MSK课程设计-(systemview)

1目录一、实验目的：................................................................................2二、实验要求：.............................................................................2三、实验原理：................................................................................21、MSK的基本概念.................................................................................................................................22、MSK信号的基本原理.........................................................................................................................23、MSK信号的产生和解调.......................................................................................................................................54、MSK信号的功率谱...............................................................................................................................................65、Systemview软件.................................................................................................................................................6四、实验分析....................................................................................71、MSK信号的调制..............................................................................................................................72、MSK信号的解调..............................................................................................................................73、仿真参数设置.....................................................................................................................................................7五、实验结果分析............................................................................91、实验结果............................................................................................................................................92、实验分析..........................................................................................................................................12六、心得体会..................................................................................122一、实验目的：培养学生掌握电路设计的基本思路和方法；使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；提高学生对所学理论知识的理解能力；能提高对所学知识的实际应用能力；提高学生的科技论文写作能力。二、实验要求：（1）学习SystemView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）并对仿真结果进行分析。三、实验原理：1、MSK的基本概念最小频移键控（MSK）是2FSK的改进。2PSK体制虽然性能优良、易于实现，并得到广泛的应用，但是它也有一些不足之处。首先，它占用的频带宽度比2PSK大，即频带利用率较低。其次，若用开关法产生2FSK信号，则相邻码元波形的相位可能不连续，因此在通过带通特性的电路后由于同频带的限制，使得信号波形的包络产生较大起伏。为了克服上述缺点，对于2FSK信号作了改进，发展出MSK信号。MSK信号时一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号，其波形图如下图所示：2、MSK信号的基本原理（1）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。)2cos()(ksksktTattssskTtTk)1(3（2）MSK信号的相位连续性波形（相位）连续的一般条件是前一码元末尾的总相位等于后一码元开始时的总相位即这就是要求由上式可以容易地写出下列递归条件由上式可以看出，第k个码元的相位不仅和当前的输入有关，而且和前一码元的相位有关。这就是说，要求MSK信号的前后码元之间存在相关性。在用相干法接收时，可以假设k-1的初始参考值等于0。这时，由上式可知下式可以改写为式中k(t)称作第k个码元的附加相位由上式可见，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/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。)](cos[)(tttsksksskTtTk)1(kskskTkTs1skskkkkTTakTTa2211s时。当时当－－11-k1111,,)(2kkkkkkkkkaakaaaak)2(mod,0或k)2cos()(ksksktTattskkktTats2)(kkktTats2)(4附加相位的全部可能路径图：模2运算后的附加相位路径：（3）MSK信号的正交表示法式中上式表示，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cosst，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Ts3Ts5Ts9Ts7Ts11Ts0k(t)Ts3Ts5Ts9T7T11T0k(t)1coskkp1coskkkkkpaaqsssskssksskksskkkTtTktTtqtTtptTtatTtts)1(sin2sincos2cossin2sincoscos2coscos)(5数。3、MSK信号的产生和解调（1）MSK信号的产生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：MSK信号的产生方法（2）MSK信号的解调方法由于MSK信号时一种2FSK信号，所以它也像2FSK信号那样，可以采用相干解调或者非相干解调。MSK信号非相干解调方框图tTtqtTtptssskskksin2sincos2cos)(ssskTtTk)1(6MSK信号相干解调方框图4、MSK信号的功率谱MSK信号的归一化（平均功率＝1W时）单边功率谱密度Ps(f)的计算结果如下按照上式画出的曲线在下图中用实线示出。应当注意，图中横坐标是以载频为中心画的，即横坐标代表频率(f–fs)。5、Systemview软件SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。SystemView为我们提供了模块化合交互式的界面，因此使用SystemView我们只需关注此项目的设计思想和过程，而不必花费大量时间去编程建立系统仿真模型，我们只需调用所需要的模块即可完成复杂的系统设计和测试。鉴于其在通信系统使用方便、功能强大的特点，我们用其来完成MSK通信系统的设计。222s2)(161)(2cos32)(sssssTffTffTfP7四、实验分析1、MSK信号的调制实现MSK信号的调制过程为：先对基带信号进行差分编码；再用差分编码输出数据进串/并变换器分成PQ两路，并相互交错一个码元宽度；用加权函数cos(Tbt2)和sin（Tbt2）分别对PQ两路加权；对加权后的数据进行正交波调制。2、MSK信号的解调根据MSK信号解调框图，画出仿真电路图。3、仿真参数设置StartTime=0sec;StopTime=0.04sec;SampleRate=10000Hz编号图符块属性类型参数设置0SourcePNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Level=2,Phase=0deg1,49OperatorSamplerInterpolating,Rate=100Hz2OperatorSmplDelyFillLastRegister,Delay=2Samples3OperatorSamplerFillLastRegister,Delay=1Samples84,5,29,30,32OperatorSamplerInterpolating,Rate=50Hz6,7，35，42OperatorHoldLastValue,Gain=1,OutRate=10.e-3sec8,34,36,39OperatorDelayNon-Interpolating,Delay=10.e-3sec11SourceOperatorAmp=1v,Freq=25Hz,Phase=90deg14SourceOperatorAmp=1v,Freq=1000Hz,Phase=0deg15OperatorGainGainUnits=Linear,Gain=-150LogicXORGateDelay=0s,FalseOutput=-1,Threshold=0.3vRiseTime=0s,TrueOutput=1,Falltime=0s48OperatorGainGain=151Op