基于System View仿真的MSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)

李達(dá)文 詹永飛

【摘要】運用System View軟件對MSK調(diào)制解調(diào)信號進(jìn)行仿真。仿真根據(jù)MSK的原理框圖進(jìn)行模塊的選擇和連接、設(shè)置參數(shù)、系統(tǒng)的設(shè)計、給出主要部分的仿真結(jié)果，與理論結(jié)果進(jìn)行對比，確定仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】FSK MSK；System；View；調(diào)制；解調(diào)

引言

最小頻移鍵控MSK（minimum shift keying）是連續(xù)相位的頻移鍵控（FSK）的一種特殊類型，能夠解決傳輸過程產(chǎn)生的包絡(luò)起伏問題，使信號在傳輸過程中不受影響。System View是一種動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，是通信系統(tǒng)重要的仿真實驗平臺。通過運用System View仿真軟件來實現(xiàn)MSK調(diào)制技術(shù)的系統(tǒng)仿真，對研究MSK調(diào)制技術(shù)有很大幫助。

1.System View軟件介紹

1.1 軟件概述

System View軟件是一款基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具。利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬，數(shù)字，數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，可用于各種線性和非線性系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。用戶在仿真設(shè)計時，只需從System View配置的圖符庫中調(diào)出有關(guān)圖符，進(jìn)行各個圖符的參數(shù)設(shè)置和相互間的連線，即可進(jìn)行仿真操作，給出分析結(jié)果。

1.2 具體運用介紹

System View包括兩個主要的工作環(huán)境：設(shè)計窗口和分析窗口。

1.2.1 設(shè)計窗口簡介

如圖1所示，啟動System View，首先看到的是系統(tǒng)的設(shè)計窗口，主要用于完成系統(tǒng)的設(shè)計，為用戶提供了圖形化的便捷設(shè)計編輯環(huán)境，是System View最主要的工作環(huán)境之一。

1.2.2 分析窗口簡介

2.MSK的調(diào)制解調(diào)原理

FSK的調(diào)制原理是通過二進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制載波的頻率，使載波的頻率隨著數(shù)字基帶信號變化而變化。MSK是調(diào)制指數(shù)為0.5的連續(xù)相位頻移鍵控（FSK）的一種特殊類型，能夠以最小的調(diào)制指數(shù)獲得正交的調(diào)制信號。

2.1 MSK的調(diào)制原理

（1）輸入數(shù)據(jù)序列進(jìn)行差分編碼， “+1 ” 變，”-1”不變；

（2）串/并變換，并相互交錯一個碼元寬度Ts；

（3）分別乘以加權(quán)函數(shù)；

（4）分別對正交載波進(jìn)行調(diào)制；

（5）兩路信號疊加輸出。

2.2 MSK的解調(diào)原理

討論MSK信號的解調(diào)，我們采用相干解調(diào)的方法進(jìn)行解調(diào)。MSK信號相當(dāng)于一種正交相移鍵控信號，所以它可以采用QPSK信號的解調(diào)原理進(jìn)行解調(diào)。MSK信號的兩個分量，若在接收時分別用提取的載波和相乘，進(jìn)行積分清洗，則有：

采用了積分器代替低通濾波器，兩個積分器的積分時間分別是[2iT，2（i+1）T]和[（2i-1）T，（2i+1）T]，即錯開時間T。因此，兩個積分器都是對正的或負(fù)的半個正弦波積分。然后進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，通過差分譯碼得到解調(diào)輸出。

3.MSK調(diào)制解調(diào)的System View仿真

3.1 差分編碼

輸入幅度為1V、碼元速率為10Hz的偽隨機序列作為輸入信號，我們首先對該序列進(jìn)行差分編碼，此模塊的中心元器件是一個XOR邏輯器，實現(xiàn)信號的差分編碼。

3.2 串并轉(zhuǎn)換

MSK信號分為I支路和Q支路，在這里經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換之后就實現(xiàn)了信號的分路，在此過程中要使兩支路交錯開一個碼元寬度Ts，才能保證信號依次從兩路支路分流出來。

3.3 正交調(diào)制

信號經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后得到I支路和Q支路，分別在兩路支路乘入加權(quán)函數(shù)以保證信號的相位變化是連續(xù)的，需要在兩支路分別乘入加權(quán)函數(shù)和載波函數(shù)，輸入的加權(quán)函數(shù)的頻率是輸入信號頻率的1/4倍，然后分別在兩支路乘入相應(yīng)的載波，并將兩支路通過加法器合并成MSK信號輸出。此模塊的中心是加權(quán)函數(shù)和載波函數(shù)的加入，要特別注意的地方是I支路加權(quán)之前必須先延遲0.1s，保證信號與加權(quán)函數(shù)同步。

3.4 已調(diào)波輸出和原碼的頻譜分析

3.5 正交解調(diào)

已調(diào)波輸出的信道中加入高斯白噪聲，然后進(jìn)行正交解調(diào)。這里我們采用相干解調(diào)的方法實現(xiàn)解調(diào)。依據(jù)相干解調(diào)的理論公式，我們先提取相干載波，分別通過乘法器與已調(diào)波的兩路信號相乘，再加入加權(quán)函數(shù)，同樣通過乘法器與兩路信號相乘，然后進(jìn)行積分清洗，我們就可以濾去高頻部分得到我們需要的低頻信號。

3.6 并串轉(zhuǎn)換

經(jīng)過積分清洗后我們得到低頻信號，這時需要通過并串轉(zhuǎn)換把兩路信號合并成一路輸出。此模塊的中心器件是開關(guān)控制器，我們在控制器中加入脈沖序列來控制開關(guān)，使得兩路信號有序地合并成一路信號。

3.7 差分譯碼

由于我們在調(diào)制之前對原碼進(jìn)行了差分編碼，所以最后必須通過差分譯碼才能得到正確的信號。

3.8 解調(diào)輸出與原碼的比較

4.結(jié)束語

通過運用System View仿真軟件來實現(xiàn)MSK調(diào)制技術(shù)的系統(tǒng)仿真，我們很清晰地看到結(jié)果與理論是相符的。同理，可以通過System View仿真軟件來對其他調(diào)制技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，可以很好地促進(jìn)我們對相關(guān)技術(shù)的了解和掌握。

參考文獻(xiàn)

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[2]周潤景，張斐.數(shù)字信號處理的System View設(shè)計與分析[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

作者簡介：李達(dá)文（1987—），男，福建泉州人，助理工程師，研究方向：廣播發(fā)射。