以载波相位为基准的信号相位,在一个码元内准确地线性变化(?/2)或(-?/2);
(5) 在一个码元期间内,信号应包括四分之一个载波周期的整数倍; (6) 在码元转换时刻,信号的相位是连续的。 3. MSK调制方法
MSK信号的产生有两种方案:
(1) 把MSK信号看成是调制指数h=0.5的CPFSK信号,并利用FSK实现;
(2) 把MSK看作是由彼此正交的载波分别被函数cos?(t)与sin?(t)进行振幅调制后合成的,称为正交调制法。本实验采用正交调制法,则信号表达为: sMSK(t) = cos?k cos(?t?2Tb) cos?ct?ak?cos?k ?sin(?t?2Tb)?sin?ct = Ikcos(?t?2Tb)?cos?ct?QK sin(?t?2Tb)?sin?ct
步骤为:
(1) 先对输入基带信号进行差分编码;
(2) 将(1)的输出数据用串∕并变换器分成I,Q两路,并相互交错一个码元宽度;
(3) 用加权函数cos(πt/2Tb)和sin(πt/2Tb)分别对I、Q两路数据加权; (4) 对加权后的数据分别进行正交载波调制。 原理框图
41
{a(n)} cos(πt/2Tb) cosωct sMSK sin(πt/2Tb) sinωct 串/并变换 差分编码 QK
4. 解调部分
三.实验步骤
1. 根据MSK调制解调原理,用Systemview软件建立仿真电路,如下图所示:
清洗积分 判决 清洗积分 判决 LP sMSK 解调信号a(t) 相干载波 并串变换 差分译42
2. 元件参数的配置:
Token 0:基带信号—PN码序列(频率=50Hz) Token 16,17,25,24:载波—正弦波发生器
(频率[16,25]=12.5Hz,[17,24]=1000Hz)
Token 1,5,8,9,28,29,34:抽样器(抽样频率[1,5,34]=50Hz,[8,9,28,29]=25Hz) Token 10,11,30,31,35,42:保持器(保持[10,11,35,42]=Last value,[30,31]=0) Token 6,7:数字延迟器(延迟 [6]=2 Sample,[7]=1 Sample) Token 43,44,32,36:模拟延迟器(延迟 = 0.02sec) Token 26,27:清洗积分器(时间 =0.04sec)
Token 2:整形器(输入[最小]=0V;[最大]=1V;增益=1)
Token 3,37:逻辑异或门(门限=0.5V;输出[TRUE]=+1;[FALSE]=-1) Token 4:放大器(增益=1)
Token 19:模拟带通滤波器(极点=7个;通带频率=775Hz?1225Hz) Token 12,13,14,15,20,21,22,23:乘法器 Token 18,33:加法器
Token 38,39,40,41:观察点—分析窗
43