MSK调制解调实验报告汇总.docx
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MSK调制解调实验报告汇总
实验一MSK调制解调实验报告
一、实验原理及工作过程
1、MSK调制原理
MSK称为最小移频键控,是移频键控(FSK)的一种改进型。
这里“最小”指的是能以最小的调制指数(即0.5)获得正交信号,它能比PSK传送更高的比特速率。
二进制MSK信号的表达式可写为:
——载波角频率;
——码元宽度;
——第k个码元中的信息,其取值为±1;
——第k个码元的相位常数,它在时间中保持不变;
当=+1时,信号的频率为:
=+
当=-1时,信号的频率为:
=-
由此可得频率之差为:
=-=
那么MSK信号波形如图2.1-1所示:
图2.1-1MSK信号波形
为了保持相位的连续,在t=时间内应有下式成立:
=+(-)()
即:
当=时,=;
当≠时,=±()π;
若令=0,则=0或±π,此式说明本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关,还与前一个比特区间内的输入及相位常数有关。
=-
令=,-=
则:
=+
为了便于理解如图2.1-2所示:
图2.1-2码元变换及成形信号波形图
根据上面描述可构成一种MSK调制器,其方框图如图2.1-3所示:
图2.1-3MSK调制原理框图
输入数据NRZ,然后通过CPLD电路实现差分编码及串/并转换,得到Ik、Qk两路数据。
波形选择地址生成器是根据接受到的数据(Ik或Qk)输出波形选择的地址。
EEPROM(各种波形数据存储在其中)根据CPLD输出的地址来输出相应的数据,然后通过D/A转换器得到我们需要的基带波形,最后通过乘法器调制,运放求和就得到了我们需要的MSK调制信号。
MSK基带波形只有两种波形组成,见图2.1-4所示:
图2.1-4MSK成形信号
在MSK调制中,成形信号取出原理为:
由于成形信号只有两种波形选择,因此当前数据取出的成形信号只与它的前一位数据有关。
如果当前数据与前一位数据相同,输出的成形信号就相反(如果前一数据对应波形1,那么当前数据对应波形2);如果当前数据与前一位数据相反,输出的成形信号就相同(如果前一数据对应波形1,那么当前数据仍对应波形1)。
2、MSK解调原理
MSK信号的解调与FSK信号相似,可以采用相干解调,也可以采用非相干解调方式。
本实验模块中采用一种相干解调的方式。
已知:
=+
把该信号进行正交解调可得到:
Ik路[+]
=++
-+
Qk路[+]
=++
-+
我们需要的是、两路信号,所以必须将其它频率成份、通过低通滤波器滤除掉,然后对、采样即可还原成、两路信号。
根据上面描述可构成一种MSK解调器,其方框图如图2.1-5所示:
图2.1-5MSK解调原理框图
将得到的MSK调制信号正交解调,通过低通滤波器得到基带成形信号,并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据,再将此数据经过CPLD的数字处理,就可解调得到NRZ码。
在实际系统中,相干载波是通过载波同步获取的,相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时,才能完成相干解调。
由于载波同步不是本实验的研究内容,因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入,因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。
载波同步的实验可在本实验箱的CDMA系统中实现。
二、实验数据记录
1、MSK调制实验
分别观察差分编码后的“/NRZ”处波形,并由此串并转换得到的“DI”、“DQ”两路数据波形。
测量点
波形
/NRZ
CH1:
DI
CH2:
DQ
分别观察“I路成形”信号波形、“Q路成形”信号波形、“I路调制”同相调制信号波形、“Q路调制”正交调制信号波形、“调制输出”波形。
测量点
波形
I路成形
Q路成形
I路调制
Q路调制
调制输出
用示波器观察“I路成形”信号、“Q路成形”信号的X-Y波形。
2、MSK解调实验
分别观察“I路解调”信号波形、“Q路解调”信号波形、“I路滤波”信号波形、“Q路滤波”信号波形。
测量点
波形
I路解调
Q路解调
I路滤波
Q路滤波
分别观察解调的“DI”、“DQ”两路数据波形,由此并/串转换得到的差分编码“/NRZ”波形,并观察解调输出的波形。
测量点
波形
CH1:
DI
CH2:
DQ
/NRZ
最后比较调制端“NRZ”波形和解调端“NRZ”波形。
测量点
波形
CH1:
调制端NRZ
CH2:
解调端NRZ
三、实验思考题
1、什么是最小移频键控?
调制指数h=0.5的CPFSK称为最小移频键控(MSK)
2、MSK信号具有哪些特点?
MSK信号包络恒定,即为等幅波。
MSK信号的频偏必须等于±1/4,其调制指数为0.5。
MSK信号的相位(t)在一个码元内准确地线性变化
±。
在信号的一个内,载波波形的个数为载波周期四分之一的整数倍。
码元转换时,信号相位连续,即信号的波形无跳变。
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