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1、(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 基于MATLAB的MSK系统的仿真研究 姓 名 牛爱 专 业 通信工程 学 院 信息工程学院 学 号 1005140123 指导教师 李春晖 二 一三 年 三 月 二十五 日 目 录 1.绪论.1 1.1概述.1 1.2数字调制方式的发展状况.12 .MSK理论研究.2 2.1MSK基本原理和特点.2 2.1.1MSK的基本原理.2 2.1.2MSK的特点.4 2.2MSK调制原理.43.基于MATLAB的MSK系统原理仿真.5 3.1MSK系统仿真模型.5 3.2仿真结果及相应的分析.6 3.2.1误码率分析.6 3.2.2MSK功率谱密度
2、分析.7 3.2.3MSK系统眼图分析.74.总结.95.参考文献.10 3 基于MATLAB的MSK系统的仿真研究 摘要：当今社会已经步入了信息时代，在各种信息技术中，信息的传输和通信起着支撑作用。对于信息的传输，数字通信已成为重要的手段。信号的调制方式也由模拟方式持续广泛地向数字方式转换，于是，数字调制就成了人们研究的重点，常用的数字调制有：移幅键控(ASK)调制、移频键控(FSK)调制和移相键控(PSK)调制。最小移频键控(MSK)是移频键控(FSK)的一种改进型,MSK调制是一种性能比较优良的新颖的数字调制，它以独特的性能吸引着工程设计人员，正在不断地被应用于各类通信系统中，成为非线性
3、数字无线电通信系统使用的最有效的调制方式之一。本文采用理论研究和实验分析相结合的方法，系统介绍MSK调制解调原理及其特点，并通过使用Matlab的Simulink仿真模块对其进行仿真，同时简介MSK调制解调的应用及研究发展前景。关键词：MSK；MATLAB；Simulink; 仿真分析；调制解调；1 绪论1.1 概述20世纪50年代后期，随着计算机技术、微电子技术、传感技术，激光技术、卫星通信和移动通信技术、航空航天技术等新技术的发展和应用，尤其近代以计算机为主体的互联网技术的兴起和发展，它们相互结合、相互促进，将人类社会推入到高度信息化时代1。通信的目的是传输含有信息的消息。消息有多种形式，
4、话音、文字、数据、符号、图像等等都是消息2。原始的数据信号有两种基本形式，一种是模拟的，另一种是数字的。模拟数据信号是在某一数值范围内可以连续取值的信号。数字数据信号是只取有限个离散值的数字序列。由于数字数据更便于存储、处理和传输，而模拟数据经过取样、量化和编码，可以转换成数字数据。因此，模拟数据的传输只有在特定条件下才被使用，而数字数据的应用越来越多。信号的调制方式也由模拟方式持续广泛地向数字方式转换。数字调制有三种基本形式:移幅键控法ASK、移频键控法FSK、移相键控法PSK。在ASK方式下，用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态。ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。
5、在电话线路上，通常只能达到1200bps的速率。在FSK方式下，用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态。在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达1200bps的速率。在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术可对传输速率起到加倍的作用3。1.2 数字调制方式的发展状况众所周知，一个通信系统的质量，在很大程度上依赖于所采用的调制方式4。调制是为了使信号特性与信道特性相匹配，因此调制方式的选择是由系统中的信道特性决定的。随着大容量下，远距离数字通信的发展，譬如卫星数字通信、数字微波接力通信、卫星广播通信的发展5，系统中出现
6、了个新问题：信道中同时存在着带限与非线性的特性。在这种信道条件下，传统的数字调制方式则面临着一场新的挑战。为适应这类信道的特性，迫使人们在传统的数字调制基础上，探索新的数字调制技术：恒包络数字调制技术6。2 MSK理论研究数字通信系统的一般模型如图2-1所示。本章主要研究MSK理论知识，首先介绍MSK的基本原理及一般特点，然后分别就调制和解调原理分别进行详细分析。 图2-1数字通信系统的一般模型2.1 MSK基本原理和特点2.1.1 MSK基本原理 MSK是2FSK的改进，2FSK体制虽然性能优良、易于实现，并得到了广泛的应用，但它也有一些不足之处2。首先，它占用的频带宽度比2PSK大，即频带
7、利用率低；其次，若用开关法产生2FSK信号，则相邻码元波形的相位可能比连续，因此在通过带通特性的电路后由于通频带的限制，使得信号波形的包络产生较大起伏。为了克服这些缺点，将2FSK作相应的改进就发展出MSK信号，其波形图如图2-2所示。 图2-2 MSK信号波形示例MSK有时叫做快速频移键控（FFSK），有时也叫做最小频移键控（MSK）7。二进制MSK信号的表达式可写为： (1) 式中，k称为附加相位函数；c为载波角频率；Tk为第k个输入码元，s为码元宽度；a取值为1；k为第k个码元的相位常数，在时间kTst(k+1)Ts中保持不变，其作用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。由 (2)可知当1
8、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：H=Ts=x Ts=0.5那么MSK信号波形如图示： 图2-3 MSK信号波形从图中可以看出，+信号和信号在一个码元期间恰好相差二分之一周，即相差为了保持相位的连续，在t=时间内应有下式成立：=（）（） (3) 即：当时，=；当时，=（）； (4) 若令0，则0或，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。由附加相位函数k(t)的表示式可以看出，k(t)是一直线方程，其斜率为 截距为k。由于ak的取值为1，故是分段线性的相位函数。因此，MSK的整个相位路径是由间隔为Ts的一系列直线段所
