MSK课程设计Word文档下载推荐.docx

1、 通信原理课程设计一、实习目的：1.培养学生掌握电路设计的基本思路和方法，熟悉使用System View软件，了解各功能模块的操作和使用方法；2.使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；3. 通过实验进一步了解频分复用系统的构成及其工作原理；观察频分复用的波形图，及抽样频率和点数的设置，和各个性能指标。提高学生对所学理论知识的理解能力；4.能提高对所学知识的实际应用能力；5.提高学生的科技论文写作能力。二、实验要求：（1）学习System View仿真软件的使用；（2）对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出系统的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）

2、并对仿真结果进行分析。三、设计内容： 基于System View的MSK通信系统的仿真。四、实习仪器：计算机、System View仿真软件MSK（最小频移键控）是移频键控FSK的一种改进形式。2FSK体制虽然性能优良、易于实现，并得到了广泛的应用，但是它也有不足之处。首先它占用的频带宽度较大，其次在FSK方式中，每一码元的频率不变或者跳变一个固定值，而两个相邻的频率跳变码元信号，其相位通常是不连续的。所谓MSK方式，就是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号。5.1 MSK信号的基本原理最小频移键控（MSK）信号是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号

3、，其波形图如下：图15.1.1 MSK信号的频率间隔MSK信号的第k个码元可以表示为式中，s 载波角载频； ak = 1（当输入码元为“1”时， ak = + 1 ； 当输入码元为“0”时， ak = - 1 ）； Ts 码元宽度； k 第k个码元的初始相位，它在一个码元宽度中是不变的。由上式可以看出，当输入码元为“1”时， ak = +1 ，故码元频率f1等于fs + 1/（4Ts）；当输入码元为“0”时， ak = -1 ，故码元频率f0等于fs - 1/（4Ts）。所以， f1 和f0的差等于1 / （2Ts），这是2FSK信号的最小频率间隔。5.1.2 MSK码元中波形的周期数 上式给

4、出一个码元持续时间Ts内包含的正弦波周期数。由此式看出，无论两个信号频率f1和f0等于何值，这两种码元包含的正弦波数均相差1/2个周期。例如，当N =1，m = 3时，对于比特“1”和“0”，一个码元持续时间内分别有2个和1.5个正弦波周期，如图1。5.1.3 MSK信号的相位连续性由上式可见，在此码元持续时间内它是t的直线方程。并且，在一个码元持续时间Ts内，它变化ak/2，即变化/2。按照相位连续性的要求，在第k-1个码元的末尾，即当t = （k-1）Ts时，其附加相位k-1（kTs）就应该是第k个码元的初始附加相位k（kTs） 。所以，每经过一个码元的持续时间，MSK码元的附加相位就改变

5、/2 ；若ak =+1，则第k个码元的附加相位增加/2；若ak = -1 ，则第k个码元的附加相位减小/2。按照这一规律，可以画出MSK信号附加相位k（t）的轨迹图如下：5.1.4 MSK信号的正交表示法上式表示，此信号可以分解为同相（I）和正交（Q）分量两部分。I分量的载波为cosst，pk中包含输入码元信息，cos（t/2Ts）是其正弦形加权函数；Q分量的载波为sin st ，qs中包含输入码元信息， sin（t/2Ts）是其正弦形加权函数。图55.2 MSK信号的调制的方法MSK信号可以用两个正交的分量表示：根据上式构成的方框图如下：方框图原理举例说明：输入序列：ak = a1, a2,

6、 a3, a4, = +1, -1, +1, -1, -1, +1, +1, -1, +1 它经过差分编码器后得到输出序列： bk = b1, b2, b3, b4, = +1, -1, -1, +1, -1, -1, -1, +1, +1 序列bk经过串/并变换，分成pk支路和qk支路： b1, b2, b3, b4, b5, b6, p1, q2, p3, q4, p5, q6, 串/并变换输出的支路码元长度为输入码元长度的两倍，若仍然采用原来的序号k，将支路第k个码元长度仍当作为Ts，则可以写成 这里的pk和qk的长度仍是原来的Ts。换句话说，因为p1 = p2 = b1，所以由p1和p

7、2构成一个长度等于2Ts的取值为b1的码元。pk和qk再经过两次相乘，就能合成MSK信号了。5.3 MSK信号延迟解调法 图中两个积分判决器的积分时间长度均为2Ts，但是错开时间Ts。上支路的积分判决器先给出第2i个码元输出，然后下支路给出第（2i+1）个码元输出。6、仿真6.1.1进入System View 系统视图，设置“时间窗”参数如下：运行时间：Start Time:0秒 Stop Time:0.04秒采样频率：Sample Rate=10000Hz6.1.2根据MSK的调制原理，在System View中搭建如下系统：总的框图 总的框图6.1.3创建完仿真系统后，单击运行按钮，各个“

8、Real Time”图符块的显示框中二进制数据信号及OQPSK、MSK、的I、Q分量波形分别如下图所示。6.1.4 观察QPSK信号和MSK信号的相位转移图，并与QPSK信号的相位转移图进行对比，体会这些数字调制信号的相位特性的改进过程。 OQPSK相位转移图 MSK相位转移图由上图比较对照可以看出，OQPSK与QPSK相位转移图的区别在于没有了180度的相位转移路径，相位得到了改善，MSK的相位转移路径是一个椭圆，没有了路径拐点，相位特性得到进一步改善。6.1.5 观察MSK的功率谱密度 MSK功率谱 GMSK功率谱MSK与GMSK的功率谱比较6.1.6 根据解调原理，做出解调部分的仿真系统

9、解调部分电路图 总的电路图6.1.7 MSK调制与相干解调系统仿真电路图标参数设置序号图符块属性类型参数设置sourcePN SeqAmp=1V,Offset=0V,Rate=100Hz,Level=2,Phase=0 deg1OperatorSamplerInterpolating, Rate=100Hz2operatorSample DelayFill Last Register, Delay=2 Samples3Fill Last Register, Delay=12 Samples4、5、31、32、34Interpolating, Rate=50Hz6、7、36、38HoldLast

10、 Value ,Gain=1,Out Rate=10.e+3Hz8、39、40、45DelayNoninterpolation ,Delay=10.e-3 sec9、10、12、13相乘器11、23SinusoidAmp=1V,Freq=25Hz,Phase=90 deg14Amp=1V,Freq=1000Hz,Phase=0 deg15GainGain Units=linear,Gain=-116、44相加器17-21、Sink分析器22、46Real Time28、30No. of pole=5,Lo Cuttoff=300Hz33Amp=1，Start time=0,Offset=043

11、Amp=1V,Offset=0V, Freq=50Hz,Phase=0Pulse width=0.1s29通信库，科斯塔斯环VCO Freq=100Hz,VCO Phase=0,Mod Gain=1Hz/vSink17为输入波形Sink46为解调后的波形将输入的信号与解调后的信号进行对比，如上图所示七、结论1. 本文介绍了MSK 的调制解调原理，通过SystemView 软件实现了MSK 调制和解调的仿真。由实验仿真结果可知，理论上的调制解调方案可通过软件仿真确定其可行性；2. 一种方案可采用不同的器件实现其功能；3. 输入的二进制数据序列经过查分编码和串/并交换，变成两路速率减半的序列，在经

12、过加权函数输出同分两，分别对两个4. 正交的载波进行解调，相减即可得到需要的MSK信号；从仿真效果上看，MSK 利用其正交信号的最小频差，在相邻符号交界处相位保持连续行，从根本上解决了包络起伏问题，达到了预期的效果。从MSK 的解调结果来看，撇开时间上的延迟，解调信号与基带信号的波形基本一致，即接收端误码数很少，由此可知此MSK 系统是正确的，达到了此系统设计的要求。八、参考文献李东生.System View系统设计及仿真入门与应用 电子工业出版社冯育淘.通信系统仿真 国防工业出版社陈萍.现代通信实验系统的计算机仿真 国防工业出版社樊昌信. 通信原理. 国防工业出版社.及艳丽.现代通信系统.电

13、子工业出版社.沈振元.通信系统原理.西安电子科技大学出版社.曹志刚.现代通信原理.清华大学出版社.青松.数字通信系统的System view仿真与分析.北京航空航天大学出版社九、课程设计心得课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。 回顾起此次MSK的课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，刚开始时一点头绪都没有，自己看书查资料，从理论到实践，四天的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，不仅回顾了以前所学过的知识，更要的是自己解决了许多本以为解决不了的问题时。通过这次课程设计使我懂得了理论

14、与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的把知识学到手。课程设计的过程中，我遇到了好多问题，因为MSK的调制在通信原理课上老师没有深入的讲解，所以一开始对我们来说比较陌生，后来仔细的看了书本上的内容，才知道，其实MSK本身就是FSK的一种改进，解决了FSK的相位突变问题，于是我们就有了明确的目标了，就是解决相位突变问题，翻阅了好多了资料，请教了同学，老师，结合书上的公 式，终于知道怎么解决了，然后就是选择各模块的电路，主要考虑其电路性能特点及是否满足所需要的功能，这就看我们的高频知识学得怎么样了，最难的一步就是系统仿真了

15、，因为system view这个软件我们并不是很熟练，只是在实验的时候用过几天。为了把此次课程设计做好，所以找了参考书仔细研究，对各模块的参数进行设定，这是试验中最关键的，载波的频率不能太大，这跟现实需要的有差距，还有抽样频率也要选的合适，否则示波器就看不到完整的波形，或者是一条直线。在过程中我也遇到了不少问题，比如连线的问题等等。每 次发现问题后我都会仔细的研究，认真的解决，努力做到独立思考。经过四天的奋斗，终于有了成果。兴奋之余，我也懂得了知识是无限的，人的能力是有限的，要想学得好，就得多问，多想，多做，多动手实践，充分利用已有的条件，比如互联网，图书馆的资料，我们不可能博闻广知，但我们可以搜索知识，并纳为己用，有时候可以从多方面去思考同一个问题，最重要的是要学会学以致用，把书本知识融会贯通，进而深入探究，从中能有所悟。 这次课程设计终于顺利完成了，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！