基于SystemView的MSK的仿真实现

课程设计题目:基于SystemView的MSK的仿真实现班级：学号：姓名：指导教师姓名：钱志文任艳玲设计地点：60#507JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY通信原理课程设计报告通信电子线路实验与设计报告1目录序言…………………………………………………………………………第一章SystemView软件介绍………………………………………………3第二章MSK调制原理……………………………………………………42.1MSK信号………………………………………………………………42.2MSK信号计算原理………………………………………………………42.3MSK信号调制原理…………………………………………………………4第三章基于SystemView的MSK调制的仿真实现………………………73.1MSK的仿真系统参数…………………………………………………73.2MSK的调制程………………………………………………………73.2.1MSK的调制仿真总电路图………………………………………………73.2.2差分编码电路……………………………………………………………93.2.3串并变换电路……………………………………………………………93.2.4加权调制和载波调制………………………………………………………11参考文件…………………………………………………………………14体会与建议………………………………………………………………15附录…………………………………………………………………16通信电子线路实验与设计报告2序言人类社会是建立在信息交流基础上的，通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力，特别是当今信息社会，通信更是整个社会的高级“神经中枢”。而通信系统的质量在很大程度上依赖与所采用的调制方式。随着数字通信技术的日益发展和广泛应用，数字调制技术作为这个领域中极为重要的一个方面得到了迅速发展。特别是今年来随着远距离数字通信的发展，系统中出现了新的问题——信道中同时存在着带限与线性的特性。在这种信道条件下，传统的数字调制方式则面临这一场新的挑战。为了适应这类信道的特性，又发展起来了一种新的数字调制方式技术——现代恒定包络数字调制技术。现代恒定包络数字调制技术的发展过程，就是已调波的相位路径不断得到改进与完善的过程。因为一个已调波的频谱特性与其相位路径有着紧密的联系（dtdt）。为了控制已调波的频谱特性，则必须控制它的相位路径。首先出现的是二相移相键控（BPSK），继而，为了提高信道频带利用率，又在它的基础上提出了四相移相键控（QPSK）。这两种调制方式所产生的已调波，在码元转换时刻上都可能产生180o相位突跳，使得功率谱高频滚降缓慢，带外辐射大。为了消除180o相位突跳，在QPSK基础上又提出了交错正交移相键控（OQPSK），它虽然克服了180o相位突跳的问题，但是，在码元转换时刻上仍可能有90o的相位突跳，同样使的功率谱高频不能很快地滚降，为了彻底解决相位突跳的问题，人们很自然地会想到相邻码元间的相位变化不应该瞬时地突变，而应该在一个码元时间内逐渐累积来完成，从而保持码元转换时刻相位联系，于是又提出了最小移频键控（MSK）。MSK是一种线性连续相位路径的恒定包络数字调制技术，它彻底消除了相位突跳问题，载波相位随时间是连续变化的，信号功率谱在主瓣以外衰减得较快，带外辐射小，对邻道的干扰也较小。通信电子线路实验与设计报告3第1章SystemView软件介绍SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从SystemView配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（MainLibrary）及专业库(OptionalLibrary)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC电路、运放电路等）进行理论分析和失真分析。在系统设计和仿真分析方面，SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内，可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外，分析窗中还带有一个功能强大的接收计算器，可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。SystemView还具有与外部文件的接口，可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的接口，可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口:与Xilinx公司的软件CoreGenerator配套，可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件;另外，SystemView还有与DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。通信电子线路实验与设计报告4第2章MSK调制原理2.1MSK信号MSK信号是一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交FSK信号。MSK通常又被成为最小频移键控。2.2MSK信号计算原理MSK是恒定包络连续相位频率调制，其信号的表示式为cos2kmskcksaStttT(1.1-1)其中1sskTtkT,k=0,1,…令2kkksattT,1sskTtkT(1.1-2)则式（1.1-1）可表示为cosmskckSttt(1.1-3)式中，kt称为附加相位函数；c为载波角频率；sT为码元宽度；ka为第k个输入码元，取值为错误!未找到引用源。；k为第k个码元的相位常数，在时间1sskTtkT中保持不变，其作用是保证在stkT时刻信号相位连续。当1ka，信号频率sccTfTf41)2(21s1（2.2-2）当1ka，信号频率s241-)2(21TfTfcSc（2.2-3）sTff2121（2.2-4）由公式（2.2-2）和（2.2-3）可知，在一个码元内含有1/4载波周期的整数倍，由公式通信电子线路实验与设计报告5（2.2-4）可是，输入的码元相位线性变化o90。2.3MSK信号的调制原理由MSK信号的一般表示式（1.1-3）可得coscoscossinsinmskckkckcSttttttt(1.1-17)因为2kkksattT代入(1.1-17)可得coscoscoscossinsin22mskkckkcssttSttatTTcoscossinsin22kckcssttIttQttTT(1.1-18)上式即为MSK信号的正交表示形式。其同相分量为coscoscos2IkcstxttT(1.1-19)也成为I支路。其正交分量为cossinsin2QkkcstxtatT(1.1-20)也成为Q支路。cos2stT错误!未找到引用源。sin2stT称为加权函数。由式（1.1-18）可以画出MSK信号调制器原理图如图e所示。图中，输入二进制数据序列经过差分编码和串/并变换后，I支路信号经cos2stT加权调制和同相载波cosct相乘输出同相分量Ixt。Q支路信号先延迟sT，经sin2stT加权调制和正交载波sinct相乘输出正交分量Qxt。Ixt和Qxt相减就可得到已调MSK信号。通信电子线路实验与设计报告6图1-1MSK信号正交调制原理框图通信电子线路实验与设计报告7第3章基于SystemView的MSK的仿真实现3.1MSK的仿真系统参数码元速率：HzRB20z20Hfs码元宽度：sTB201频偏（也即加权函数频率）：BTf2载波频率：Hzfc40(为了能然最后图波形清楚特意设小了些）传信频率：HzTffBc35540411z45540412HTffBc这样，在一个码元时间BT内，2f刚好完成25.22045/2sff周，1f刚好完成75.12035/1sff周。我们假定传“+1”时，信号频率是1f，即在一个码元时间内，1f的波形有1.75个周期；传“-1”时，信号频率是2f，即在一个码元时间内，2f的波形有2.25个周期。3.2MSK的调制过程3.2.1MSK的调制仿真总电路图输入的二进制数据序列经过查分编码和串/并变换，变成两路速率减半的序列，在经过加权函数输出同相分量和正交分量，分别对两个正交的载波进行调制，相减即可得到需要的MSK信号。原理框图如图1-1。将原理图在systemview中仿真出来，仿真图如图2-1。调制过程各图符参数如表2-2。通信电子线路实验与设计报告8图2-1MSK仿真调制总图表2-2调制过程各图符参数图符编号库/图符名称参数0SourceLibrary/PNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=20Hz,Levels=2,Phase=0deg1,6OperatorLibrary/SamplerRate=20Hz,Aperture=0sec3LogicLibrary/XORDelay=0sec,Threshold=500e-3v,TrueOutput=1v,FalseOutput=-1v4OperatorLibrary/DelaysDelay=0.055,10,11OperatorLibrary/HoldGain=1,LastValue7OperatorLibrary/SmplDelayDelay=1samples,Attribute=Passive,FillLastRegister,InitialCondition=0v8,9OperatorLibrary/DecimatorDecimateBy214SourceLibrary/SinusoidAmp=1v,Freq=5Hz17SourceLibrary/SinusoidAmp=1v,Freq=40Hz18AdderNonParamtric图标38,39,40,32,31,33,25,34,35为图形分析符号，分别分析原码波形，差分之后的波形，加权调制后的（同向和反向）波形，载波调制后的（同向和反向）波形以及调制好了的MSK波形。通信电子线路实验与设计报告93.2.2差分编码电路MSK是一种特殊的FSK波形，其是用相邻码元的电平的跳变来表示消息码。因为在调制过程中，载波的相位是不可以控制的，所以用差分波形传送代码，这样可以消除设备初始状态的影响。差分编码电路图如图3-1。原码与差分译码后的波形如图3-2。图3-1差分编码电路图图3-2原码与差分译码（上原码，下差分译码）差分编码公式：1nnnbab，则nnnbab1；由图读出原码na：110011100nb：1111001011nb：001111001可以看出1nb是nb的延时信号，所以可以得出差