畢業(yè)論文msk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設計(已修改)

　

【正文】 MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設計XX（XXXX學院 物理及電信學院 XXX級X班 XX XX AAAAA）指導老師：XX[摘要] 最小頻移鍵控（MSK）是恒定包絡調(diào)制技術，它具有相位連續(xù)、頻帶利用率高的特點，是在無線通信領域中很有吸引力的數(shù)字調(diào)制方式，目前在短波、微波和衛(wèi)星通信中均被采用。本文研究了最小頻移鍵控系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)的工作原理，并給出了基于MATLAB軟件環(huán)境下的程序仿真及simulink下系統(tǒng)的模塊搭建實現(xiàn)兩種方式的實現(xiàn)。運用m語言進行仿真，主要是依照MSK系統(tǒng)的工作原理繪制出流程圖，最后寫出程序進行仿真，并給出每一步驟的仿真結(jié)果圖形。運用simulink進行系統(tǒng)的模塊搭建，是將系統(tǒng)分為調(diào)制與解調(diào)兩個子模塊，再將這兩個子模塊連接成整體的MSK系統(tǒng)模塊進行仿真。最后給出全系統(tǒng)的仿真運行結(jié)果及其分析研究結(jié)果。[關鍵字]MSK； Matlab；Simulink；調(diào)制解調(diào)Simulation of MSK Modulation and Demodulation SystemXX XX(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)Tutor: XXi[Abstract] Minimum Shift Keying (MSK) is a constant envelope modulation techniques, it has a continuous phase, high bandwidth efficiency characteristics, is very attractive in the field of wireless munications, digital modulation, shortwave, microwave and satellite municationsmedium were used. In this paper, the working principle of minimum shift keying modulation and demodulation, and gives the realization of program simulation and simulink system module in the MATLAB software environment to build in two ways. M language simulation, the main draw a flow chart in accordance with the MSK system works, and finally write the program simulation, and gives each step of the simulation results graphics. Use simulink module of the system construction, the two submodules of the system is divided into modulation and demodulation, and then two submodules connected into the overall MSK system module for simulation. Finally, the simulation run of the systemwide results and their analysis results. [Key words]MSK。 Matlab 。Simulink。 Modulation and Demodulation目錄引言 11 方案的論證與選擇 3 基于SystemView的設計 3 基于Matlab的設計 3 基于FPGA的設計 3 方案選擇 42 MSK信號調(diào)制解調(diào)原理 5 MSK的特點 5 MSK的調(diào)制原理 5 MSK的解調(diào)原理 10 MSK的性能分析 113 基于Matlab的MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設計 13 Matlab中的m語言和Simulink簡介 13 運用m語言設計MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 14 14 15 運用Simulink設計MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 18 Simulink MSK調(diào)制模塊設計 18 Simulink MSK解調(diào)模塊設計 19 測試波形分析 21結(jié)束語 25致謝 26參考文獻 27附錄A 英文文獻原文 28附錄B 英文文獻譯文 38附錄C m程序 49引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對通信系統(tǒng)的需求越來越來高。通信系統(tǒng)也由原來的單一對點傳輸。逐漸發(fā)展成大容量高速的網(wǎng)絡通信體制。通信系統(tǒng)的增多，通信的頻率資源就顯得相對緊張，如何能在現(xiàn)有的頻率資源的條件下實現(xiàn)大容量的通信是現(xiàn)在通信考慮的主要問題。根據(jù)通信系統(tǒng)的基點，人們在實踐中相繼研發(fā)出很多種通信的調(diào)制方式，主要有：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)等。從頻譜的利用率上人們又研究出MSK、GMSK等頻譜利用率較高的調(diào)制方式。在數(shù)字通信、網(wǎng)絡、視頻和圖像處理領域，MSK已經(jīng)成為高性能數(shù)字信號處理系統(tǒng)的關鍵元件。MSK是一種在無線移動通信中很有吸引力的數(shù)字調(diào)制方式，它具有以下兩種主要的特點：1．%。譜密度隨頻率（遠離信號帶寬中心）倒數(shù)的四次冪而下降，而通常的離散相位FSK信號的譜密度卻隨頻率倒數(shù)的平方下降。因此，MSK信號在帶外產(chǎn)生的干擾非常小。這正是限帶工作情況下所希望有的寶貴特點。2．信號包絡是恒定的，系統(tǒng)可以使用廉價高效的非線性器件。無線通信技術的迅猛發(fā)展對數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸效率和頻帶利用率提出了更高的要求。選擇高效可行的調(diào)制解調(diào)手段,對提高信號的有效性和可靠性起著至關重要的作用。因此具有頻帶利用率高,在相同誤比特率下所需的信噪比比較低,電路結(jié)構比較簡的MSK技術已經(jīng)廣泛應用到現(xiàn)代通信領域。調(diào)制是移動通信系統(tǒng)中提高通信質(zhì)量的一項關鍵技術，調(diào)制是為了使信號特性與信道特性相匹配。現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)大多數(shù)使用的是數(shù)字調(diào)制技術，這主要是由于數(shù)字通信網(wǎng)建網(wǎng)靈活，并且數(shù)字加密技術便于集成化。因此，通信系統(tǒng)都在由模擬方式向數(shù)字方式轉(zhuǎn)換，這也是移動通信的發(fā)展趨勢。但是，一般的數(shù)字調(diào)制技術，如振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）等都無法滿足移動通信的要求。因此，尋找性能優(yōu)越的高效調(diào)制方式以適應現(xiàn)代移動通信的要求，一直是重要的研究課題。MSK調(diào)制的出現(xiàn)，是為了獲取更好的通信質(zhì)量。當信道中存在非線性的問題和帶寬限制時，幅度變化的數(shù)字信號通過信道會使己濾除的帶外頻率分量恢復，發(fā)生頻譜擴展現(xiàn)象，同時還要滿足頻率資源限制的要求。因此，對己調(diào)信號有兩點要求，一是要求包絡恒定；二是具有最小功率譜占用率。因此，現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術的發(fā)展方向是最小功率譜占有率的恒包絡數(shù)字調(diào)制技術。現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術的關鍵在于相位變化的連續(xù)性，從而減少頻率占用。近年來新發(fā)展起來的技術主要分兩大類：一是連續(xù)相位調(diào)制技術（CPFSK），在碼元轉(zhuǎn)換期間無相位突變，如MSK，GMSK等；二是相關相移鍵控技術（COR－PSK），利用部分響應技術，對傳輸數(shù)據(jù)先進行相位編碼，再進行調(diào)相（或調(diào)頻）。MSK是Doelz和Heald在他們的一項專利中提出的一種信號的調(diào)制方式。1972年，DeBuda認為MSK就是一種特殊的CPFSK調(diào)制方式，經(jīng)過一段時間的發(fā)展，MSK被認為是正弦加權的OQPSK的形式。1977年，Amoroso and Kivett通過一系列的變化把MSK簡化成了SMSK。目前，MSK在實際的通信系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。例如，SMSK已應用在美國航空和宇宙航行局的高級通信衛(wèi)星上，GMSK已經(jīng)應用于歐洲GSM通信系統(tǒng)中。對MSK的功率譜進行仿真,從結(jié)果看,MSK調(diào)制方式并不適用于數(shù)字移動通信,產(chǎn)生了高斯最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制方式,從仿真結(jié)果來看,GMSK調(diào)制方式廣泛用于GSM,對不同參數(shù)的GMSK調(diào)制的功率譜進行仿真,可得到一種較好的GMSK調(diào)制方式,對GMSK在實際中的應用進行了有益的理論指導。最小移頻鍵控(MSK)是移頻鍵控(FSK)的一種改進型。在FSK方式中，相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個固定值。 在兩個相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。MSK是對FSK信號作某種改進，使其相位始終保持連續(xù)不變的一種調(diào)制信號。MSK調(diào)制指數(shù)為0．5，包絡恒定、相位連續(xù)、頻帶利用率高、功率譜緊湊，且頻譜滾降快，產(chǎn)生帶外干擾小．抗干擾性能好，因此在軍用和民用通信領域中均獲得了廣泛的應用。用數(shù)字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，使輸出信號頻率發(fā)生變化的同時，相位保持連續(xù)，從而實現(xiàn)MSK調(diào)制。本次畢業(yè)設計采用MATLB的函數(shù)編程和Simulink兩種方法對MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進行設計，并通過測試分析MSK的調(diào)制解調(diào)原理以及MSK的基本特點。由于MSK為模擬信號，因此，需對正弦信號采樣再經(jīng)過數(shù)/模變換得到所需的MSK信號。通過利用數(shù)字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，使輸出信號頻率發(fā)生變化的同時，相位保持連續(xù)，從而實現(xiàn)MSK調(diào)制。1 方案的論證與選擇 基于SystemView的設計SystemView是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具。它界面友好，使用方便。使用它，用戶可以用圖符（Token）去描述自己的系統(tǒng)，無需與復雜的程序語言打交道，不用寫代碼即可完成各種系統(tǒng)的設計與仿真。利用SystemView，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合系統(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設計和仿真。用戶在進行系統(tǒng)設計時，只需從SystemView配置的圖符庫中調(diào)出有關圖符，進行各個圖符的參數(shù)設置和相互間的連線，即可進行仿真操作，給出分析結(jié)果。SystemView提供功能強大的分析計算器，以根據(jù)用戶的需要對結(jié)果進行各種分析，對系統(tǒng)設計和修改十分有利。在系統(tǒng)設計和仿真分析方面，SystemView還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器”，可以完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、頻譜分析、濾波。 基于Matlab的設計Matlab是一種使用簡便的、特別適用于科學研究和工程計算的高級語言，與其他計算機語言相比。它的特點是簡潔和智能化，具有極高的編程和調(diào)試效率。應用Matlab語言開發(fā)通信信號源模擬系統(tǒng)是高效實用的。基于Matlab語言的多功能通信信號源仿真系統(tǒng)主要由信號的輸入模塊，調(diào)制模塊，源噪聲模塊，以及頻譜分析等模塊組成，不僅可以產(chǎn)生模擬調(diào)制數(shù)字載波調(diào)制兩大類通信信號，還可以計算信號的特征參數(shù)，進行相應的時域和頻域分析，并在給定信噪比的情況下仿真考慮噪聲后總信號的時頻信息。另外，亦從宏觀上介紹了此通信信號源，給出了它的