基于SystemView的MSK调制系统实现以及特性分析.docVIP

基于SystemView的 MSK调制系统实现以及特性分析 1．实现内容 创建一个正交调制方式的MSK调制系统，以PN码作为二进制信源，码速率Rb＝100bps，载频速率为1000Hz。观测其I通道和Q通道各个信号的波形，并在无噪声和加入加性高斯白噪声的情况下分别观测调制输出的MSK波形和功率谱。 实现QPSK的调制，码速率，噪声参数与MSK一致。将MSK与QPSK的功率谱以及相位转移图等进行对比，分析两者的不同。 2．MSK调制系统 2.1 MSK调制系统原理图 Token2，Token3实现差分编码。Token30，Token31，Token32，Token33，Token34对差分编码进行串并转换。Token12产生频率为25Hz的正弦波，Token17产生频率为1KHz的载波。Token24为无噪声的MSK调制信号输出，它是上路同相分量与下路正交分量的和。Token28为标准差是0.1V的加性高斯白噪声发生器。 2.2 MSK各点波形示意图 图2.2.1与图2.2.2分别为输入的PN序列以及差分编码之后的序列。粗略考察前16个码元： 输入为： -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 编码后： -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 与图相对应。由此也可以判断出，差分编码器相当于DPSK中的码变换器（双稳触发器），但是令此时的双稳触发器仅当数据为“-1”时才翻转。 图2.2.1 输入PN序列 图2.2.2 差分编码后序列 下两图为差分编码后序列进行串并转换之后的结果。从理论分析上看（前16个码元），上支路pk和下支路qk分别为： pk：-1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 以及 qk：1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 每个码元相当于原来码元两倍时间周期，检验波形正确。 从图中也可以看出，pk和qk两者不能同时改变符号。前者只有在k是奇数时跳变，而后者在k是偶数时跳变。 图2.2.3 串并转换后pk序列 图2.2.4 串并转换后qk序列 Token20和Token21反映的是MSK同相分量与MSK正交分量的输出波形，如图2.2.5及图2.2.6所示。 图2.2.5 MSK同相分量输出波形 图2.2.6 MSK正交分量输出波形 下两个图分别给出了经过1000Hz正弦波调制后，无噪声以及加入标准差为0.1V的加性高斯白噪声时的MSK调制输出时域波形。 图2.2.7 无噪声时MSK调制输出 图2.2.8 标准差为0.1V的加性高斯白噪声下的MSK调制输出 图2.2.9以及图2.2.10是经过1000Hz正弦波调制后，无噪声和有噪声时的MSK调制输出功率谱图。 图2.2.9 无噪声MSK调制输出功率谱（1000Hz） 图2.2.10 噪声下MSK调制输出功率谱（1000Hz） 可以看出经过调制后的MSK的功率谱旁瓣衰减快，信号能量主要集中在调制信号的频率1000Hz附近。 3. QPSK调制系统 3.1 QPSK调制系统框图 QPSK没有进行差分编码，其他参数与MSK系统一致。 3.2 QPSK各点波形示意图 与MSK分析类似，QPSK调制系统各个输出点波形示意图如下： 图3.2.1 QPSK输入序列 图3.2.2 串并变换后同相支路序列 图3.2.3 串并变换后正交支路序列 图3.2.4 同相支路PSK调制输出 图3.2.5 正交支路PSK调制输出 图3.2.6 无噪声QPSK调制输出功率谱（1000Hz） 图3.2.7 噪声下QPSK调制输出功率谱（1000Hz） 直观上观察可得，QPSK信号能量分布较平坦。 4.MSK系统与QPSK系统特性比较 4.1 从相位转移图上分析 图4.1(a)与4.1(b)给出了MSK与QPSK调制系统不同的相位转移图。其中QPSK考虑的是理想情况下的相位转移图。 (a) MSK相位转移图 （b）MSK的相位转移路径是一个圆周，而QPSK是一个带对角线的正方形。MSK的相位转移路径说明了MSK信号是相位连续，即没有相位突变的。而在QPSK的相位转移图（理想）中，四个相位点（45°，135°，225°以及315°）在码元转换时刻产生90°或者180°的相位转换，其相位是不连续的。 4.2 从功率谱上分析 MSK与QPSK输出功率谱如图4.2.1以及图4.2.2所示（均为100bps码元速率，未经过1000Hz正弦信号调制）。从图中看出，MSK的衰减更加迅速，大约在200Hz时功率谱已降到-40dB以下。相对来讲QPSK的功率谱则要平坦的多。这说明MSK的信号能量比QPSK的信号能量更加集中。 图