基于System View仿真的MSK調制解調技術

李達文 詹永飛

【摘要】運用System View軟件對MSK調制解調信號進行仿真。仿真根據MSK的原理框圖進行模塊的選擇和連接、設置參數、系統的設計、給出主要部分的仿真結果，與理論結果進行對比，確定仿真結果的準確性。

【關鍵詞】FSK MSK；System；View；調制；解調

引言

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

1.System View軟件介紹

1.1 軟件概述

System View軟件是一款基于Windows環境的用于系統仿真分析的可視化軟件工具。利用System View，可以構造各種復雜的模擬，數字，數模混合系統，可用于各種線性和非線性系統的設計與仿真。用戶在仿真設計時，只需從System View配置的圖符庫中調出有關圖符，進行各個圖符的參數設置和相互間的連線，即可進行仿真操作，給出分析結果。

1.2 具體運用介紹

System View包括兩個主要的工作環境：設計窗口和分析窗口。

1.2.1 設計窗口簡介

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

1.2.2 分析窗口簡介

2.MSK的調制解調原理

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

2.1 MSK的調制原理

（1）輸入數據序列進行差分編碼， “+1 ” 變，”-1”不變；

（2）串/并變換，并相互交錯一個碼元寬度Ts；

（3）分別乘以加權函數；

（4）分別對正交載波進行調制；

（5）兩路信號疊加輸出。

2.2 MSK的解調原理

討論MSK信號的解調，我們采用相干解調的方法進行解調。MSK信號相當于一種正交相移鍵控信號，所以它可以采用QPSK信號的解調原理進行解調。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的半個正弦波積分。然后進行并/串轉換，通過差分譯碼得到解調輸出。

3.MSK調制解調的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行差分編碼，此模塊的中心元器件是一個XOR邏輯器，實現信號的差分編碼。

3.2 串并轉換

MSK信號分為I支路和Q支路，在這里經過串并轉換之后就實現了信號的分路，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 正交調制

信號經過串并轉換后得到I支路和Q支路，分別在兩路支路乘入加權函數以保證信號的相位變化是連續的，需要在兩支路分別乘入加權函數和載波函數，輸入的加權函數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函數和載波函數的加入，要特別注意的地方是I支路加權之前必須先延遲0.1s，保證信號與加權函數同步。

3.4 已調波輸出和原碼的頻譜分析

3.5 正交解調

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

3.6 并串轉換

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

3.7 差分譯碼

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

3.8 解調輸出與原碼的比較

4.結束語

通過運用System View仿真軟件來實現MSK調制技術的系統仿真，我們很清晰地看到結果與理論是相符的。同理，可以通過System View仿真軟件來對其他調制技術進行系統仿真，可以很好地促進我們對相關技術的了解和掌握。

參考文獻

[1]沈越泓，高媛媛，魏以民.通信原理[J].機械工業出版社，2005.

[2]周潤景，張斐.數字信號處理的System View設計與分析[M].北京航空航天大學出版社，2008.

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