四川师范学现代通信系统实验
基SystemView进制数字调制仿真（MSK）
学生姓名
学 号
学院
通信工程学院
专业名称
通信工程
班 级
宽带班
指导教师
成 绩
四川师范学
二○五年X月
目 录
1 SYSTEMVIEW仿真系统简介 1
11 SystemView仿真系统概述 1
12 SystemView仿真系统特点 1
13 Systemview仿真系统设计分析窗口 1
2 MSK原理 5
21 MSK信号 5
22 MSK调制原理 9
23 MSK解调原理 10
3 MSK调制解调仿真电路 11
31 MSK信号调制 11
32 MSK信号解调 13
附 录 15
附录1：基带信号波形 15
附录2 MSK调制信号 15
附录3：MSK解调波形 15
基SystemView进制数字调制仿真（MSK）
1 SystemView仿真系统简介
11 SystemView仿真系统概述
SystemView美国ELANIX公司推出基Windows环境系统仿真分析视化软件工具界面友方便户提供嵌入式分析引擎户图符（Token）描述系统需复杂程序语言交道花费量时间精力通编程建立系统仿真模型
12 SystemView仿真系统特点
u 仿真量应系统
u 快速方便动态设计仿真
u 报告中方便加入SystemView结
u 提供基组织结构图方式设计
u 速率系统行系统
u 完备滤波器线性系统设计
u 先进信号分析数块处理
u 提供真实灵活窗口
u 扩展性
u 完善诊断功
13 Systemview仿真系统设计分析窗口
System View包括两工作环境：设计窗口分析窗口
中设计窗口完成系统设计户提供图形化便捷设计编辑环境SystemView工作环境设计窗口图11示：
图11 设计窗口
包括标题栏菜单栏工具栏滚动条提示栏图符库设计窗工作区
中设计窗工作区设置连接种图符创建系统进行系统仿真等操作提示栏调整前工作区域鼠标器位功图符时该图符具体参数会动弹出显示
SystemView系统离散时间系统首先信号进行采样然采样点值进行分析计算输出时分析窗口求画出点值模拟曲线仿真前必须采样起始终止时间采样频率采样间隔采样点数进行设置果设置合理仿真运行结果令满意甚根预期结果单击工具栏中系统定时钮进入系统定时设定窗口
图12 系统定时设定窗口
般获较仿真波形系统采样率低系统信号高频率4倍达10倍时仿真波形没失真采样点数系统运行时间采样率决定关系：
采样点数（终止时间—起始时间）采样率+1 （11）
等式中变量相互联系修改中两系统会动修改参数
分析窗口观察系统仿真结果数基载体利观察某系统仿真结果进行种分析分析窗口 中单击（分析窗口）钮激活分析窗口图23示窗口界面中种选项增强显示灵活性系统途等功
图13 分析窗口
功通单击分析窗口工具栏快捷键钮拉菜单激活分析窗口包括标题栏菜单栏工具栏滚动条活动图形提示信息栏中工具栏右侧提示信息栏提供图形窗口相关信息鼠标位图形窗口显示区时该处显示坐标信息颜色列表提示显示活动图形窗口种颜色线条代表意义
分析窗口重特点够帮助户获种输出数时域频域参数进行分析处理较进行进步组合运算接收计算器完成工作必工具分析窗口面提示栏中键进入接收计算器利接收计算器绘制信号频谱功率谱眼图图形置坐标中进行较等等接收计算器信号分析强工具11种运算包括Operators(操作)Arithmetic(算术运算)Algebraic(代数运算)CorrConv(相关卷积)Complex(综合FTT)Spectrum(频谱分析)Style(式样显示)Scale(例尺)Data(摘取数)Custom(定义计算)Comm(常调制BER)操作运算选定活动窗口中显示数基础进行运算新活动窗口
2 MSK原理
MSK(Minimum Frequency Shift Keying)二进制连续相位FSK种特殊形式MSK称移频键控时称快速移频键控（FFSK）谓指种调制方式调制指数（05）获正交信号快速指定样频带MSK2PSK传输速率更高带外频谱分量2PSK衰减快
21 MSK信号
MSK恒定包络连续相位频率调制信号表示式
(21)
中 01…令
(22)
式（21）表示
(23)
式中称附加相位函数载波角频率码元宽度第输入码元取值第码元相位常数时间中保持变作保证时刻信号相位连续
（24）
（25）
式（25）出MSK信号两频率分
(26)
(27)
中心频率应选
12… (28)
式（28）表明MSK信号码元周期必须包含四分载波周期整数倍表示 （N正整数m0123）（29）
相应MSK信号两频率表示
(210)
(211)
频率间隔
(212)
MSK信号调制指数
(213)
取N1m0 时MSK信号时间波形图21示
图21 MSK信号时间波形
第码元相位常数选择应保证MSK信号相位码元转换时刻连续根求式（22）相位约束条件：
（214）
式中取初始参考值
（模）012… （215）
式反映MSK信号前码元区间相位约束关系表明MSK信号第码元相位常数仅前码元取值关前码元取值相位常数关
附加相位函数表示式（22）出直线方程斜率截距取值分段线形相位函数MSK整相位路径间隔系列直线段连成折线码元期间 线性增加线性减少定输入信号 序列相应附加相位函数波形图22示
图22 附加相位函数波形图
种输入信号序列路径图23示网格图
图23 MSK相位网格图
分析总结出MSK信号具特点：
u MSK信号恒定包络信号
u 码元转换时刻信号相位连续载波相位基准信号相位码元期间线性变换
u 码元期间信号应包括四分载波周期整数倍信号频率偏移等相应调制指数
面简讨MSK信号功率谱式（111）定义MSK信号单边功率谱密度表示
（216）
根（216）画出MSK信号功率谱图24示便较图中画出2PSK信号功率谱
图24 MSK信号化功率谱
图d出2PSK相MSK信号功率谱更加紧凑第零点出现处2PSK第零点出现处表明 MSK信号功率谱瓣占频带宽度2PSK信号窄时MSK功率谱速率衰减2PSK衰减速率快邻道干扰较
22 MSK调制原理
MSK信号般表示式（23）
(217)
代入(217)
(218)
式MSK信号正交表示形式相分量
(219)
成I支路正交分量
(220)
成Q支路 称加权函数
式（218）画出MSK信号调制器原理图图25示图中输入二进制数序列差分编码串变换I支路信号加权调制相载波相输出相分量Q支路信号先延迟加权调制正交载波相输出正交分量相减已调MSK信号
图25 MSK信号调制器原理图
23 MSK解调原理
MSK信号属数字频率调制信号采取般鉴频方式进行解调原理图图26示鉴频器解调方式结构简单容易实现
抽样判决
LPF
鉴频
BPF
输入 输出
图26 MSK鉴频器解调原理图
MSK信号调制指数较采般鉴频器方式进行解调误码率性太误码率较高求时采相干解调方式图27MSK信号相干解调器原理图相干载波提取相干解调两部分组成
图27 MSK信号相干解调器原理图
3 MSK调制解调仿真电路
31 MSK信号调制
第二章中已介绍MSK系统组成原理等输入二进制数序列查分编码串 变换变成两路速率减半序列加权函数输出相分量正交分量分两正交载波进行调制相减需MSK信号原理图图25
根原理图建立MSK系统调制SystemView模型图31图32示
图31 差分编码器仿真图
图32 MSK调制仿真电路
图31合成图32中图符9差分编码器种波形码元身电表示消息代码相邻码元电跳变便表示消息代码差分波形相邻脉电相变化表示代码称相码波形差分波形传送代码消设备初始状态影响特相位调制系统中解决载波相位模糊问题
图符设置表31示
表31 调制程图符参数
图符编 号
库图符名称
参 数
0
Meta
IO Library
Meta In
15
Operator LibrarySampler Hold
Ctrl Threshold0v Signalt0 Output 0
Controlt3 Output 0
26
Operator LibraryDelay
Delay100e3sec Output 0Delay t4
Output 1DelaydT
38
Source LibraryPulse Train
Amp1vFreq5HzPulseW1e3sec
Offset500e3vPhase0deg
9
MetaSystem
Meta Out
10
Source LibraryPN Seq
Amp1vOffset0vRate10Hzlevels2
Phase0deg
1120
Sink Library
Analysis
Input
Output
12131617
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
1415
Source Library Sinusoid
Amp1vFreq25Hz
18
Operator LibraryDelay
Delay100e3sec
19
Adder
InputsOutputs
32 MSK信号解调
节介绍MSK信号相干解调电路原理框图见图27
根原理图SystemView仿真电路图图33
图33 MSK信号相干解调总仿真电路
侧进入两相器信号正节中已调制MSK信号
图符参数设置表32示：
表32 解调部分图符参数
图符编 号
库图符名称
参 数
2122
Comm LibraryIntgDmp
Amp1vFreq10Hz
Amp1vFreq10Hz
232431
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
2534
Source Library Pulse Train
Amp1vFreq5HzPulseW1e3sec Amp1vFreq5HzPulseW100e3sec
2627
Operator LibraryLinear Sys
Fc6HzQuant BitsNoneInit CndtnTransient
2836
Logic LibraryAnaCmp
True Output1vFalse Output1v
True Output1vFalse Output0v
2935
Operator LibrarySample Hold
Ctrl Threshold1v
Ctrl Threshold0v
3032
3739
Operator LibraryDelay
Delay250e3sec Delay50e3sec
Delay50e3sec Delay300e3sec
3138
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
334042
Sink Library Analysis
Input
Output
41
AdderNon Parametric
Inputs
Outputs
实验电路出载波costas提取已调信号载波相积分清洗滤波器滤高频分量通抽样判决串变换恢复出差分码
附 录
附录1：基带信号波形
附录2 MSK调制信号
附录3：MSK解调波形
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基SystemView进制数字调制仿真（MSK）
学生姓名
学 号
学院
通信工程学院
专业名称
通信工程
班 级
宽带班
指导教师
成 绩
四川师范学
二○五年X月
目 录
1 SYSTEMVIEW仿真系统简介 1
11 SystemView仿真系统概述 1
12 SystemView仿真系统特点 1
13 Systemview仿真系统设计分析窗口 1
2 MSK原理 5
21 MSK信号 5
22 MSK调制原理 9
23 MSK解调原理 10
3 MSK调制解调仿真电路 11
31 MSK信号调制 11
32 MSK信号解调 13
附 录 15
附录1：基带信号波形 15
附录2 MSK调制信号 15
附录3：MSK解调波形 15
基SystemView进制数字调制仿真（MSK）
1 SystemView仿真系统简介
11 SystemView仿真系统概述
SystemView美国ELANIX公司推出基Windows环境系统仿真分析视化软件工具界面友方便户提供嵌入式分析引擎户图符（Token）描述系统需复杂程序语言交道花费量时间精力通编程建立系统仿真模型
12 SystemView仿真系统特点
u 仿真量应系统
u 快速方便动态设计仿真
u 报告中方便加入SystemView结
u 提供基组织结构图方式设计
u 速率系统行系统
u 完备滤波器线性系统设计
u 先进信号分析数块处理
u 提供真实灵活窗口
u 扩展性
u 完善诊断功
13 Systemview仿真系统设计分析窗口
System View包括两工作环境：设计窗口分析窗口
中设计窗口完成系统设计户提供图形化便捷设计编辑环境SystemView工作环境设计窗口图11示：
图11 设计窗口
包括标题栏菜单栏工具栏滚动条提示栏图符库设计窗工作区
中设计窗工作区设置连接种图符创建系统进行系统仿真等操作提示栏调整前工作区域鼠标器位功图符时该图符具体参数会动弹出显示
SystemView系统离散时间系统首先信号进行采样然采样点值进行分析计算输出时分析窗口求画出点值模拟曲线仿真前必须采样起始终止时间采样频率采样间隔采样点数进行设置果设置合理仿真运行结果令满意甚根预期结果单击工具栏中系统定时钮进入系统定时设定窗口
图12 系统定时设定窗口
般获较仿真波形系统采样率低系统信号高频率4倍达10倍时仿真波形没失真采样点数系统运行时间采样率决定关系：
采样点数（终止时间—起始时间）采样率+1 （11）
等式中变量相互联系修改中两系统会动修改参数
分析窗口观察系统仿真结果数基载体利观察某系统仿真结果进行种分析分析窗口 中单击（分析窗口）钮激活分析窗口图23示窗口界面中种选项增强显示灵活性系统途等功
图13 分析窗口
功通单击分析窗口工具栏快捷键钮拉菜单激活分析窗口包括标题栏菜单栏工具栏滚动条活动图形提示信息栏中工具栏右侧提示信息栏提供图形窗口相关信息鼠标位图形窗口显示区时该处显示坐标信息颜色列表提示显示活动图形窗口种颜色线条代表意义
分析窗口重特点够帮助户获种输出数时域频域参数进行分析处理较进行进步组合运算接收计算器完成工作必工具分析窗口面提示栏中键进入接收计算器利接收计算器绘制信号频谱功率谱眼图图形置坐标中进行较等等接收计算器信号分析强工具11种运算包括Operators(操作)Arithmetic(算术运算)Algebraic(代数运算)CorrConv(相关卷积)Complex(综合FTT)Spectrum(频谱分析)Style(式样显示)Scale(例尺)Data(摘取数)Custom(定义计算)Comm(常调制BER)操作运算选定活动窗口中显示数基础进行运算新活动窗口
2 MSK原理
MSK(Minimum Frequency Shift Keying)二进制连续相位FSK种特殊形式MSK称移频键控时称快速移频键控（FFSK）谓指种调制方式调制指数（05）获正交信号快速指定样频带MSK2PSK传输速率更高带外频谱分量2PSK衰减快
21 MSK信号
MSK恒定包络连续相位频率调制信号表示式
(21)
中 01…令
(22)
式（21）表示
(23)
式中称附加相位函数载波角频率码元宽度第输入码元取值第码元相位常数时间中保持变作保证时刻信号相位连续
（24）
（25）
式（25）出MSK信号两频率分
(26)
(27)
中心频率应选
12… (28)
式（28）表明MSK信号码元周期必须包含四分载波周期整数倍表示 （N正整数m0123）（29）
相应MSK信号两频率表示
(210)
(211)
频率间隔
(212)
MSK信号调制指数
(213)
取N1m0 时MSK信号时间波形图21示
图21 MSK信号时间波形
第码元相位常数选择应保证MSK信号相位码元转换时刻连续根求式（22）相位约束条件：
（214）
式中取初始参考值
（模）012… （215）
式反映MSK信号前码元区间相位约束关系表明MSK信号第码元相位常数仅前码元取值关前码元取值相位常数关
附加相位函数表示式（22）出直线方程斜率截距取值分段线形相位函数MSK整相位路径间隔系列直线段连成折线码元期间 线性增加线性减少定输入信号 序列相应附加相位函数波形图22示
图22 附加相位函数波形图
种输入信号序列路径图23示网格图
图23 MSK相位网格图
分析总结出MSK信号具特点：
u MSK信号恒定包络信号
u 码元转换时刻信号相位连续载波相位基准信号相位码元期间线性变换
u 码元期间信号应包括四分载波周期整数倍信号频率偏移等相应调制指数
面简讨MSK信号功率谱式（111）定义MSK信号单边功率谱密度表示
（216）
根（216）画出MSK信号功率谱图24示便较图中画出2PSK信号功率谱
图24 MSK信号化功率谱
图d出2PSK相MSK信号功率谱更加紧凑第零点出现处2PSK第零点出现处表明 MSK信号功率谱瓣占频带宽度2PSK信号窄时MSK功率谱速率衰减2PSK衰减速率快邻道干扰较
22 MSK调制原理
MSK信号般表示式（23）
(217)
代入(217)
(218)
式MSK信号正交表示形式相分量
(219)
成I支路正交分量
(220)
成Q支路 称加权函数
式（218）画出MSK信号调制器原理图图25示图中输入二进制数序列差分编码串变换I支路信号加权调制相载波相输出相分量Q支路信号先延迟加权调制正交载波相输出正交分量相减已调MSK信号
图25 MSK信号调制器原理图
23 MSK解调原理
MSK信号属数字频率调制信号采取般鉴频方式进行解调原理图图26示鉴频器解调方式结构简单容易实现
抽样判决
LPF
鉴频
BPF
输入 输出
图26 MSK鉴频器解调原理图
MSK信号调制指数较采般鉴频器方式进行解调误码率性太误码率较高求时采相干解调方式图27MSK信号相干解调器原理图相干载波提取相干解调两部分组成
图27 MSK信号相干解调器原理图
3 MSK调制解调仿真电路
31 MSK信号调制
第二章中已介绍MSK系统组成原理等输入二进制数序列查分编码串 变换变成两路速率减半序列加权函数输出相分量正交分量分两正交载波进行调制相减需MSK信号原理图图25
根原理图建立MSK系统调制SystemView模型图31图32示
图31 差分编码器仿真图
图32 MSK调制仿真电路
图31合成图32中图符9差分编码器种波形码元身电表示消息代码相邻码元电跳变便表示消息代码差分波形相邻脉电相变化表示代码称相码波形差分波形传送代码消设备初始状态影响特相位调制系统中解决载波相位模糊问题
图符设置表31示
表31 调制程图符参数
图符编 号
库图符名称
参 数
0
Meta
IO Library
Meta In
15
Operator LibrarySampler Hold
Ctrl Threshold0v Signalt0 Output 0
Controlt3 Output 0
26
Operator LibraryDelay
Delay100e3sec Output 0Delay t4
Output 1DelaydT
38
Source LibraryPulse Train
Amp1vFreq5HzPulseW1e3sec
Offset500e3vPhase0deg
9
MetaSystem
Meta Out
10
Source LibraryPN Seq
Amp1vOffset0vRate10Hzlevels2
Phase0deg
1120
Sink Library
Analysis
Input
Output
12131617
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
1415
Source Library Sinusoid
Amp1vFreq25Hz
18
Operator LibraryDelay
Delay100e3sec
19
Adder
InputsOutputs
32 MSK信号解调
节介绍MSK信号相干解调电路原理框图见图27
根原理图SystemView仿真电路图图33
图33 MSK信号相干解调总仿真电路
侧进入两相器信号正节中已调制MSK信号
图符参数设置表32示：
表32 解调部分图符参数
图符编 号
库图符名称
参 数
2122
Comm LibraryIntgDmp
Amp1vFreq10Hz
Amp1vFreq10Hz
232431
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
2534
Source Library Pulse Train
Amp1vFreq5HzPulseW1e3sec Amp1vFreq5HzPulseW100e3sec
2627
Operator LibraryLinear Sys
Fc6HzQuant BitsNoneInit CndtnTransient
2836
Logic LibraryAnaCmp
True Output1vFalse Output1v
True Output1vFalse Output0v
2935
Operator LibrarySample Hold
Ctrl Threshold1v
Ctrl Threshold0v
3032
3739
Operator LibraryDelay
Delay250e3sec Delay50e3sec
Delay50e3sec Delay300e3sec
3138
MultiplierNon Parametric
Inputs
Outputs
334042
Sink Library Analysis
Input
Output
41
AdderNon Parametric
Inputs
Outputs
实验电路出载波costas提取已调信号载波相积分清洗滤波器滤高频分量通抽样判决串变换恢复出差分码
附 录
附录1：基带信号波形
附录2 MSK调制信号
附录3：MSK解调波形
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