【文章內容簡介】 （218)　　式中，等號右邊的第一項是同相分量，也稱為I分量。第二項是正交分量，也稱為Q分量。 和稱為加權函數(shù)(或稱調制函數(shù))。是同相分量的等效數(shù)據(jù)，是正交分量的等效數(shù)據(jù)，它們都與原始輸入數(shù)據(jù)有確定的關系。令，代入式(218)可得 (219)根據(jù)上式，可構成一種MSK調制器。 MSK調制器的方框圖MSK信號的產(chǎn)生步驟：l 先對輸入數(shù)據(jù)進行差分編碼，這是收端相干載波解調的需要。 l 把差分編碼器的輸出用串/并變換器合成兩路，并相互錯開一個碼元寬度，得到和。 l 用加權函數(shù)和分別對和進行加權。 l 最后，對加權數(shù)據(jù)用正交載波和分別進行調制，并相加，相加之后的信號通過低通濾波器后即可得到MSK信號。 MSK的解調原理MSK信號的解調與FSK信號相似，可以采用相干解調，也可以采用非相干解調。關于相干解調的原理與2FSK信號時沒有什么區(qū)別。這里，重點討論延時判決法的原理。下面舉例說明在時間內判決出一個碼元信息的基本原理。 MSK信號相干解調原理方框圖設時間內，在時刻，的可能相位為0、?，F(xiàn)如果把這時的接收信號與相干載波相乘，則相乘輸出為 (220)濾掉高頻分量，可得 (221)我們可知:如果經(jīng)抽樣判決后為正極性，則可斷定數(shù)字信息不是“11”就是“10”,于是可判定第一個比特為“1”，而第二個比特等下一次再作決定。這里，利用了第二個碼元提供的條件，所以判決的第一個碼元所含信息的的正確性就有所提高。這就是延時判決法的基本含義?！　≥斎隡SK信號同時與兩路的相應相干載波相乘，并分別進行積分判決。這里的積分判決是交替工作的，每次積分時間為。如果一積分在進行，則另一積分在進行，兩者相差。 MSK的性能分析①功率譜：MSK信號的時域表達式:； （222)　　MSK信號的功率譜密度可表示為 (223)。與2PSK相比較可以看出:l MSK信號的功率譜更加緊湊，并且它的第一個零點是在處，而2PSK的第一個零點是在處。這表明MSK信號功率譜的主瓣所占的頻帶寬度比2PSK信號窄。在主瓣帶寬之外，功率譜旁瓣的下降也更迅速。即MSK信號的功率主要包含在主瓣之內。因此，MSK信號比較適合在窄帶信道中傳輸，對鄰道的干擾也較小。l 由于MSK信號占用帶寬窄，故MSK信號的抗干擾性能要優(yōu)于2PSK。這就是目前廣泛采用MSK調制的原因。 MSK與2PSK信號的歸一化功率譜然而，在某些通信場合，如移動通信中，對信號帶外輻射功率的限制十分嚴格，要求對鄰近信道的衰減達70dB～80dB以上。因此，近來對MSK信號作些改進，如改進兩正交支路的加權函數(shù)，稱為“高斯最小頻移鍵控”GMSK調制方法等。②誤碼率性能：2PSK信號和QPSK信號的誤碼率性能相同，因為可以把QPSK信號看作是兩路正交的2PSK信號，在作相干接收時這兩路信號是不相關的。OQPSK信號只是將這兩路信號偏置了，所以其誤比特率也和前兩種信號的相同?，F(xiàn)在的MSK信號是用極性相反的半個正（余）弦波形去調制兩個正交的載波。因此，當用匹配濾波器分別接受每個正交分量，MSK信號的誤比特率和2PSK,QPSK及OQPSK等的性能一樣。但是，若把它當作FSK信號用相干解調法在每個碼元持續(xù)時間Ts內解調，則其性能將比2PSK信號的性能差3dB。3 MSK調制解調系統(tǒng)的Matlab仿真 Matlab中 Simulink及m語言的簡單介紹在MATLAB通信工具箱中有SLMULINK仿真模塊和MATLAB函數(shù)，形成一個運算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進行通信領域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設計和仿真。通信工具箱中的模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來十分方便，因而完全可以滿足使用者設計和運算的需要。 MATLAB通信工具箱中的系統(tǒng)仿真，分為用SIMULINK模塊框圖進行仿真和用MATLAB函數(shù)進行的仿真兩種。在用SIMULINK模塊框圖的仿真中，每個模塊，在每個時間步長上執(zhí)行一次，就是說，所有的模塊在每個時間步長上同時執(zhí)行。這種仿真被稱為時間流的仿真。而在用MATLAB函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)行，意味著所處理的數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過一個運算階段，然后再激活下一個階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。某些特定的應用會要求采用兩種仿真方式中的一種，但無論是哪種，仿真的結果是相同而且很方便。①近幾年來，在學術界和工業(yè)領域，Simulink已經(jīng)成為動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真領域中應用最為廣泛的軟件之一。Simulink可以很方便地創(chuàng)建和維護一個完整地模塊，評估不同地算法和結構，并驗證系統(tǒng)的性能。由于Simulink是采用模塊組合方式來建模，從而可以使得用戶能夠快速、準確地創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)的計算機仿真模型，特別是對復雜的不確定非線性系統(tǒng)，更為方便。Simulink模型可以用來模擬線性和非線性、連續(xù)和離散或者兩者的混合系統(tǒng)，也就是說它可以用來模擬幾乎所有可能遇到動態(tài)系統(tǒng)。另外Simulink還提供一套圖形動畫的處理方法，使用戶可以方便的觀察到仿真的整個過程。Simulink沒有單獨的語言，但是它提供了S函數(shù)規(guī)則。所謂的S函數(shù)可以是一個M函數(shù)文件、FORTRAN程序、C或C++語言程序等,通過特殊的語法規(guī)則使之能夠被Simulink模型或模塊調用。S函數(shù)使Simulink更加充實、完備，具有更強的處理能力[6]。同Matlab一樣，Simulink也不是封閉的,他允許用戶可以很方便的定制自己的模塊和模塊庫。同時Simulink也同樣有比較完整的幫助系統(tǒng)，使用戶可以隨時找到對應模塊的說明，便于應用。綜上所述，Simulink就是一種開放性的，用來模擬線性或非線性的以及連續(xù)或離散的或者兩者混合的動態(tài)系統(tǒng)的強有力的系統(tǒng)級仿真工具。目前，隨著軟件的升級換代，在軟硬件的接口方面有了長足的進步，使用Simulink可以很方便地進行實時的信號控制和處理、信息通信以及DSP的處理。世界上許多知名的大公司已經(jīng)使用Simulink作為他們產(chǎn)品設計和開發(fā)的強有力工具。②Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具， 是一種基于Matlab的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結果。 Simulinkamp。reg是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。構架在Simulink基礎之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與Matlabamp。reg。 緊密集成，可以直接訪問Matlab大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。結束正極性為“1”抽樣判決負極性為“0”加法器相加載波提取加法器相加，并用低通濾波器濾波同相分量的等效數(shù)據(jù)正交分量的等效數(shù)據(jù)用對進行加權用對進行加權用正交載波進行調制用正交載波進行調制對輸入的數(shù)據(jù)進行差分編碼串并轉換開始產(chǎn)生隨機輸入的序列乘法器相乘Matlab強大之處在于它可以用編程語言繪制想要模擬的系統(tǒng)最終輸出的圖形，通過Matlab編程MSK系統(tǒng)，可以得到各環(huán)節(jié)的圖形，編寫MSK系統(tǒng)的Matlab語言見附錄，接下來就對程序運行后的圖形進行分析說明。如下圖所示：原信號為{1 0 0 0 0 1 1 0 1 1}，其中高電平用“1”表示，低電平“0”表示。，差分編碼的規(guī)則是:可以看出參考位為1，利用上式，可以得到差分編碼信號為{0 0 0 0 0 1 0 0 1 0}。再經(jīng)過串并轉換得到同相信號和正交信號，這兩路信號，每個碼元寬度是串并變換之前信號寬度的2倍。 Icos(wct)cos(wt)和Qsin(wct)sin(wt)這兩路信號分別是同相分量和正交分量乘以載波后的波形，這兩個波形在信號幅值變換時都有明顯的波形相位變化，變動相位。當兩者相加后就構成了相位連續(xù)的MSK信號。即： 第三個圖就是MSK信號波形圖，可以看出其相位連續(xù)，波形疏密和FSK相似。其中密集的代表“1”，稀疏的代表“0”。由其波形圖可看出，它所攜帶的信號為{1 0 0 0 0 1 1 0 1 1}，和原信號一致。下圖所示為：加噪對信號有一定的干擾，會影響信號的波形。即：MSK信號經(jīng)過信道傳輸后，有噪聲的干擾。如下圖加噪后再通過帶通濾波器得到MSK信號dm，噪聲頻譜寬，信號只有一定的頻譜，進過帶通濾波器后，帶外噪聲被濾除，只剩帶內的噪聲對信號造成影響。同時為了改善信號傳輸可靠性，可以將信號乘以一高頻載波，這樣可以抵抗低頻干擾，在接受端再乘以該載波就可恢復原信號。ds1波形和ds2波形分別乘以載波，由于載波頻率比較高，可以通過低通濾波器濾除載波保留解調后的同相和正交分量。得到的是幅值不是嚴格一致的s11和s22波形。想得到原波形，還需進行抽樣判定。，帶通參數(shù)為150~350和150~350。低通參數(shù)為0~200和200~0。前兩圖為其的頻譜圖，可以看出，MSK具有最小功率譜占用率。sa和sb為還原出的同相分量和正交分量，由于存在噪聲，與原來的有一定差別。，調制和解調信號大致相當，由于程序中MSK信號是加了噪聲的，故存在一定的錯誤，統(tǒng)過計算MSK錯誤概率為:%。但有其獨特的特點，即：信號能量的99. 5%被限制在數(shù)據(jù)傳輸速率的1. 5倍的帶寬內。信號包絡是恒定的，系統(tǒng)可以使用廉價高效的非線性器件。其相位始終保持連續(xù)不變的一種調制信號。 運用Simulink設計MSK調制解調系統(tǒng) Simulink MSK調制模塊在調制模塊中運用隨機序列產(chǎn)生調制信號，通過增益變化，改變原始信號的極性，由單極性變化為雙極性。串并變換采用采樣保持方法實現(xiàn)，后級電路采用正交調制法。最后將同相分量和正交疊加構成MSK信號。 產(chǎn)生MSK信號的Simulink模型 Simulink MSK解調模塊 解調模塊先利用相干載波解調方法再通過低通濾波器得出兩路信號，然后通過抽樣判決電路得出信號 MSK信號過零比較解調的Simulink模型抽樣判決類似過零比較電路。等效框圖如下。