一文看懂MSK調製與FSK調製的區別和聯繫

2021-01-11 電子發燒友
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一文看懂MSK調製與FSK調製的區別和聯繫

發表於 2018-04-16 08:44:45

  MSK調製原理

  MSK稱為最小移頻鍵控,是移頻鍵控(FSK)的一種改進型。這裡「最小」指的是能以最小的調製指數(即0.5)獲得正交信號,它能比PSK傳送更高的比特速率。

  二進位MSK信號的表達式可寫為:


  當ka=+1時,信號的頻率為:

  當ka=-1時,信號的頻率為:

  由此可得頻率之差為:

  那麼MSK信號波形如圖2.1所示:

  為了保持相位的連續,在t=kTs時間內應有下式成立:

  若令=0,則=0或±π,此式說明本比特內的相位常數不僅與本比特區間的輸入有關,還與前一個比特區間內的輸入及相位常數有關。


  為了便於理解如圖2.2所示:

  根據上面描述可構成一種MSK調製器,其方框圖如圖2.3所示:

  輸入數據NRZ,然後通過CPLD電路實現差分編碼及串/並轉換,得到Ik、Qk兩路數據。波形選擇地址生成器是根據接受到的數據(Ik或Qk)輸出波形選擇的地址。EEPROM(各種波形數據存儲在其中)根據CPLD輸出的地址來輸出相應的數據,然後通過D/A轉換器得到我們需要的基帶波形,最後通過乘法器調製,運放求和就得到了我們需要的MSK調製信號。

  MSK基帶波形只有兩種波形組成,見圖2.4所示:

  在MSK調製中,成形信號取出原理為:由於成形信號只有兩種波形選擇,因此當前數據取出的成形信號只與它的前一位數據有關。如果當前數據與前一位數據相同,輸出的成形信號就相反(如果前一數據對應波形1,那麼當前數據對應波形2);如果當前數據與前一位數據相反,輸出的成形信號就相同(如果前一數據對應波形1,那麼當前數據仍對應波形1)。

  FSK調製原理

  在二進位頻移鍵控中,幅度恆定不變的載波信號的頻率隨著輸入碼流的變化而切換(稱為高音和低音,代表二進位的1和0)。

  非連續相位FSK的調製方式

  產生FSK信號最簡單的方法是根據輸入的數據比特是0還是1,在兩個獨立的振蕩器中切換。採用這種方法產生的波形在切換的時刻相位是不連續的,因此這種FSK信號稱為不連續FSK信號。

  由於相位的不連續會造頻譜擴展,這種FSK的調製方式在傳統的通信設備中採用較多。隨著數字處理技術的不斷發展,越來越多地採用連繼相位FSK調製技術。

  連續相位FSK的調製信號

  目前較常用產生FSK信號的方法是,首先產生FSK基帶信號,利用基帶信號對單一載波振蕩器進行頻率調製。

  相位連續的FSK信號的功率譜密度函數最終按照頻率偏移的負四次冪衰落。如果相位不連續,功率譜密度函數按照頻率偏移的負二次冪衰落。

  FSK信號頻譜

  在通信原理綜合實驗系統中,FSK的調製方案如下:FSK信號:S(t)=cos(ω0t+2πfi·t)

  在通信信道FSK模式的基帶信號中傳號採用fH頻率,空號採用fL頻率。在FSK模式下,不採用漢明糾錯編解碼技術。調製器提供的數據源有:

  FSK正交調製器結構

  1、外部數據輸入:可來自同步數據接口、異步數據接口和m序列;

  2、全1碼:可測試傳號時的發送頻率(高);

  3、全0碼:可測試空號時的發送頻率(低);

  4、0/1碼:0101..交替碼型,用作一般測試;

  5、特殊碼序列:周期為7的碼序列,以便於常規示波器進行觀察;

  6、m序列:用於對通道性能進行測試;

  FSK調製器帶處理結構

  MSK調製與FSK調製的區別和聯繫

  區別:在FSK方式中,其相位通常是不連續的。MSK是使其相位始終保持連續不變的一種調製。

  聯繫:MSK是在FSK基礎上對FSK信號作某種改進。

  在FSK方式中,相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個固定值。在兩個相鄰的頻率跳變的碼元之間,其相位通常是不連續的。MSK是對FSK信號作某種改進,使其相位始終保持連續不變的一種調製。

  MSK又稱快速移頻鍵控(FFSK)。這裡「最小」指的是能以最小的調製指數(即0.5)獲得正交信號;而「快速」指的是對於給定的頻帶,它能比PSK傳送更高的比特速率。

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