一、实验原理及工作过程

1、MSK调制原理

MSK称为最小移频键控，是移频键控（FSK）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比PSK传送更高的比特速率。

二进制MSK信号的表达式可写为：

——载波角频率；

——码元宽度；

——第k个码元中的信息，其取值为±1；

——第k个码元的相位常数，它在时间中保持不变；

当＝＋1时，信号的频率为：＝＋

当＝－1时，信号的频率为：＝－

由此可得频率之差为：＝－＝

那么MSK信号波形如图2.1-1所示：

图2.1-1  MSK信号波形

为了保持相位的连续，在t=时间内应有下式成立：

=＋（－）（）

即：当＝时，=；

当≠时，=±（）π；

若令＝0，则＝0或±π，此式说明本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关，还与前一个比特区间内的输入及相位常数有关。

=－

令＝，  －＝

则：＝＋

为了便于理解如图2.1-2所示：

图2.1-2  码元变换及成形信号波形图

根据上面描述可构成一种MSK调制器，其方框图如图2.1-3所示：

图2.1-3  MSK调制原理框图

输入数据NRZ，然后通过CPLD电路实现差分编码及串/并转换，得到Ik、Qk两路数据。波形选择地址生成器是根据接受到的数据（Ik或Qk）输出波形选择的地址。EEPROM（各种波形数据存储在其中）根据CPLD输出的地址来输出相应的数据，然后通过D／A转换器得到我们需要的基带波形，最后通过乘法器调制，运放求和就得到了我们需要的MSK调制信号。

MSK基带波形只有两种波形组成，见图2.1-4所示：

图2.1-4  MSK成形信号

在MSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号只有两种波形选择，因此当前数据取出的成形信号只与它的前一位数据有关。如果当前数据与前一位数据相同，输出的成形信号就相反（如果前一数据对应波形1，那么当前数据对应波形2）；如果当前数据与前一位数据相反，输出的成形信号就相同（如果前一数据对应波形1，那么当前数据仍对应波形1）。

2、MSK解调原理

MSK信号的解调与FSK信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。本实验模块中采用一种相干解调的方式。

已知：＝＋

把该信号进行正交解调可得到：

Ik路  [＋]

=++

－+

Qk路  [＋]

=++

－+

我们需要的是、两路信号，所以必须将其它频率成份、通过低通滤波器滤除掉，然后对、采样即可还原成、两路信号。

根据上面描述可构成一种MSK解调器，其方框图如图2.1-5所示：

图2.1-5  MSK解调原理框图

将得到的MSK调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号，并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据，再将此数据经过CPLD的数字处理，就可解调得到NRZ码。

在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时，才能完成相干解调。由于载波同步不是本实验的研究内容，因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。载波同步的实验可在本实验箱的CDMA系统中实现。

二、实验数据记录

1、MSK调制实验

分别观察差分编码后的“／NRZ”处波形，并由此串并转换得到的“DI”、“DQ”两路数据波形。

2、MSK解调实验

分别观察“I路解调”信号波形、“Q路解调”信号波形、“I路滤波”信号波形、“Q路滤波”信号波形。

1、什么是最小移频键控？ 

调制指数h=0.5的CPFSK称为最小移频键控（MSK）

2、MSK信号具有哪些特点？

MSK信号包络恒定，即为等幅波。

MSK信号的频偏必须等于±1/4，其调制指数为0.5。

MSK信号的相位(t)在一个码元内准确地线性变化

±。

在信号的一个内，载波波形的个数为载波周期四分之一的整数倍。

码元转换时，信号相位连续，即信号的波形无跳变。下载本文