基于simulink的MSK仿真

1、基于simulink的MSK仿真学 院 ： 计算机与通信工程班 级 ： 通信工程 姓 名 ： 王 帆 学 号 ： 指导教师 ： 白 媛 目 录一、引言21.1绪论 21.2数字调制方式的发展状况 21.3设计目的及任务要求 31.4设计的意义 3二、Matlab基础理论42.1 MATLAB 简介42.2 MATLAB 的特点及优势52.3 Simulink简介 62.4 MATLAB在通信系统仿真中的应用62.4.1 通信仿真的概念62.4.2 通信仿真的一般步骤6三、最小频移键控系统的调制模型及仿真环境83.1最小频移键控介绍 8 3.1.1最小频移键控 - MSK系统与信号特征小结 8

2、3.1.2最小频移键控(MSK) 9 3.1.3 MSK的理论研究及其原理 10 3.2 模型设计原理 14四、系统的建立与仿真 154.1建立模型154.2仿真参数设置174.3 Scope端的最终波形图 18五、总结与展望195.1总结195.2展望20一、引言1.1 绪论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。通信的目的是传输含有信息的消息。消息有多种形式，话音、文字、数据、符号、图像等等都是消

3、息。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。在电话线路上，通常只能达到1200b

4、ps 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。在FSK 调制解调器的使用范围较广，目前已经不完全局限在有线网络通信里。它已经延伸到无线电通信，生物医学，机械等领域。FSK 调制解调器的设计的模型简单，设计方式也不仅仅建立在电器元件上，利用软件搭建模型也成为目前很常用的方法。但是在FSK 方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值，在两个相邻的频率跳变的码元

5、之间，其相位通常是不连续的。如果对FSK 信号做某种改进，使其相位始终保持连续，就产生了MSK 信号，MSK 是FSK 的一种特殊情况。MSK 调制后的波形在时域内具有恒定包络结构,在频域内频谱具有很小的旁瓣,主瓣宽度窄,带外辐射小的优点，并且在主瓣带宽之外功率谱旁瓣的下降也更加迅速，从而克服了一般FSK、PSK、QAM 等调制方式具有相位突变而影响已调信号高频分量衰减的缺点。正是因为MSK 具有诸多的性能优势，所以它比较适合在窄带信道中传输，广泛应用于无线移动通信的数据传输中。1.2 数字调制方式的发展状况数字信号调制技术是从最基本、最简单的二进制数字调制的2ASK，2FSK，2PSK 的基

6、础上发展起来的。幅度键控信号的调制原理就是使载波的幅度随数字基带信号的变化而变化；频率键控信号的调制原理就是使载波的频率随数字基带信号的变化而变化；相位键控信号的调制原理就是使载波的相位随数字基带信号的变化而变化。1.3设计目的及任务要求通过MATLAB 中Simulink 仿真模块对其进行仿真，同时分析MSK 调制解调的应用案例及前景，以求加深对MSK 调制解调原理及实际应用的理解。（1）MSK 理论研究。从数字调制解调的众多方式中引出MSK，进而研究MSK调制解调原理及特点。（2）仿真工具MATLAB。简要介绍MATLAB 及其使用MATLAB 中Simulink 仿真模块进行仿真的相关方

7、法和理论。（3）实验分析。使用MATLAB 为工具，用Simulink 仿真模块对MSK 调制解调原理进仿真，并进行必要的比较及深入分析。（4）简介MSK 应用，分析其发展趋势和应用前景。 1.4设计的意义本次设计的意义在于深入分析了当前通信领域比较先进的MSK 数字化调制与解调，利用理论研究以及实验仿真分析相结合的方法，更全面、更深入地说明问题。实现实验仿真的实验平台为MATLAB。MATLAB 的主要特点有：语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富MATLAB 程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作；MATLAB 提供了和C 语言几乎一样

8、多的运算符，MATLAB 有许多的画图和图象处理命令；MATLAB既具有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性；程序限制不严格，程序设计自由度大，程序的可移植性很好。这样就对仿真的正确性提供了一个可靠的保证。引用MSK 应用案例，分析其发展趋势和应用前景。本文所研究的内容适应当前科学技术的发展与更新，具有一定的研究价值。由于现代通信技术的快速更新、迅猛发展，已经提出比MSK 更先进的调制方式以便于信道传输。但无论调制技术如何发展，本质上只是对基本的调制方式的改进和组合，所以本文所采用的数字化调制与解调的方法，仍然是较先进的技术，并具有一定的理论和实践意义。二、Matlab基础理论本次仿真使用

9、的仿真工具是MATLAB，它是一套用于科学工程计算的可视化高性能语言和软件环境，其结果都能方便地以数学语言或者图形方式表示出来，非常直观，易于理解。本论文课题的研究过程中，充分借助了MATLAB 语言在通信系统仿真方方面的资源，通过MATLAB7.0 软件平台编程，对MSK 调制解调理论进行仿真。本章简要介绍MATLAB。2.1 MATLAB 简介MATLAB 是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及

10、必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、系统仿真、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理技术、数字信号处理技术、通讯系统设计与仿真等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常

11、用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+ ，JAVA 的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。2.2 MATLAB的特点及优势目前，MATLAB已经广泛用于理工科大学从高等数学到几乎各门专业课程之中，成为这些课程进行虚拟实验和仿真的有效工作。在科研部门，MATL

12、AB更是极为广泛得得到应用，成为全球科学家和工程师进行学术交流首选的共同语言。在国内外许多著名学术期刊上登载的论文，大部分的数值结果和图形都是借助MATLAB 来完成的。与其它高级语言相比较，MATLAB具有独特的特点和优势：（1）MATLAB是一种跨平台的数学语言。采用MATLAB编写的程序可以再目前所有的操作系统上运行（只要这个系统装有MATLAB平台）。MATLAB程序不依赖于计算机类型和操作系统类型。（2）MATLAB是一种高级语言。MATLAB平台本身是用C语言写成的，其中汇集了当前最新的数学算法库，是许多专业数学家和工程学者多年劳动的结晶。使用MATLAB意味着站在巨人的肩膀上观察

13、和处理问题，所以在编程效率、程序可读性、可靠性和可移植性上远远超过了常规的高级语言。这使得MATLAB成为了进行科学研究数值计算的首选语言。（3）MATLAB语法简单，编程风格接近数学语言描述，是数学算法开发和验证的最佳工具。MATLAB以复数矩阵运算为基础，其基本编程单位是矩阵，使得编程简单，而功能极为强大。对于常规的语言中必须使用很多语句才能实现的功能，如矩阵分解、矩阵求逆、积分、快速傅里叶变换，甚至串口操作、声音的输入输出等，在MATLAB中均用以来那个句指令即可实现。而且，MATLAB中的数值算法的是经过千锤百炼的，比用户自己编程实现的算法可信度和可靠性都大为提高。（4）MATLAB计

14、算精度很高。MATLAB中数据是以双精度存储的，一个实数采用8字节存储，而一个复数则采用16字节存储。通常矩阵运算精度高达10以上，完全能够满足一般工程和科学计算的需要。与其它语言相比，MATLAB对计算机内存、硬盘空间的要求也是比较高的。（5）MATLAB具有强大的绘图功能。利用MATLAB的绘图功能，可以轻易地获得高质量的（印刷级）曲线图。具有多种形式来表达二维、三维图形，并具有强大的动画功能，可以非常直观的表达抽象的数值结果。这也是MATLAB广为流行的重要原因之一。（6）MATLAB具有串口操作、声音输入输出等硬件操控能力。随着版本的提高，这种能力还会不断加强，使得人们利用计算机和实际

15、硬件相连接的半实物仿真的梦想得以实现。（7）MATLAB程序可以直接映射为DSP芯片可接受的代码，大大提高了现代电子通信设备的研发效率。（8）MATLAB的程序执行效率比其它语言低。MATLAB程序通常是解释执行的，在执行的效率和速度上低于其它高级语言，当然如果对执行效率有特别要求，可以采用C语言编制算法，然后通过MATLAB接口在MATLAB中执行。事实上，MATLAB自带的许多内部函数均是有C语言编写并编译的，因此利用MATLAB内部函数的程序部分运行速度不比其它语言中相应函数低。2.3 Simulink简介Simulink是MATLAB中的一种用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包，

16、广泛应用于线性系统、数字控制、非线性系统以及数字信号处理建模和仿真中。在Simulink中，仿真模型表现为若干个模块的集合以及这些模块之间的链接关系。Simulink具有很多的优点：Simulink采用模块化方式，每一个模块都有自己的输入/输出端口，实现一特定的功能；Simulink提供了专门用于显示的输出信号的模块，可以再仿真过程中随时观察仿真结果；通过Simulink的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存到工作区或文件中，供用户在仿真结束后进行分析和处理；另外Simulink把具有特定功能的代码组织成模块，并且这些模块可以组织成具有等级结构的子系统，满足内在模块化要求。根据输出信号与

17、输入信号的关系，Simulink提供三种类型的模块：连续模块、离散模块和混合模块。联系模块是指输出信号随着输入信号连续变化的模块，离散模块则是输出信号以固定间隔变化的模块。对于连续模块，Simulink采用积分方式计算输出信号的数值，也就是说连续模块主要涉及导数及积分的计算。离散模块的输出信号在下一个抽样时刻的到来之前保持恒定，这时候Simulink只需以一定的时间间隔计算输出信号的数值。混合模块是根据输入信号的类型来确定输出信号的类型，它既能够产生连续输出信号，也可以产生离散输出信号。如果一个仿真模型只包含离散模块，则Simulink采用固定步长方式进行仿真（每隔一定的时间计算一次输出信号）

18、。如果仿真模型中包含了连续模块，Simulink将采用连续方式对其进行仿真。如果即有连续模块又有离散模块，则采用两种仿真步长进行仿真。2.4 MATLAB 在通信系统仿真中的应用2.4.1 通信仿真的概念仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断系统的性能。仿真时科学研究和工程建设中普遍应用的方法。实际的通信系统是一个功能相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，在对原有的通信系统作出改进和建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过分析仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数配置，然后再应用于实际系统中，这个过

19、程就是通信仿真。通信仿真是衡量一个通信系统性能的工具。通信仿真可以分为离散仿真和连续仿真。在离散仿真中，仿真系统只对离散事件作出响应，而在连续仿真中，仿真系统则对输入信号产生连续的输出信号。离散仿真虽然舍弃了一些仿真的细节，在有些场合显得不够具体，但通信仿真的主要形式。2.4.2 通信仿真的一般步骤通信系统仿真一般分为三个步骤，即仿真建模、仿真实验和仿真分析。（1）仿真建模仿真建模是根据实际通信系统建立仿真模型的过程，它是整个通信仿真的一个关键步骤，仿真模型的好坏直接影响仿真结果的真实性和可靠性。仿真模型是对实际系统的一种模拟和抽象，但又不是完全的复制。仿真模型的建立需要综合考虑其可行性和简单

20、性。在仿真建模过程中，我们可以先建立一个相对简单的仿真模型，然后再根据仿真结果和仿真过程的需要逐步增加仿真模型的复杂度。仿真模型一般是一个数学模型。数学模型有多种方式，包括确定性模型和随机模型，静态模型和动态模型。确定性模型的输入变量和输出变量都有固定数值，而在随机模型中至少有一个输入变量是随机的。静态模型不需要考虑时间变化因素，动态模型的输入输出变量则需要考虑时间变化因素。一般情况下的通信仿真时一个随机动态系统。在仿真建模的过程中，首先需要分析实际系统或需设立系统的目标，并且把这些转化为具体的数学变量和公式。然后是获取实际通信系统的各种运行参数，同时，对于通信系统中的各个随机变量，可以采集这

21、些变量数据，通过数学工具来确定随机变量的分布特性。有了前面的准备后，接下来就是通过仿真软件来建造仿真模型。比较常用的仿真软件包括MATLAB、OPNET、NS2等。这些软件具各自不同的特点，适用于不同层次的通信仿真，物理层仿真通常采用MATLAB以及MATLAB中的通信仿真模块库Simulink。在完成模型的软件实现之后，还需要对这个仿真模型的有效性进行初步验证。仿真建模的最后一步是做好仿真模型的文档工具。（2）仿真实验仿真实验是一个或一系列针对仿真模型的测试。仿真实验主要的就是利用MATLAB软件建立起的仿真模型进行实验。在仿真实验过程中，通常需要多次改变仿真模型输入信号的值，以观察和分析仿

22、真模型对这些输入信号的反应，以及仿真系统在这个过程中表现出来的性能。实施仿真之前需要确定以个性能尺度，性能尺度是指能够衡量仿真过程中系统性能的输出信号的数值或根据输出信号计算得到的数值。在明确了仿真系统对输入信号和输出信号信号的要求之后，需要把这些设置整理成一份简单的文档。最后，还需要明确各个输入信号的初始设置以及仿真系统内部各个状态的初始值。仿真的运行实际上式计算机的计算过程，在在各个过程当中一般不需要人工干预，花费的时间由仿真的复杂度决定。（3）仿真分析仿真分析是通信仿真流程的最后一个步骤。在仿真分析的过程中，用户以及的到了足够多的关于系统性能的信息，但是这些信息只是一些原始的数据，通常还

23、需要经过数值分析和处理才能获得衡量系统性能的尺度，从而得到一个对仿真系统性能的总体评价。常用的系统性能尺度包括平均值、方差、标准差、最大值和最小值等，它们从不同的角度描绘了仿真系统的性能。图表是最简洁的说明工具，它具有很强的直观性，便于分析和比较，因此，仿真分析的结果一般都绘制成图表的形式。本论文将使用的工具MATLAB 具有很强的绘图功能，能够方便地绘制各种类型的图表。三、最小频移键控系统的调制模型及仿真环境3.1 最小频移键控介绍最小频移键控(MSK，Minimum shift keying)是移频键控(FSK)的一种改进型。在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻

24、的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。MSK是对FSK信号作某种改进，使其相位始终保持连续不变的一种调制。最小移频键控又称快速移频键控(FFSK)。这里“最小”指的是能以最小的调制指数(即0.5)获得正交信号，“快速”指的是对于给定的频带，它能比PSK传送更高的比特速率3.1.1 最小频移键控 - MSK系统与信号特征小结MSK是数字调制技术的一种。数字调制是数字信号转换为与信道特性相匹配的波形的过程。调制过程就是输入数据控制(键控)载波的幅度、频率和相位。MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而展开的。随着通信容量

25、的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带滤波器对减小带外衰减所做的贡献。这是因为器件的非线性具有幅相转换(AM/PM)效应，会使己经滤除的带外份量几乎又都被恢复出来了。为了适应这类信道的特点，必须设法寻找一些新的调制方式，要求它所产生的己调信号，经过发端带限后，虽然仍旧通过非线性器件，但是，非线性器件输出信号只产生很小的频谱扩展。为了适应这类信道的特性，已调信号须有以下两个特点:1. 包络恒定或包络起伏很小 由于信道中具有非线性的输入输出特性，所以已调波包络不能起伏，即不能用包络来携带信

26、息，需要采用频移键控(FSK)或相移键控(PSK)来传递信息。2.具有最小功率谱占用率已调波要具有快速高频滚降的频谱特性，要求旁瓣必须很小，这种信号经过带限滤波之后，只要让主瓣无失真通过，由于旁瓣功率很小，所以滤波器的输出信号(即非线性器件的输入信号)的包络起伏就会很小，大大减小了AM/PM效应，继而频谱扩展的现象也会随之而减小。由于已调波具有快速高频滚降的频谱特性，使信号能量大部分集中在一定的带宽内，因此提高了频带的利用率。 根据这些要求，人们在实践中创造了各式各样的调制方式，我们称之为现代恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的发展方向是最小功率谱占有率的恒包络数字调制技术。现代数字调制技术

27、的关键在于相位变化的连续性。MSK(最小频移键控)是移频键控FSK的一种改进形式。在二进制FSK方式中载波频率随着调制信号“1”或“0”而变，其相位通常是不连续的。所谓MSK方式，就是FSK信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式。可以看成是调制指数为0. 5的一种CPFSK信号。3.1.2最小频移键控(MSK) MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力的数字调制方式，因为它有以下两种主要的特点:1.信号能量的99. 5%被限制在数据传输速率的1. 5倍的带宽内。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

28、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。2.信号包络是恒定的，系统可以使用廉价高效的非线性器件。从相位路径的角度来看，MSK属于线性连续相位路径数字调制，是连续相位频移键控(CPFSK)的一种特殊情况，有时也叫做最小频移键控(MSK)。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。3.1.3 MSK的理论研究数字通信系统的一般模型如下图所示。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。MSK波形有多种表示形式。下面是其中一种： (2.2-1)f为载

29、波频率，A为振幅，信号的功率E与成正比，相位a(t)携带了所有的信息，其中 a(t)=a(0)+20.5, (2.2-2)a(0)为初始相位，我们认为它是已知的。0.5为调制指数，它决定了一个符号带来的相位变化, ， q(t)为相位平滑函数，它很大程度上决定了信号的形状继而影响到性能。q(t)为一个分段函数:当时，q(t) = 0，当时，q(t)=0.5。其中L可以被看作调制方法的记忆长度，它决定了每一个符号究竟影响到该符号以后的多少个符号间隔。实际上MSK属于连续相位调制(CPM)的一种，在CPM中L=1时被称作全响应调制，当L时被称作部分响应调制。MSK属于全响应调制，即L=1。从MSK的

30、表达式可以得知，MSK的相位是由两部分组成的，一部分是载波随时间连续增加的相位2ft，另外一部分是携带信息的附加相位，它与原始数据息息相关，可以被称为基带相位.一般移频键控(2FSK)两个信号波形具有以下的相关系数: (2.2-3)其中 (2.2-4)因为MSK是一种正交调制，其信号波形的相关系数等于零，所以上式等号右侧的第一项和第二项均应为零。第一项等于零的条件是2=k，,令k等于其最小值1，则得到 (2.2-5)即传号频率和空号频率在一个符号周期内的相位累计严格的相差180。式(2.2-3)中等号右侧第二项等于零的条件是4. 综上所述得到的频率约束关系: (2.2-6)在一个符号周期内必须

31、包含四分之一载波周期的整数倍。载波频率和传号频率相差四分之一符号速率，与空号频率也相差四分之一的符号速率: (2.2-7) 从(2.2-2 )式可以看出，在一个码元周期内，其基带相位总是线性累积，因此码元终止位与起始相位之差也是。如果一个码元是”1”那么在该码元周期内，基带相位均匀增加，在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要大。相反如果一个码元是“0”，那么在该码元周期内，基带相位均匀减小，即在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要小，这是MSK的一个重要特征，也是差分解调的依据。 所谓“连续”是指当前所要讨论的码元。范围内，其起始相位等于与相邻的前一个码元的终一止相位(对应于t=时的相

32、位)。对于任何一个码元来说，它在一个码元间隔内，相对于载波相位差虽然只变化，但在这个码元内，相对于载波相位的实际数值却是千变万化的，这与它前面己经发送过的码流有关。相对于载波相位来说，由式(2.2-2 )可知基带相位值与时间t之间存在着一定的关系。a(t)又称为附加相位函数，它是MSK信号的总相位减去随时间线性增长的载波相位而得到的剩余相位。A(t)的尾的基带相位。此外，随着k值的不同，是取值士1的随机数，所以也是分段线表达式( 2.2-2 )是一直线方程式，直线的斜率是，截距是上个码元末的相位函数(以码元宽度为段)。在任一码元期间，此函数的变化量总是。当=1，增大;当=-1时，减少。MSK可

33、能的基带相位路径特点：1.当时间t为的奇数倍时，即t=(2k+1)时，式中的k为任意的整数，则a(t)总是的奇数倍。而当时间t为的偶数倍时，即t=2k，则a(t)总是pi/2的偶数倍。对余弦函数而言，它总是以2为模的，所以当t=(2k+1) 时，a(t)取值只有（以2为模)。当t=2k时，a(t)取值只有0或2(以2为模)。2.在任何一个码元内，其截距不是为0就是整数倍。同样，由于余弦函数总以2为模，所以截距的取值只有0或2 (以2为模)。由以上讨论可知，MSK信号具有如下特点:1.恒定包络，允许用非线性幅度饱和器件放大。2.连续相位，使得功率谱密度按速率降低。功率谱在主瓣以后衰减得较快。MS

34、K信号的功率谱密度表示式为： (2.2-8)其中为载波信号的振幅。3.瞬时频率总是两个值之一，瞬时频移为，为比特速率。频率关系为:，n为大于4的整数。相应的调制指数h=.以载波相位为基准的信号相位，在一个码元内准确地线性变化，在一个码元期间内，信号应包括四分之一个载波周期的整数倍。4.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。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，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处，而QPSK的第一个零点出现在，由于信号能量在之外下降很快，所以典型带宽取，即一

35、可。由于上述特点以及恒定包络特点，MSK信号在幅度和频带受限时能量损失不大对性能的影响较小。3.2 模型设计原理MSK信号时调制指数h为1/2的连续相位调制（CPFSK）。MSK信号第n个码元的时间函数SMSK（t）= = -, 式中，二进制数码In的取值为+1或-1；是载波频率；A是载波幅度；T是码元周期；是nT时刻的相位累积值。从式中可以看到，MSK的调制可以通过两路正交的幅度调制载波信号相加来实现，其中两路正交载波分别是cos和sin，幅度都为A，调制在cos上的基带信号称为I路，调制在sin上的基带信号称为Q路。四系统的建立与仿真4.1 建立模型MSK调制原理图MSK调制仿真模型图MS

36、K解调原理图MSK解调仿真模型图4.2仿真参数设置MSK的仿真模型用I-Q正交形式实现了MSK信号的调制。受限由随机整数发生器产生随机的0,1序列，然后进行差分编码，并转化为-1，+1的序列；接着经过串/并转换转化为I、Q两路信号，其中Q路信号要经过额外的Tb时间的延迟；然后I、Q两路分别进行正交幅度调制，最后两路信号相加即得到MSK信号。仿真中随机0,1序列的发生周期是1ms，即Tb =1ms。 差分编码由一个异或模块和一个延迟模块组成。 串/并转换由四个模块组成，其中缓存器模块（Buffer）将串行单比特数据流缓冲成两个比特一组，缓存器模块的输出是基于帧的数据流；接着通过一个帧状态转换模块

37、将基于帧的数据流转换为基于采样的数据流，取消每一组的两个比特之间的采样时间差异；最后通过两个选择模块将每一组的两个比特分别分配到I、Q两路。调制模型的最后部分是正交幅度调制部分，对于I路，前一个正弦波模块产生 ,而对于Q路，前一个正弦波模块产生.比较仿真中的信号延迟了，所以在这两个正弦波模块中要各自增加的相位延迟。I、Q两路的后一个正弦波模块产生载波信号，仿真中设定载波频率是2kHz。最后将两路信号相加得到已调MSK信号。4.3 Scope端的最终波形图MSK调制信号MSK解调后的信号与输入信号对比五 总结与展望5.1 总结MSK 作为理论发展最成熟的调制方式之一，对其的研究仍然具有很重大的意义，因此，我们选择了MSK 调制方式做仿真研究。仿真这几种理论已经很成熟的数字调制方式，一方面，可以更容易将仿真结果与成熟的理论进行比较，从而验证仿真的合理性；另一方面，也可以以此为基础将仿真系统进行