MSK通信系统的仿真与分析.doc

1 绪 论 1.1 概述 20世纪50年代后期，随着计算机技术、微电子技术、传感技术，激光技术、 卫星通信和移动通信技术、航空航天技术等新技术的发展和应用，尤其近代以计算机为主体的互联网技术的兴起和发展，它们相互结合、相互促进，将人类社会推入到高度信息化时代 。通信的目的是传输含有信息的消息。消息有多种形式，话音、文字、数据、符号、图像等等都是消息 。原始的数据信号有两种基本形式，一种是模拟的，另一种是数字的。模拟数据信号是在某一数值范围内可以连续取值的信号。数字数据信号是只取有限个离散值的数字序列。由于数字数据更便于存储、处理和传输，而模拟数据经过取样、量化和编码，可以转换成数字数据。因此，模拟数据的传输只有在特定条件下才被使用，而数字数据的应用越来越多。信号的调制方式也由模拟方式持续广泛地向数字方式转换。 数字调制有三种基本形式:移幅键控法ASK、移频键控法FSK、移相键控法 PSK。在ASK方式下，用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态。ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。在电话线路上，通常只能达到1200bps的速率。在FSK方式下，用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态。在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达1200bps的速率。在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术可对传输速率起到加倍的作用。 在FSK调制解调器的使用范围较广，目前已经不完全局限在有线网络通信里。它已经延伸到无线电通信，生物医学，机械等领域。FSK调制解调器的设计的模型简单，设计方式也不仅仅建立在电器元件上，利用软件搭建模型也成为目前很常用的方法。但是在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值，在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。如果对FSK信号做某种改进，使其相位始终保持连续，就产生了MSK信号，MSK是FSK的一种特殊情况 。MSK调制后的波形在时域内具有恒定包络结构,在频域内频谱具有很小的旁瓣,主瓣宽度窄,带外辐射小的优点，并且在主瓣带宽之外功率谱旁瓣的下降也更加迅速，从而克服了一般FSK、PSK、QAM等调制方式具有相位突变而影响已调信号高频分量衰减的缺点。正是因为MSK具有诸多的性能优势，所以它比较适合在窄带信道中传输，广泛应用于无线移动通信的数据传输中。 1.2数字调制方式的发展状况 数字信号调制技术是从最基本、最简单的二进制数字调制的2ASK，2FSK， 2PSK的基础上发展起来的。幅度键控信号的调制原理就是使载波的幅度随数字 基带信号的变化而变化；频率键控信号的调制原理就是使载波的频率随数字基带信号的变化而变化；相位键控信号的调制原理就是使载波的相位随数字基带信号的变化而变化。数字信号调制的分类如图1-1所示。 图1-1 数字信号调制的分类 众所周知，一个通信系统的质量，在很大程度上依赖于所采用的调制方式 。 调制是为了使信号特性与信道特性相匹配，因此调制方式的选择是由系统中的信道特性决定的。随着大容量下，远距离数字通信的发展，譬如卫星数字通信、数字微波接力通信、卫星广播通信的发展 ，系统中出现了个新问题：信道中同时存在着带限与非线性的特性。在这种信道条件下，传统的数字调制方式则面临着一场新的挑战。为适应这类信道的特性，迫使人们在传统的数字调制基础上，探索新的数字调制技术：恒包络数字调制技术 。约在1976年，从理论上和实践上比较完整的总结出了MSK这种调制方式 。MSK属于恒包络数字调制技术，现代数字调制技术的研究，主要是围绕着充分节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而展开的。MSK具有包络恒定或包络起伏很小、最小功率谱占用率两个特点，因此受到广泛的研究和利用。 GMSK(高斯型最小频移键控)调制技术是从MSK调制的基础上发展起来的一种数字调制方式 ，应高速无线数据业务的需求,当前通信常用的GPRS（通用分组无线业务）是一种基于GMSK的技术，是构架在传统GSM网络之上的一种标准化的分组交换数据业务，可以提供高达115kbit每秒速率的分组数据业务，从而使得包括图片、话音和视频的多媒体业务在无线网络中的传输成为现实。GPRS采用分组交换技术、在通信的过程中不需要建立和保持电路，符合数据通信突发性的特点，并且呼叫建立时间很短。GPRS不再根据用户实际的数据流量来计费， 这样就允许用户始终在线，享受方便快捷的服务。因此，GPRS被认为是第二代移动通信系统向第三代移动通信演进的重要一步。 1.3 可行性分析 　Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性