实验四-数字MSK调制系统的DSP实现

实验四数字MSK调制系统的DSP实现一、实验目的1、通过实验学习数字信号处理器的开发软件CCS的使用；2、掌握数字信号处理算法的软件仿真及DSP实现；3、培养学生的实际动手能力。要求学生理解实验原理及实验方案，掌握正确的操作规程；二、实验设备硬件：计算机软件：WINDOWS操作系统、CCS软件和MATLAB(含SIMULINK工具包)软件三、实验内容基带码元速率为1000B，载频为3000Hz，实现数字MSK的调制系统，并给出仿真结果。1、最小频移键控（MSK）频移键控和相位键控一样，由于调制信号包络恒定，有利于在非线性的信道中传输。MSK是二进制连续相位FSK的一种特殊情况，有时叫做快速频移键控（FFSK），有时也叫做最小频移键控（MSK）。这两种名称的侧重点不同：MSK的“最小（minimum）”二字指的是这种调制方式能以最小的调制指数（h=0.5）获得正交的调制信号，而FFSK的“快速”二字指的是对于给定的频带，它能比BPSK传输更高速率的数据。2、MSK的基本概念若CPFSK信号表示为：式中相位ϕ(t)是时间t的连续函数，标称载频fc是f2和f1的算术平均值，即:式中，频率f2代表所传输数字序列{ak}中符号“1”，f1代表符号“－1”。（实际上传输数字序列{ak}中符号“1”和“－1”，相当于二进制数据中的“1”和“0”，如下图）。这样CPFSK信号用以下形式区分符号“1”和“－1”：式中，ϕk是t=kTb时刻ϕ(t)的值，它与调制过程的以往状态有关，它是为了保证t=kTb时相位连续而加入的相位常数。调制指数为：......(1)考虑ϕk取值和调制指数h，可把（1）式统一表达式如下:......(2)当（2）式中的h=0.5时，就得到了MSK信号的数学表达式：式中，ak取值±1。而波形相位为：......(3)可以看出：式中ϕ(t)是时间的连续函数，而MSK本身smsk(t)也是时间的连续函数（包括随机符号转换t的瞬间在内）。这使得信号smsk(t)的谱密度随频率（远离信号带宽中心）倒数的四次幂而下降，而通常的离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，MSK信号在带外产生的干扰非常小。这正是限带工作情况下，所希望有的宝贵特点。3、MSK调制的特点最小频移键控（MSK）有时也称做快速频移键控（FFSK）。这种调制可以看成是调制指数为0.5的连续相位二进制频移键控。MSK具有如下特点：1.恒定包络，允许用非线性幅度饱和器件放大。2.连续相位，使得功率谱密度按f-4速率降低。功率谱在主瓣以后衰减得较快。3.在码元转换时刻，信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突变。4.码元转换可在瞬时幅度为零时发生，从而使调制器开关过程的波形失真最小。5.频谱带宽窄，99％的能量集中在1.15/Tb的带宽内，从而可允许带通滤波器带宽较窄。与QPSK相比，MSK具有较宽的主瓣，其第一个零点出现在0.75fs处，而QPSK的第一个零点出现在0.5fs处。由于信号能量在0.75fs之外下降很快，所以典型带宽取0.75fs即可。由于上述特点及恒定包络特点，MSK信号在幅度和频率受限时能量损失不大。四、实验步骤1、芯片设置双击SetupCCS2快捷方式，clear清除所有已import的芯片，选择c5416DeviceSimulator。Import后点击saveandquit。如下图2、建立工程建立工程，设置BuildOption如下。3、编写工程文件编写工程的.cmd文件与主程序.c文件。代码如下。1）、msk.cmd-w-stack2000h-heap100-lrts.libMEMORY{PAGE0:VECT:o=80h,l=80hPRAM:o=200h,l=1f00hPAGE1:DRAM:o=3000h,l=3000h}SECTIONS{.text:{}PRAMPAGE0.data:{}PRAMPAGE0.cinit:{}PRAMPAGE0.switch:{}PRAMPAGE0.const:{}DRAMPAGE1.bss:{}DRAMPAGE1.stack:{}DRAMPAGE1.vectors:{}VECTPAGE0}2）、msk.c#includemath.h#includestdlib.h#definepi3.1415926535#definedata_len10#definesample_number50intRb=1000;intfs=3000;voidmain(){intdata_out[data_len*sample_number],data_t[data_len*sample_number];inti,j,n;doubleout[data_len*sample_number];doublet[data_len*sample_number];intdata[10]={1,1,1,1,0,0,1,1,1,1};for(j=0;jdata_len;j++){for(n=0;nsample_number;n++){data_out[sample_number*j+n]=data[j];}}for(j=0;jdata_len*sample_number;j++){if(data_out[j]==0)data_t[j]=-1;if(data_out[j]==1)data_t[j]=1;}t[0]=0;for(i=1;idata_len*sample_number;i++){t[i]=(3.0*pi/fs)/sample_number+t[i-1];}for(i=0;idata_len*sample_number;i++){out[i]=cos((fs+data_t[i]/2.0*Rb)*t[i]);}j=0;}4、调试和仿真依次点击RebulidALL，loadprogram，如下图所示设置断点，运行程序。点击View-Graph-Time/Frequency..分别设置图像相关显示，得到MSK调制前的0，1数字信号与调制后的正弦波信号，如下图所示。