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《信号类型(通信)——仿真(一)》 《信号类型(通信)——QAM调制信号(二)》 《信号类型(通信)——QPSK、OQPSK、IJF_OQPSK调制信号(三)》 目录前言 一、MSK信号特点 1.1、最小频移 1.2、相位连续 二、MSK调制与解调 2.1、调制原理 2.2、解调原理 三、MSK信号频谱 四、仿真 总结 前言本文为MSK调制信号的学习笔记,介绍了MSK调制起源,即MSK是一种特殊的FSK调制。并根据MSK信号特征由FSK信号模型推导了MSK的信号模型;并基于MSK信号模型介绍了MSK信号调制与解调原理;最后结合仿真加深对MSK信号调制与解调的理解。此外补充了MSK信号的频谱表达式,公式的具体推导没有研究,文后有参考文献,感兴趣的可以自行推导,也欢迎在评论区给出相应的推导过程。(文末有彩蛋) 一、MSK信号特点最小频移键控(MSK)调制方式是频移键控(FSK)调制方式的特例。相比于FSK调制,MSK调制满足两个条件:正交条件下最小频率间隔(最大频移为比特速率的1/4);信号相位连续。满足上述条件的MSK信号能量99.5%被限制在数据传输速率的1.5倍的带宽内。此外MSK属于恒包络数字调制技术,系统可以使用廉价高效的非线性器件。下面基于最小频移以及相位连续两个条件简单推导MSK信号模型。 1.1、最小频移针对01码元对应波形的正交条件,假设FSK码元波形为: 考虑FSK调制码波形的正交性,有: 分别根据积化和差公式、定积分公式以及
为了使上式在任意 此时只能采用非相干检波法接收。针对相干接收,初始相位确定,当 在最小频差为 为了保证码元波形的正交性,此时载频 考虑相位 由此可得: 为了满足
其中 MSK信号可以按照公式(10)生成,我们可以根据公式(9)计算 其中
对公式(10)所示MSK信号进行载波提取得到: 则在I路采样判决点上对应的I值为: 则在Q路采样判决点上对应的Q值为: 由公式(14)(15)可得: 我们可以对上述采样值大于0的判为+1,小于0判为-1,然后基于公式(16)还原出 此外由公式(13)构成的复信号 由此相位历程也可以解调出 对公式(10)进行积化和差得: 其中 其中 参数设置,符号速率60kHz,采样率12 Mz,载频 1.5MHz,码序列随机生成。 IQ两路码信号生成 MSK调制的基带IQ信号 左上图分别为双极化后的码,差分编码输出结果,MSK调制得到IQ两路码表示 MSK基带信号的相位历程 MSK信号 左上图为MSK基带信号的相位历程,可以看出信号只有两种频率成分,且相位连续,右图是对应的MSK已调信号,信号基本横包络。 加噪的MSK信号 载波提取后的信号 上图为只考虑接收机热噪声影响下的接收信号以及载波提取后的信号,可以看出,噪声对信号产生了干扰,下图为对应的IQ两路信号的眼图,可以看出IQ两路信号存在码长大小的延时。 积分前I路眼图 积分前Q路眼图 对接收的IQ信号进行积分得到下图所示的眼图,可以看出眼图的展宽降低,对应的信噪比得到显著提升。 积分后I路眼图 积分后Q路眼图 最后分析了不同信号长度(1、2、4、10、100、1000符号长度)下的信号功率频谱与理论值的差异,可以看出随着信号长度增加,信号功率谱形状趋于公式(18)所示的功率谱形状。 1 2 4 10 100 1000 代码见:《通信+常见数字通信+matlab仿真》 参考文献 1、樊昌信 曹丽娜《通信原理》第7版 2、S. Gronemeyer and A. McBride, "MSK and Offset QPSK Modulation," in IEEE Transactions on Communications, vol. 24, no. 8, pp. 809-820, August 1976, doi: 10.1109/TCOM.1976.1093392. 总结本文根据自己的理解从理论和仿真的角度介绍了MSK调制与解调原理,其中关于IQ路的延时处理可能和其他资料有所不同。有更好的内容欢迎在评论区放置链接,另外有问题也欢迎评论区留言。转载请附链接【杨(_> |
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