数字调制技术又可分为两类：一类是线性调制技术，主要包括PSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、元/4一DQPSK和多电平PSK等。这一类调制技术要求通信设备从频率变换到放大和发射过程中保持充分的线性，因此在制造移动设备中会增加难度和成本，但可以获得较高的频谱利用率。另一类是恒包络调制技术，主要包括MSK、GMSK、GFSK、TFM等。这类调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求，不足之处是其频谱利用率通常低手线性调制技术。由于这两类调制技术各有优势，因此被不同的移动通信系统所采用。如GSM系统中采用的就是GMSK调制，而IS-95CDMA系统采用的是QPSK和OQPSK调制。为了使用户能够对各种移动通信中常用的数字调制技术的特点、区别和实现方式有清楚和全面地认识，本实验系统提供了MSK（最小移频键控）、GMSK（高斯最小移频键控）、QPSK（四相绝对移相键控）、OQPSK（交错正交四相相移键控）、PSK（二进制移相键控）。大家都知道，一个理想的恒包络信道的频谱几乎是无限宽的，这样的信道对频谱资源来说完全是无法忍受的，为了克服恒包络调制中的频谱利用率低的问题，我们通常会对信号进行频谱限制，即通过滤波的方法对每一个信道进行滤波，以降低其信道带宽，但这样做的一个缺点就是带来了信号的失真，为避免频谱限制所引起的失真，我们在调制之前必须对基带信号进行处理，降低基带信号的占用带宽，这一处理即为基带成形。MSK基带成形原理MSK基带波形只有两种波形组成，如图3-1所示：波形2波形1图3-1MSK基带信号波形在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19
19 数字调制技术又可分为两类：一类是线性调制技术，主要包括 PSK、QPSK、DQPSK、 OQPSK、π/4－DQPSK 和多电平 PSK 等。这一类调制技术要求通信设备从频率变换到放大 和发射过程中保持充分的线性，因此在制造移动设备中会增加难度和成本，但可以获得较高 的频谱利用率。另一类是恒包络调制技术，主要包括 MSK、GMSK、GFSK、TFM 等。这类 调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求，不足之处是其 频谱利用率通常低于线性调制技术。由于这两类调制技术各有优势，因此被不同的移动通信 系统所采用。如 GSM 系统中采用的就是 GMSK 调制，而 IS-95CDMA 系统采用的是 QPSK 和 OQPSK 调制。 为了使用户能够对各种移动通信中常用的数字调制技术的特点、区别和实现方式有清楚 和全面地认识，本实验系统提供了 MSK（最小移频键控）、GMSK（高斯最小移频键控）、QPSK （四相绝对移相键控）、OQPSK（交错正交四相相移键控）、PSK（二进制移相键控）。 大家都知道，一个理想的恒包络信道的频谱几乎是无限宽的，这样的信道对频谱资源来 说完全是无法忍受的，为了克服恒包络调制中的频谱利用率低的问题，我们通常会对信号进 行频谱限制，即通过滤波的方法对每一个信道进行滤波，以降低其信道带宽，但这样做的一 个缺点就是带来了信号的失真，为避免频谱限制所引起的失真，我们在调制之前必须对基带 信号进行处理，降低基带信号的占用带宽，这一处理即为基带成形。 MSK 基带成形原理 MSK 基带波形只有两种波形组成，如图 3-1 所示： 波形1 波形2 图 3-1 MSK 基带信号波形 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
号就相同（如果前一数据对应波形1，那么当前数据仍对应波形1)：如果当前数据与前一位数据相反，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）。GMSK基带信号成形原理GMSK输出的成形信号要比MSK输出的成形信号多六种（MSK只有波形1、波形5），如图3-2所示：100110A类波形2波形3波形4波形100001001001B类波形5波形6波形7波形8图3-2GMSK基带信号波形在GMSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号有八种波形选择，因此当前数据取出的成形信号不仅与它的前一位数据有关，也与它的后一位数据有关。所以只要知道前数据用的波形是A类还是B类，然后通过连续三个数据之间相同或不同的关系就可确定当前数据的波形。例如假设前一位数据用的是A类波形，如果当前的数据与前一位数据不相同就采用波形2或波形3，当前数据与下一位数据相同，则可确定当前数据用波形2。四、实验原理1、实验模块简介本实验只需用到基带成形模块。（1）基带成形模块：本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源：将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。2、实验框图及电路说明20
20 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）；如果当前数据与前一位 数据相反，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）。 GMSK 基带信号成形原理 GMSK 输出的成形信号要比 MSK 输出的成形信号多六种（MSK 只有波形 1、波形 5）， 如图 3-2 所示： 波形5 波形6 波形7 波形8 波形1 波形2 波形3 波形4 A类 B类 110 000 010 011 100 111 101 001 图 3-2 GMSK 基带信号波形 在 GMSK 调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号有八种波形选择，因此当前数据 取出的成形信号不仅与它的前一位数据有关，也与它的后一位数据有关。所以只要知道前一 数据用的波形是 A 类还是 B 类，然后通过连续三个数据之间相同或不同的关系就可确定当前 数据的波形。例如假设前一位数据用的是 A 类波形，如果当前的数据与前一位数据不相同就 采用波形 2 或波形 3，当前数据与下一位数据相同，则可确定当前数据用波形 2。 四、实验原理 1、实验模块简介 本实验只需用到基带成形模块。 （1）基带成形模块： 本模块主要功能：产生 PN31 伪随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制 要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。 2、实验框图及电路说明
I-OUTQD/A转换器I路成形(DAC0832)NRZ-IPN31NRZINO0串/并波形选择EEPROM数字信源转换（AT2864)地址生成器Bo1NRZ-Q波形选择EEPROM延迟地址生成器（AT2864)文D/A转换器O路成形(DAC0832)0Q-OUT图3-3基带成形实验框图基带成形实验框图如图3-3所示。基带成形模块产生的PN码（由PN31端输出）输入到串并转换电路中（由NRZIN端输入）进行串并转换，串并转换后I路直接输出，Q路经半个码元延迟后输出，得到Ik、Ok两路数据。波形选择地址生成器是根据接收到的数据（I或Ok）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/GMK调制信号。五、实验步骤1、在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）。2、关闭实验箱总电源，按如下要求连接好连线：源端口目的端口连线说明基带模块：PN31基带模块：NRZIN提供PN31伪随机序列*检查连线是否正确，检查无误后打开实验箱总电源。3、观测MSK的基带信号a、按基带模块上“选择”键，选择MSK模式（MSK指示灯亮）。b、用示波器观察基带模块上“I-OUT”及“Q-OUT”测试点，并分别与“NRZIN”测试21
21 PN31 NRZ IN 串/并 转换 波形选择 地址生成器 波形选择 地址生成器 D/A转换器 （DAC0832） EEPROM （AT2864） D/A转换器 （DAC0832） EEPROM （AT2864） 数 字 信 源 BS NRZ-I NRZ-Q Q-OUT I-OUT 延迟 I路成形 Q路成形 图 3-3 基带成形实验框图 基带成形实验框图如图 3-3 所示。基带成形模块产生的 PN 码（由 PN31 端输出）输入到 串并转换电路中（由 NRZ IN 端输入）进行串并转换，串并转换后 I 路直接输出，Q 路经半个 码元延迟后输出，得到 Ik、Qk两路数据。波形选择地址生成器是根据接收到的数据（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/GMK 调制信号。 五、实验步骤 1、 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）。 2、 关闭实验箱总电源，按如下要求连接好连线： 源端口 目的端口 连线说明 基带模块：PN31 基带模块：NRZ IN 提供 PN31 伪随机序列 * 检查连线是否正确，检查无误后打开实验箱总电源。 3、 观测 MSK 的基带信号 a、按基带模块上“选择”键，选择 MSK 模式（MSK 指示灯亮）。 b、用示波器观察基带模块上“I-OUT”及“Q-OUT”测试点，并分别与“NRZ IN”测试
点的信号进行对比，观察串并转换情况。4、观测GMSK的基带信号a、按基带模块上“选择”键，选择GMSK模式（GMSK指示灯亮）。b、用示波器观察基带模块上“I-OUT”及“Q-OUT”测试点，并分别与“NRZIN”测试点的信号进行对比，观察串并转换情况。六、思考题MSK及GMSK基带信号有说明区别？简述基带信号成形原理22
22 点的信号进行对比，观察串并转换情况。 4、 观测 GMSK 的基带信号 a、按基带模块上“选择”键，选择 GMSK 模式（GMSK 指示灯亮）。 b、用示波器观察基带模块上“I-OUT”及“Q-OUT”测试点，并分别与“NRZ IN”测试 点的信号进行对比，观察串并转换情况。 六、思考题 MSK 及 GMSK 基带信号有说明区别？简述基带信号成形原理
实验四MSK调制及相干解调实验一、实验目的1、了解MSK调制原理及特性2、了解MSK解调原理及特性3、了解载波在相干及非相干时的解调特性二、实验内容1、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。2、观察IQ调制解调过程中各信号变化。3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。三、基本原理1、MSK调制原理MSK称为最小移频键控调制，是一种恒包络调制，这是因为MSK属于二进制连续相位移频键控（CPFSK）的一种特殊情况，它不存在相位跃变点，因此在带限系统中，能保持恒包络特性。恒包络调制有以下优点：极低的旁瓣能量；可使用高效率的C类功率放大器；容易恢复用于相干解调的载波：已调信号峰平比低。MSK是CPFSK满足移频系数h=0.5时的特例：当h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件，是移频键控为保证良好的误码性能所允许的最小调制指数；且此时波形的相关性为0，待传送的两个信号是正交的。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：S(0 o + +(4-1)23
23 实验四 MSK 调制及相干解调实验 一、实验目的 1、了解 MSK 调制原理及特性 2、了解 MSK 解调原理及特性 3、了解载波在相干及非相干时的解调特性 二、实验内容 1、观察 I、Q 两路基带信号的特征及与输入 NRZ 码的关系。 2、观察 IQ 调制解调过程中各信号变化。 3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 三、基本原理 1、MSK 调制原理 MSK 称为最小移频键控调制，是一种恒包络调制，这是因为 MSK 属于二进制连续相位 移频键控（CPFSK）的一种特殊情况，它不存在相位跃变点，因此在带限系统中，能保持恒 包络特性。 恒包络调制有以下优点：极低的旁瓣能量；可使用高效率的 C 类功率放大器；容易恢复 用于相干解调的载波；已调信号峰平比低。 MSK 是 CPFSK 满足移频系数h = 0.5 时的特例：当h = 0.5 时，满足在码元交替点相位 连续的条件，是移频键控为保证良好的误码性能所允许的最小调制指数；且此时波形的相关 性为 0，待传送的两个信号是正交的。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： 2 ( ) cos b c k k T S t t a t x p w é ù = + + ê ú ë û （4-1）