MSK调制解调系统的设计.doc

MSK调制解调系统设计

[摘要] 最小频移键控（MSK）是恒定包络调制技术，它含有相位连续、频带利用率高特点，是在无线通信领域中很有吸引力数字调制方法，现在在短波、微波和卫星通信中均被采取。本文研究了最小频移键控系统调制和解调工作原理，并给出了基于MATLAB软件环境下程序仿真及simulink下系统模块搭建实现两种方法实现。利用m语言进行仿真，关键是依据MSK系统工作原理绘制出步骤图，最终写出程序进行仿真，并给出每一步骤仿真结果图形。利用simulink进行系统模块搭建，是将系统分为调制和解调两个子模块，再将这两个子模块连接成整体MSK系统模块进行仿真。最终给出全系统仿真运行结果及其分析研究结果。
[关键字]MSK； Matlab；Simulink；调制解调

Simulation of MSK Modulation and Demodulation System

[Abstract] Minimum Shift Keying (MSK) is a constant envelope modulation techniques, it has a continuous phase, high bandwidth efficiency characteristics, is very attractive in the field of wireless communications, digital modulation, shortwave, microwave and satellite communicationsmedium were used. In this paper, the working principle of minimum shift keying modulation and demodulation, and gives the realization of program simulation and simulink system module in the MATLAB software environment to build in two ways. M language simulation, the main draw a flow chart in accordance with the MSK system works, and finally write the program simulation, and gives each step of the simulation results graphics. Use simulink module of the system construction, the two sub-modules of the system is divided into modulation and demodulation, and then two sub-modules connected into the overall MSK system module for simulation. Finally, the simulation run of the system-wide results and their analysis results.
[Key words]MSK; Matlab ;Simulink; Modulation and Demodulation

目录
引言 1
1 方案论证和选择 3
1.1 基于SystemView设计 3
1.2 基于Matlab设计 3
1.3 基于FPGA设计 3
1.4 方案选择 4
2 MSK信号调制解调原理 5
2.1 MSK特点 5
2.2 MSK调制原理 5
2.3 MSK解调原理 10
2.4 MSK性能分析 11
3 基于MatlabMSK调制解调系统设计 13
3.1 Matlab中m语言和Simulink介绍 13
3.2 利用m语言设计MSK调制解调系统 14
3.2.1利用m语言设计步骤图 14
3.2.2测试结果及分析 15
3.3 利用Simulink设计MSK调制解调系统 18
3.3.1 Simulink MSK调制模块设计 18
3.3.2 Simulink MSK解调模块设计 19
3.3.3 测试波形分析 21
结束语 25
致谢 26
参考文件 27
附录A 英文文件原文 28
附录B 英文文件译文 38
附录C m程序 49

引言
伴随经济发展，大家对通信系统需求越来越来高。通信系统也由原来单一对点传输。逐步发展成大容量高速网络通信体制。通信系统增多，通信频率资源就显得相对担心，怎样能在现有频率资源条件下实现大容量通信是现在通信考虑关键问题。依据通信系统基点，大家在实践中相继研发出很多个通信调制方法，关键有：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)等。从频谱利用率上大家又研究出MSK、GMSK等频谱利用率较高调制方法。
在数字通信、网络、视频和图像处理领域，MSK已经成为高性能数字信号处理系统关键元件。MSK是一个在无线移动通信中很有吸引力数字调制方法，它含有以下两种关键特点：
1．信号能量99.5%被限制在数据传输速率1.5倍带宽内。谱密度随频率（远离信号带宽中心）倒数四次幂而下降，而通常离散相位FSK信号谱密度却随频率倒数平方下降。所以，MSK信号在带外产生干扰很小。这正是限带工作情况下所期望有宝贵特点。
2．信号包络是恒定，系统能够使用廉价高效非线性器件。
无线通信技术迅猛发展对数据传输速率、传输效率和频带利用率提出了更高要求。选择高效可行调制解调手段,对提升信号有效性和可靠性起着至关关键作用。所以含有频带利用率高,在相同误比特率下所需信噪比比较低,电路结构比较简MSK技术已经广泛应用到现代通信领域。
调制是移动通信系统中提升通信质量一项关键技术，调制是为了使信号特征和信道特征相匹配。现代移动通信系统大多数使用是数字调制技术，这关键是因为数字通信网建网灵活，而且数字加密技术便于集成化。所以，通信系统全部在由模拟方法向数字方法转换，这也是移动通信发展趋势。不过，通常数字调制技术，如振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等全部无法满足移动通信要求。所以，寻求性能优越高效调制方法以适应该代移动通信要求，一直是关键研究课题。MSK调制出现，是为了获取愈加好通信质量。
当信道中存在非线性问题和带宽限制时，幅度改变数字信号经过信道会使己滤除带外频率分量恢复，发生频谱扩展现象，同时还要满足频率资源限制要求。所以，对己调信号有两点要求，一是要求包络恒定；二是含有最小功率谱占用率。所以，现代数字调制技术发展方向是最小功率谱拥有率恒包络数字调制技术。现代数字调制技术关键在于相位改变连续性，从而降低频率占用。多年来新发展起来技术关键分两大类：一是连续相位调制技术（CPFSK），在码元转换期间无相位突变，如MSK，GMSK等；二是相关相移键控技术（COR－PSK），利用部分响应技术，对传输数据优异行相位编码，再进行调相（或调频）。
MSK是Doelz和Heald在她们一项专利中提出一个信号调制方法。1972年，DeBuda认为MSK就是一个特殊CPFSK调制方法，经过一段时间发展，MSK被认为是正弦加权OQPSK形式。1977年，Amoroso and Kivett经过一系列改变把MSK简化成了SMSK。现在，MSK在实际通信系统中已经得到了广泛应用。比如，SMSK已应用在美国航空和宇宙航行局高级通信卫星上，GMSK已经应用于欧洲GSM通信系统中。对MSK功率谱进行仿真,从结果看,MSK调制方法并不适适用于数字移动通信,需对其进行改善.由此,产生了高斯最小频移键控(GMSK)调制方法,从仿真结果来看,其性能大大改善.现在,GMSK调制方法广泛用于GSM,对不一样参数GMSK调制功率谱进行仿真,可得到一个很好GMSK调制方法,对GMSK在实际中应用进行了有益理论指导。
最小移频键控(MSK)是移频键控(FSK)一个改善型。在FSK方法中，相邻码元频率不变或跳变一个固定值。 在两个相邻频率跳变码元之间，其相位通常是不连续。MSK是对FSK信号作某种改善，使其相位一直保持连续不变一个调制信号。MSK调制指数为0．5，包络恒定、相位连续、频带利用率高、功率谱紧凑，且频谱滚降快，产生带外干扰小．抗干扰性能好，所以在军用和民用通信领域中均取得了广泛应用。用数字基带信号去控制可变分频器分频比来改变输出载波频率，使输出信号频率发生改变同时，相位保持连续，从而实现MSK调制。
此次毕业设计采取MATLB函数编程和Simulink两种方法对MSK调制解调系统进行设计，并经过测试分析MSK调制解调原理和MSK基础特点。因为MSK为模拟信号，所以，需对正弦信号采样再经过数/模变换得到所需MSK信号。经过利用数字基带信号去控制可变分频器分频比来改变输出载波频率，使输出信号频率发生改变同时，相位保持连续，从而实现MSK调制。

1 方案论证和选择
1.1 基于SystemView设计
SystemView是美国ELANIX企业推出，基于Windows环境用于系统仿真分析可视化软件工具。它界面友好，使用方便。使用它，用户能够用图符（Token）去描述自己系统，无需和复杂程序语言打交道，不用写代码即可完成多种系统设计和仿真。
利用SystemView，能够结构多种复杂模拟、数字、数模混合系统和多种多速率系统，它可用于多种线性或非线性控制系统设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从SystemView配置图符库中调出相关图符，进行各个图符参数设置和相互间连线，即可进行仿真操作，给出分析结果。SystemView提供功效强大分析计算器，以依据用户需要对结果进行多种分析，对系统设计和修改十分有利。在系统设计和仿真分析方面，SystemView还提供了一个真实而灵活窗口用以检验、分析系统波形。另外，分析窗中还带有一个功效强大“接收计算器”，能够完成对仿真运行结果多种运算、频谱分析、滤波。
1.2 基于Matlab设计
Matlab是一个使用简便、尤其适适用于科学研究和工程计算高级语言，和其它计算机语言相比。它特点是简练和智能化，含有极高编程和调试效率。应用Matlab语言开发通信信号源模拟系统是高效实用。基于Matlab语言多功效通信信号源仿真系统关键由信号输入模块，调制模块，源噪声模块，和频谱分析等模块组成，不仅能够产生模拟调制数字载波调制两大类通信信号，还能够计算信号特征参数，进行对应时域和频域分析，并在给定信噪比情况下仿真考虑噪声后总信号时频信息。另外，亦从宏观上介绍了此通信信号源，给出了它实际应用。应用Matlab语言开发一个高效通信信号源模拟仿真系统在现代通信技术中是很有意义和实用价值课题。
Matlab (Matrix Laboratory)为美国Mathworks企业1983年首次推出一套高性能数值分析和计算软件，其功效不停扩充，版本不停升级，1992年推出划时代4.0版，1993年推出了能够配合Microsoft Windous使用微机版，95年4.2版，97年5.0版，99年5.3版，5.X版不管是界面还是内容全部有长足进展，其帮助信息采取超文本格式和PDF格式，能够方便浏览。至6月推出6.1版，6月推出6.5版，继而推出6.5.1版, 7月Matlab7和Simulink6.0被推出，现在最新版本为7.1版。
  Matlab将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起，为用户提供了一个强有力科学及工程问题分析计算和程序设计工具，它还提供了专业水平符号计算、文字处理、可视化建模拟真和实时控制等功效，是含有全部语言功效和特征新一代软件开发平台。
  Matlab 已发展成为适合众多学科，多个工作平台、功效强大大型软件。在欧美等国家高校，Matlab已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程基础教学工具。成为攻读学位本科、硕士、博士生必需掌握基础技能。在设计研究单位和工业开发部门，Matlab被广泛应用于研究和处理多种具体问题。在中国，Matlab也已日益受到重视，短时间内就将盛行起来，因为不管哪个学科或工程领域全部能够从Matlab中找到适宜功效。
1.3 基于FPGA设计
Quartus Ⅱ是Altera企业提供FPGA/CPLD开发集成环境，在Quartus Ⅱ上能够完成设计输入、元件适配时序仿真和功效仿真、编程下载整个步骤，它提供了一个和结构无关设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
其时序仿真就是靠近真实器件运行特征仿真，仿真文件中已包含了器件硬件特征参数，所以，仿真精度高。但时序仿真仿真文件必需来自针对具体器件综合器和适配器。综合后所得EDIF等网表文件通常作为FPGA适配器输入文件，产生仿真文件中包含了正确硬件延迟信息。
a. 基于SimulinkMSK模型仿真
b. 将模型文件转化为VHDL语言文件
c. 验证VHDL代码
d. 在FPGA器件中实现MSK信号
要处理关键问题：
a. 在MATLAB/simulink中将模型文件转化为VHDL语言文件
b. 在Quartus II中怎样测试，调整MSK信号
c. 依据MSK信号解调算法搭建模型而且仿真实现
1.4 方案选择
①本文基于软件仿真实现MSK系统调制解调，SystemView和Matlab这两个软件全部能针对通信系统做出对应模型，而基于FPGA仿真部分模块需要经过编写VHDL语言实现部分模块，故实现比较麻烦。
②SystemView是基于Windows环境下运行用于系统仿真分析可视化软件工具，它功效模块使用(Token)描述程序。它软件界面比较友好，图符和连续全部是彩色，视觉效果好，而且全部能够依据个人喜好进行调整，工具栏快捷键布局合理，其中图符库和模块版图在同一窗口内，这给操作带来了便利。相比之下，Simulink界面设计偏向简练，模块图全部是黑色框图，连线也是单一黑色。Simulink模块浏览器是独立，但它功效更强大。包含额领域比SystemView广。简练风格好处于于：当仿真系统偏大，模块较多时，视觉上不会认为繁杂，有利于整个仿真系统检验。
而且Simulink帮助文档优点是不管在哪个模块哪个窗口点击帮助。立即出现是相关模块、窗El帮助。这对使用者，尤其足初学者是说相当方便。所以，从帮助文档易用性角度来看，Simulink相当出色。
Simulink是包含在Matlab之中仿真工具，而Matlab本身含有强大编程仿真功效Simulink和Matlab、C／C++语青、DSP和和硬件工作环境等全部能够方便地实现。就此而言，SystemView和Simulink足无法比拟。
所以为了能更清楚地了解MSK系统，本文采取Matlab语言编程和Simulink实现MSK系统。

2 MSK信号调制解调原理
2.1 MSK特点
MSK是数字调制技术一个。数字调制是数字信号转换为和信道特征相匹配波形过程。调制过程就是输入数据控制(键控)载波幅度、频率和相位。
MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术研究，关键是围绕着充足节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而展开。伴随通信容量快速增加，致使射频频谱很拥挤，这就要求必需控制射频输出信号频谱。不过因为现代通信系统中非线性器件存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带滤波器对减小带外衰减所做贡献。这是因为器件非线性含有幅相转换(AM/PM)效应，会使己经滤除带外份量几乎又全部被恢复出来了。为了适应这类信道特点，必需设法寻求部分新调制方法，要求它所产生己调信号，经过发端带限后，即使依旧经过非线性器件，不过，非线性器件输出信号只产生很小频谱扩展。
为了适应这类信道特征，已调信号须有以下两个特点:
①包络恒定或包络起伏很小
因为信道中含有非线性输入输出特征，所以已调波包络不能起伏，即不能用包络来携带信息，需要采取频移键控(FSK)或相移键控(PSK)来传输信息。
②含有最小功率谱占用率
已调波要含有快速高频滚降频谱特征，要求旁瓣必需很小，这种信号经过带限滤波以后，只要让主瓣无失真经过，因为旁瓣功率很小，所以滤波器输出信号(即非线性器件输入信号)包络起伏就会很小，大大减小了AM/PM效应，继而频谱扩展现象也会随之而减小。因为已调波含有快速高频滚降频谱特征，使信号能量大部分集中在一定带宽内，所以提升了频带利用率。
依据这些要求，大家在实践中发明了各式各样调制方法，我们称之为现代恒包络数字调制技术。现代数字调制技术发展方向是最小功率谱拥有率恒包络数字调制技术。现代数字调制技术关键在于相位改变连续性。MSK(最小频移键控)是移频键控FSK一个改善形式。在二进制FSK方法中载波频率伴随调制信号“1”或“0”而变，其相位通常是不连续。所谓MSK方法，就是FSK信号相位一直保持连续改变一个特殊方法。能够看成是调制指数为0. 5一个CPFSK信号。
MSK是一个在无线移动通信中很有吸引力数字调制方法，因为它有以下两种关键特点:
①信号能量99. 5%被限制在数据传输速率1. 5倍带宽内。谱密度随频率(远离信号带宽中心)倒数四次幂而下降，而通常离散相位FSK信号谱密度却随频率倒数平方下降。所以，MSK信号在带外产生干扰很小。这正是限带工作情况下所期望有宝贵特点。
②信号包络是恒定，系统能够使用廉价高效非线性器件。从相位路径角度来看，MSK属于线性连续相位路径数字调制，是连续相位频移键控(CPFSK)一个特殊情况，有时也叫做最小频移键控(MSK )。MSK“最小(Minimum )”二字指是这种调制方法能以最小调制指数(h=0.5 )取得正交调制信号。
2.2 MSK调制原理
最小移频键控又称快速移频键控(FFSK)。这里“最小”指是能以最小调制指数(即0.5)取得正交信号;而“快速”指是对于给定频带，它能比PSK传送更高比特速率。
①二进制MSK信号表示式可写为
； （2-1)
或
这里， （2-2)
式中-- 载波角频率;
　　-- 码元宽度;（在程序中用Tb来表示）
-- 第k个码元中信息，其取值为;（在程序中对应a[……]里面内容）
　　-- 第k个码元相位常数，它在时间中保持不变。
由式①可见，当初，信号频率为
（2-3)
当初，信号频率为
(2-4)
由此可得频率间隔为
(2-5)
(2-6)
MSK信号和一般2FSK信号差异在于:选择两个传信频率和，使这两个频率信号在一个码元期间相位积累严格相差。由图1.1MSK波形能够看出，“+”信号和“-”信号在一个码元期间恰好相差二分之一周期。下面来说明MSK信号频率间隔是怎样确定。
若初始相位为零，则取值为0或。由式(1)可推出其正交表示式为：

②MSK信号频率间隔
对于通常移频键控(2FSK),两个信号波形含有以下相关系数
（2-7)
式中，是载波频率。
　　MSK是一个正交调制，其信号波形相关系数等于零。所以，对于MSK信号来说，式(2-7)应为零，也就是上式右边两项均应为零。第一项等于零条件是(
令等于其最小值1,则
(2-8)
这正是MSK信号所要求频率间隔。第二项等于零条件是 ，即
(2-9)
这说明，MSK信号在每一码元周期内，必需包含四分之一载波周期整倍数。由此可得
(2-10)
对应地
(2-11)
(2-12)
图2.1中信号波形是，特殊情况。
相位常数选择应确保信号相位在码元转换时刻是连续。依据这一要求，由式(2-2)能够导出以下相位递归条件，或称为相位约束条件，即
(2-13)
　　上式表明，MSK信号在第k个码元相位常数不仅和目前相关，而且和前面及相位常数相关。或说，前后码元之间存在相关性。对于相干解调来说，起始参考值能够假定为零，所以，从式(2-13)能够得到
　　式(2-2)中称为附加相位函数，它是MSK信号总相位减去随时间线性增加载波相位而得到剩下相位。式(1-2)是一直线方程式，其斜率为，截距是。另外，因为取值为，故是分段线性相位函数(以码元宽度为段)。在任一个码元期间内，改变量总是。当初，增大;当初，减小。

(a)附加相位函数 (b)附加相位路径网络
图2.1 附加相位函数及附加相位路径网络
图2.1(a)是针对一特定数据序列画出附加相位轨迹;图2.1(b)表示是附加相位路径网格图，它是附加相位函数由零开始可能经历全部路径。表2.1中给出了和之间关系一个例子。
表2.1 相位常数和关系
K
1
2
3
4
5
6

1
-1
-1
1
1
1

0

-2
-2
-2
(模2)
0

0
0
0
因为，所以MSK信号也能够看作是由两个相互正交载波和分别被函数和进行振幅调制而合成。已知，，,所以
(2-16)
(2-17)
故MSK信号可表示为
（2-18)
　　式中，等号右边第一项是同相分量，也称为I分量;第二项是正交分量，也称为Q分量。 和称为加权函数(或称调制函数)。是同相分量等效数据，是正交分量等效数据，它们全部和原始输入数据有确定关系。令，，代入式(2-18)可得
(2-19)
依据上式，可组成一个MSK调制器，其方框图图2.2所表示。

图2.2 MSK调制器方框图
MSK信号产生步骤：
l 先对输入数据进行差分编码，这是收端相干载波解调需要。
l 把差分编码器输出用串/并变换器合成两路，并相互错开一个码元宽度，得到和。
l 用加权函数和分别对和进行加权。
l 最终，对加权数据用正交载波和分别进行调制，并相加，相加以后信号经过低通滤波器后即可得到MSK信号。
2.3 MSK解调原理
MSK信号解调和FSK信号相同，能够采取相干解调，也能够采取非相干解调。图2.3给出了一个采取延时判决相干解调原理方框图。相关相干解调原理和2FSK信号时没有什么区分。这里，关键讨论延时判决法原理。下面举例说明在时间内判决出一个码元信息基础原理。

图2.3 MSK信号相干解调原理方框图
设时间内，则MSK改变规律可用图2.1表示，在时刻，可能相位为0、。现假如把这时接收信号和相干载波相乘，则相乘输出为
(2-20)
滤掉高频分量，可得
(2-21)
我们可知:假如经抽样判决后为正极性，则可断定数字信息不是“11”就是“10”,于是可判定第一个比特为“1”，而第二个比特等下一次再作决定。这里，利用了第二个码元提供条件，所以判决第一个码元所含信息正确性就有所提升。这就是延时判决法基础含义。
　　输入MSK信号同时和两路对应相干载波相乘，并分别进行积分判决。这里积分判决是交替工作，每次积分时间为。假如一积分在进行，则另一积分在进行，二者相差。
2.4 MSK性能分析
①功率谱：
MSK信号时域表示式:
； （2-22)
　　MSK信号功率谱密度可表示为
(2-23)
其归一化功率谱密度图2.5所表示。和2PSK相比较能够看出:
l MSK信号功率谱愈加紧凑，而且它第一个零点是在处，而2PSK第一个零点是在处。这表明MSK信号功率谱主瓣所占频带宽度比2PSK信号窄;在主瓣带宽之外，功率谱旁瓣下降也更快速。即MSK信号功率关键包含在主瓣之内。所以，MSK信号比较适合在窄带信道中传输，对邻道干扰也较小。
l 因为MSK信号占用带宽窄，故MSK信号抗干扰性能要优于2PSK。这就是现在广泛采取MSK调制原因。

图2.5 MSK和2PSK信号归一化功率谱
然而，在一些通信场所，如移动通信中，对信号带外辐射功率限制十分严格，要求对邻近信道衰减达70dB～80dB以上。所以，最近对MSK信号作些改善，如改善两正交支路加权函数，称为“高斯最小频移键控”GMSK调制方法等。
②误码率性能：
2PSK信号和QPSK信号误码率性能相同，因为能够把QPSK信号看作是两路正交2PSK信号，在作相干接收时这两路信号是不相关。OQPSK信号只是将这两路信号偏置了，所以其误比特率也和前两种信号相同。现在MSK信号是用极性相反半个正（余）弦波形去调制两个正交载波。所以，当用匹配滤波器分别接收每个正交分量，MSK信号误比特率和2PSK,QPSK及OQPSK等性能一样。不过，若把它看成FSK信号用相干解调法在每个码元连续时间Ts内解调，则其性能将比2PSK信号性能差3dB。
3 MSK调制解调系统Matlab仿真
3.1 Matlab中 Simulink及m语言简单介绍
在MATLAB通信工具箱中有SLMULINK仿真模块和MATLAB函数，形成一个运算函数和仿真模块集合体，用来进行通信领域研究、开发、系统设计和仿真。通信工具箱中模块可供直接使用，并许可修改，使用起来十分方便，所以完全能够满足使用者设计和运算需要。
MATLAB通信工具箱中系统仿真，分为用SIMULINK模块框图进行仿真和用MATLAB函数进行仿真两种。在用SIMULINK模块框图仿真中，每个模块，在每个时间步长上实施一次，就是说，全部模块在每个时间步长上同时实施。这种仿真被称为时间流仿真。而在用MATLAB函数仿真中，函数根据数据流次序依次实施，意味着所处理数据，首先要经过一个运算阶段，然后再激活下一个阶段，这种仿真被称为数据流仿真。一些特定应用会要求采取两种仿真方法中一个，但不管是哪种，仿真结果是相同而且很方便。
①近几年来，在学术界和工业领域，Simulink已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛软件之一。Simulink能够很方便地创建和维护一个完整地模块，评定不一样地算法和结构，并验证系统性能。因为Simulink是采取模块组合方法来建模，从而能够使得用户能够快速、正确地创建动态系统计算机仿真模型，尤其是对复杂不确定非线性系统，更为方便。
Simulink模型能够用来模拟线性和非线性、连续和离散或二者混合系统，也就是说它能够用来模拟几乎全部可能碰到动态系统。另外Simulink还提供一套图形动画处理方法，使用户能够方便观察到仿真整个过程。
Simulink没有单独语言，不过它提供了S函数规则。所谓S函数能够是一个M函数文件、FORTRAN程序、C或C语言程序等,经过特殊语法规则使之能够被Simulink模型或模块调用。S函数使Simulink愈加充实、完备，含有更强处理能力[6]。
同Matlab一样，Simulink也不是封闭,她许可用户能够很方便定制自己模块和模块库。同时Simulink也一样有比较完整帮助系统，使用户能够随时找到对应模块说明，便于应用。
总而言之，Simulink就是一个开放性，用来模拟线性或非线性和连续或离散或二者混合动态系统强有力系统级仿真工具。
现在，伴随软件升级换代，在软硬件接口方面有了长足进步，使用Simulink能够很方便地进行实时信号控制和处理、信息通信和DSP处理。世界上很多著名大企业已经使用Simulink作为她们产品设计和开发强有力工具。
②Simulink是Matlab中一个可视化仿真工具， 是一个基于Matlab框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理建模和仿真中。Simulink能够用连续采样时间、离散采样时间或两种混合采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中不一样部分含有不一样采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一个愈加快捷、直接明了方法，而且用户能够立即看到系统仿真结果。
Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统多领域仿真和基于模型设计工具。对多种时变系统，包含通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、实施和测试。
构架在Simulink基础之上其它产品扩展了Simulink多领域建模功效，也提供了用于设计、实施、验证和确定任务对应工具。Simulink和Matlab® 紧密集成，能够直接访问Matlab大量工具来进行算法研发、仿真分析和可视化、批处理脚本创建、建模环境定制和信号参数和测试数据定义。
3.2利用m语言设计MSK调制解调系统
3.2.1利用m语言设计步骤图

结束
正极性为“1”
抽样判决
负极性为“0”

加法器相加
载波提取
加法器相加，并用低通滤波器滤波
同相分量等效数据

正交分量等效数据
用对进行加权
用对进行加权

用正交载波进行调制
用正交载波进行调制
对输入数据进行差分编码
串并转换
开始
产生随机输入序列

乘法器相乘

图3.1软件设计步骤图
3.2.2测试结果及分析
Matlab强大之处于于它能够用编程语言绘制想要模拟系统最终输出图形，经过Matlab编程MSK系统，能够得到各步骤图形，编写MSK系统Matlab语言见附录，接下来就对程序运行后图形进行分析说明。
以下图所表示：原信号为{1 0 0 0 0 1 1 0 1 1}，其中高电平用“1”表示，低电平“0”表示。从图3.1能够看出数字信号经差分编码后波形，差分编码规则是:

能够看出参考位为1，利用上式，能够得到差分编码信号为{0 0 0 0 0 1 0 0 1 0}。再经过串并转换得到同相信号和正交信号，这两路信号，每个码元宽度是串并变换之前信号宽度2倍。

图3.2
图3.3 Icos(wct)cos(wt)和Qsin(wct)sin(wt)这两路信号分别是同相分量和正交分量乘以载波后波形，这两个波形在信号幅值变换时全部有显著波形相位改变，变动相位。当二者相加后就组成了相位连续MSK信号。
即：
第三个图就是MSK信号波形图，能够看出其相位连续，波形疏密和FSK相同。其中密集代表“1”，稀疏代表“0”。由其波形图可看出，它所携带信号为{1 0 0 0 0 1 1 0 1 1}，和原信号一致。

图3.3
下图所表示为：加噪对信号有一定干扰，会影响信号波形。即：MSK信号经过信道传输后，有噪声干扰。以下图加噪后再经过带通滤波器得到MSK信号dm，噪声频谱宽，信号只有一定频谱，进过带通滤波器后，带外噪声被滤除，只剩带内噪声对信号造成影响。同时为了改善信号传输可靠性，能够将信号乘以一高频载波，这么能够抵御低频干扰，在接收端再乘以该载波就可恢复原信号。ds1波形和ds2波形分别乘以载波，因为载波频率比较高，能够经过低通滤波器滤除载波保留解调后同相和正交分量。得到是幅值不是严格一致s11和s22波形。想得到原波形，还需进行抽样判定。

图3.4

图3.5
下图3.6能够看出程序编写带通滤波器和低通滤波器，带通参数为150~350和-150~-350。低通参数为0~200和-200~0。前两图为其频谱图，能够看出，MSK含有最小功率谱占用率。sa和sb为还原出同相分量和正交分量，因为存在噪声，和原来有一定差异。从图3.7能够看出，调制和解调信号大致相当，因为程序中MSK信号是加了噪声，故存在一定错误，统过计算MSK错误概率为:2.0202%。

图3.6

图3.7
图3.8看出MSK信号和FSK信号十分相同。但有其独特特点，即：信号能量99. 5%被限制在数据传输速率1. 5倍带宽内。信号包络是恒定，系统能够使用廉价高效非线性器件。其相位一直保持连续不变一个调制信号。

图3.8
3.3 利用Simulink设计MSK调制解调系统
3.3.1 Simulink MSK调制模块
在调制模块中利用随机序列产生调制信号，经过增益改变，改变原始信号极性，由单极性改变为双极性。串并变换采取采样保持方法实现，后级电路采取正交调制法。最终将同相分量和正交叠加组成MSK信号。

图3.9 产生MSK信号Simulink模型

3.3.2 Simulink MSK解调模块
解调模块先利用相干载波解调方法再经过低通滤波器得出两路信号，然后经过抽样判决电路得出信号

图3.10 MSK信号过零比较解调Simulink模型
抽样判决类似过零比较电路。等效框图以下。

图3.11 抽样判决解调
但经过仿真得出结果，是在波形上有一定延迟，但解调信号值没错，可见过零比较能够作为一个可选解调方法。
Simulink MSK模型参数设置（图号依据模型图中图号为准）
Random Integer Generor 为随机序列产生模块，用来产生随机序列调制信号。采取二进制信号，采取频率为1ms。
Gain 为增益模块，改变原始信号极性，由单极性改变为双极性。采取频率为1ms。
Constant 为生成一个常量值模块。
Pulse Generator 为生成有规则脉冲模块。
Sum 为加法器模块。
Sample & Hold 为采样模块。
Transport Delay 为定值延迟模块。
Sine Wave 为波形产生模块。
Product 为乘法器模块。
Analog Filter Design 为滤波器设计模块。
Switch 为输入选择模块。
Scope 为示波器模块。
MSK仿真模型用I-Q正交形式实现了MSK信号调制。受限由随机整数发生器产生随机{0，1}序列，然后进行差分编码，并转换为{-1，+1}序列，接着经过串/并转换为I、Q两路信号，其中Q路信号要经过额外Tb时间延迟。然后I、Q两路分别经行正交幅度调制，最终两路信号相加，即得到MSK信号。仿真中随机{0、1}序列发生周期为1ms。
差分编码由一个异或模块和一个延迟模块组成。
串/并转换由四个模块组成，其中缓存器模块（Buffer）将串行单比特数据流缓冲成两个比特一组，缓存器模块输出是基于帧数据流。接着经过一个帧状态转换