基于SystemView的MSK仿真

1、最新资料推荐基于System View 的MSK仿真基于System View的MSK直序扩频系统设计与仿真 2019 年 6月 6 日1M1S直序扩频相关解调系统在SystemView上的仿真 移动通信中， 由于电磁波恶劣的传播条件、快衰落的影响， 使得接收信号的质量急剧下降；同时，随着通信技术的快速发展，业务量急剧增加，频带资源日趋紧张， 因而调制技术及调制信号应具 有较强的抗干扰能力，信号占用带宽小，以提高频谱利用率，在有限的带宽内尽可能地提高传输数据的比特率，以适应通信系统的窄带数据高速传输的要求。基于这两方面的因素，最小移频键控 （MS）等现代数字调制技术在数字移动通信中得到广泛的应

2、用。通信系统的设计，不可避免地涉及到分析通信系统的有效性、 可靠性以及组成系统各元器件参数的选取等一系列问题。对一个硬件设备逐步完备、功能结构又相当复杂的实际通信系统，对其做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定性； 为减少人力资源和经费的浪费，缩短产品的研发周期， 有必要在根据设计思想将系统设计出来之前，对该系统先进行仿真分析2, 分析它的设计参数， 从而有助于较全面地认识和研究硬件系统，降低系统设计失败的可能性，优化系统的整体性能， 并从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统设计。ELANIX 公司的SystemView系统级通信仿真软件，为研发人 员能迅速测试其设计

3、思想，综合评测系统性能提供了一种快捷的工 具。本文在给出最小移频键控通信系统实现原理的基础上，应用SystemView软件对MSK调制解系统进行设计实现。调22.1 MSK直序扩频系统简介本节中介绍了一种用 SAV卷积/ 相关其对MSK自序扩频信号进行相关解调解扩的方法， 并介绍了用 SystemView对该系统进行原理仿真的方法。该系统采用的是32位M序列8FA6E560H（下标H表示16进 制）作为扩频伪随机序列， 每个字符可以传输5位的信息，信息 就隐含在M序列的32种不同的循环移位状态中。5 位的信息数据一共有32种，每种对应于M序列的一种循环 移位状态。系统的原理框图如图1所示。图中

4、省略了射频链路，仅在中频回路上进行原理仿真和分析。图1 系统的原理框图 待发送的5位信息数据首先须经过扩 频调制。32 位M序列存放在PROM中，根据不同的信息数据，输出不同的循环移位状态序列。扩频调制后的序列采用PSK转换法完成MSK调制。在接收端，将反序伪随机序列经过MSK调制作为本地参考信 号，收到的MSK扩频信号与本地参考信号进行相关运算， 得到中 频相关峰，发送的信息隐藏在相关峰出现的时刻里， 对相关峰进行最新资料推荐处理提取相关峰的顶点后，再与某一基准时间相比较，通过技术就可以解调出原来的信息数据。该系统在SystemView上的仿真电路图如图2。图2仿真电路图2. 2扩频调制及M

5、SK调制 如图2，图标178是信号源库中的用户自定义输出图标。利用该图标，用户可以自定义该图标的输出个数和各输出的信 号形式。其输出信号可以是某一常量或某些系统时间参数（如当前系统 时间、循环运行次数、系统时间步长） 运算结果。这里将该图标定义为5个输出，分别代表5位信息数据。子系统图标182位扩频伪随机序列发生器和扩频调制器子系 统。并行输入的5位信息输入后，转换为对应的十进制信息并完 成相应的扩频调制。扩频调制器子系统的输出是32位的M序列8FA6E560H按输入 5位信息进行循环移位后的序列。仿真时，为了减少仿真时间以提高仿真效率，用由图标185、145、146组成的时间窗截取了一个23

6、系统中各图标的参数设置如 表1所列。图标序号图标名称参数设置周期的 M序列。这并不影响系统的仿真原理。截取后包含信息的一个周期 M序列可由观察窗图标132来观 察，并在子系统图标158中完成MSK调制。发送的MSK言号可由观察窗图标186来观察。子系统图标161是本地码产生模块。循环移位状态固定的M序列存放在PROM中，从子系统158输 出，有图标7、147、148组成的时间窗截取两个周期的 M序列， 由子系统图标163进行MSK调制，作为本地参考信号。本地参考信号与接收到的信号分别经过图标187、190完成格式转换后， 进行卷积运算， 完成解扩解调。卷积器图标6是DSP中的图标。为了卷积运算

7、能得到正确的结果，一般DSP图标要求的信号格 式，如有/无符号整型量、 制定长度的浮点量等。为了后面进行相关峰处理方便，本地为随机码用时间窗截取了两个周期的时间宽度。因为在进行相关运算时两个信号都是时间有限的，发送的信息数据只有一个伪随机码周期的长度，因此，如果本地伪随机码也只有一个周期， 那么在与某些循环移位状态的发送信号进行相关时， 两个伪随机码没有完全重叠时信号就结束了，因此不能出现一个全相关峰，并且相关峰幅度的大小也同时发送信号的循环移位状态有 关。如果本地码采用两个周期长度，那么就可以保证在进行相关运 算时两个信号至少完全重叠一次，从而出现一个全相关峰， 以便后最新资料推荐面对相关峰

8、进行判决时的门限设定。通过相关峰处理子系统166，完成相关峰顶点时刻的提取，最后由子系统图标169完成信息的解调。系统的输出与信号源图标178中的5位二进制信息相对应的 十进制信息，由观察窗图标177来观察。146 信号源库， 阶跃信号发生器Amp=- 1V,Start=6.4s,Offset=OV145,148 信号源库， 阶跃信号发生 器 Amp=OV,Start=6.4s,Offset=OV187DSP 库， 格式转换器 DataTypeOut=IEEEGe neral,tRegisterOut=64bits,Expo nenO ut=11bi ts190DSP 库，格 式 转 换 器D

9、ataTypeOut=IEEEGe neral,tRegisterOut=64bits,Expo nenO ut=11bi ts6DSP库，卷积器Operatio n=Co nvolve,FFTSize=8.192E+3samples147 信号源库，阶跃发生器Amp- 1V,Start=12.8s,Offset=0V4178信号源库，自定义发生器No.ofAssig nedOutputs=5,Algebrap(O)=1,p(1)=1,p(2)=O,p(3)=O,p =0158,163子系统PSK转换法MSK调制器子系统161子系统本地 参考信号发生器182子系统伪码发生器和扩频调制器子系统1

10、66子系统相关峰处理子系统169子系统信息解调子系统173子系统信息解调 子系统185, 7加法器无188, 10乘法器无132,186,189,177观察 窗库，分析型观察窗无表1各图标的参数设置2. 3 解调解扩仿 真及实验波形对波本节介绍的系统是通过接收信号与本地参考信号 在卷积器中卷积得到相关峰来完成解调解扩的。在图1中，子系统图标161为本地码发生器， 其输出经过 由图标7、147、148组成的时间窗截取后， 在子系统图标163中 完成MSK调制后，即作为本地参考信号。子系统图标163 （即MSK调制器） 的内部组成电路与前面的 MSK调制子系统图标158相同。扩频伪随机序列发生器和

11、扩频调制器子系统图标182的内部电路图图3 182的内部电路图 图标196产生的方波序列作为作为 计数器图标52的时钟，为了使52正常计数， 经过了图标95， 197,195进行相印的电平转换，并且有自定义图标198提供低电平作为计数器的控制信号。两个十进制信号经过加法器相加，再经图标58转化为二进制信号作为PROM和多路选择器的地址信号。自定义图标56有两个输出即1和0,以作为PROM图标54 和多路选择器图标53的片选等控制信号。图标179的内部电路图如图4所示图4 179 的内部电路 图 截取后一个周期的扩频序列在 MSK调制系统中图标158完成 MSK调制。5 图5 MSK调制子系统仿

12、真电路图 在图6中，子系统图 标161为本地码产生器， 其输出经过由图标7, 147, 148 组成的 时间窗截取后， 在子系统图标163完成MSK调制后，即作为本地 5 / 10介廿./宀口.参考信号。图6本地码伪随机产生子系统内部电路图图7 图标169信息解调子系统内部电路图 6图8 图标173信息转换及提 取子系统内部电路图 在系统解调解扩时， 接收的MSK信号在本地 参考信号的相关运算时通过卷积来实现的。将相关运算和卷积运算的公式对比可知，两个时间有限的信号进行相关运算与将其中一个信号的镜像与另一个信号卷积所得到的 结果是相同的。根据实验系统SAW卷积/相关器所得到的实际情况，此处采用

13、了卷积运算；因此，在PROM中存放的伪随机序列与原来的序列是反序的。本地码产生器子系统内部各图标参数设置如表2所列。图标序号图标名称参数设置26逻辑库，双向计数器GateDelay=Os,Threshold=0.5V,TrueOutput=1V,FalseOutput=OV,Ri seTime=0s,FallTime=0s27 逻辑库， 多路数据选择器 GateDelay=Os,Threshold=0.5V,TrueOutput=1V,FalseOutput二 -1V, RiseTime=0s,FallTime=0s28 逻 辑 库，PROMGateDelay=Os,Threshold=0.5

14、V,TrueOutput=1V,FalseOutput=OV,He xDo=58F9H,D 仁 E9AH,D2=0H,D3=0H,RiseTime=0s2 信号源库，方波 脉冲发生器 Amp=1V,Freq=5MHz,PulseW=50ns,Offset=OV,Phase=O 30, 31,32 信号源库，自定义信号源No.ofAssig nedOutputs=2,Algebrap(0)=0,p(1)=17833 输入输出端口子系统输出窗口 3 3.1 结果分析从附图的视频相关峰波形可以 看出，在第一主峰前旁瓣较大，主旁瓣比大约为3.9，这是非循 环相关的结果。在第一主峰和第二主峰之间， 旁瓣

15、较小，主旁瓣比约为7，这 是循环相关的结果， 这表明在设计本地信号格式时， 应该保证信号 在进入SAW相关器期间进行循环相关运算。在以上仿真的基础上，对系统可进行进一步的仿真与分析，研究扩频信号相关峰包络与 M序列自相关曲线的关系。在SystemView中，利用接收计算出所用扩频 M序列的自相 关曲线，经在时间轴上的适当平移后，对该曲线及视频相关峰曲线 均进行归一化处理，再将两条曲线用接收计算器重叠， 以进行对比。实验结果表明， 视频相关峰曲线与 M序列自相关曲线(绝对 值)的形状基本相同，主旁瓣比近似相等， 不同的是主峰的形状和 底宽。视频相关峰曲线的主峰顶部平坦面滑。M 序列自相关曲线的主

16、峰顶部尖锐，底宽较窄。该结果可作为中频相关峰带宽滤波器带宽设计的依据。此外，由于相关峰主峰顶部圆滑，底部变宽，在进行相关峰顶点检测时，要用负微分过零检测与幅度门限相结合的方法，以减少顶点检测的误差， 提高码元同步的精度， 减小测距误差和系统的 误码率。9 / 10最新资料推荐3. 2发展趋势直接序列扩频（DSSS）,（Directseqcuencespreadspectrdm ）是直接利用具有高码率的扩频 码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法， 具体说，就是将信源与一定的PN码 （伪噪声码）

17、进行摸二加。例如说在发射端将 1用11000100110， 而将0用00110010110 去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成1是00110010110就恢复成0， 这就是 解扩。抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用， 而宽带干扰的强度降低了 100倍， 如要保持原干扰强度， 则需加大100倍总功率， 这实质上是难以 实现的2。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰， 在不知道信号的扩频码的情况下， 由于 不同扩频编码之间的不同的相关性， 干扰也不起作用。正因为扩9频技术抗干扰性强，美国军方在海湾战争等处广泛 采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。无线通信中抗多径干扰一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性， 在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离 出最强的有用信号， 也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使 之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。直扩通信速率可达2M, 8M, 11M,无须申请频率资源， 建 网简单，网络性能好。直扩系统，即DS- CDMA系统，在移动通信系统中的应用则 成为扩频技术的主流。欧洲的GSM标准和北美的以CDMA技术为基础